Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công nghệ thông tin 1254 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ (Ban hành theo quyết định số 474ĐHKTKTCN ngày 21 9 2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Công nghiệp) 1. THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Tên học phần (tiếng Anh): AUTOMATIC CONTROL THEORY Mã học phần: 001282 KhoaBộ môn phụ trách: ĐiệnĐiều khiển và Tự động hóa Giảng viên phụ trách chính: Th.s Nguyễn Hải Bình Email: nhbinhuneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: Th.s Nguyễn Minh Đông, Th.s Hoàng Đình Cơ, Ths. Nguyễn Hải Bình, Ths. Thân Thị Thương Số tín chỉ: 3(39, 12, 90) Số tiết Lý thuyết: 39 Số tiết THTL: 12 Số tiết Tự học: 90 Tính chất của học phần: Bắt buộc Học phần học trước: Học phần tiên quyết : Lý thuyết điều khiển tự động Các yêu cầu của học phần: - Sinh viên phải có tài liệu học tập hoặc - Một tài liệu tham khảo trong mục 10.2 2. MÔ TẢ HỌC PHẦN Học phần hệ thống điều khiển số trang bị cho sinh viên những khái niệm chung về hệ thống điều khiển số: khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển tương tự với hệ điều khiển số, cấu trúc hệ điều khiển số, xử lý tín hiệu và phép biến đổi Z. Các phương pháp mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân, hàm truyền đạt, phương trình trạng thái. Khảo sát sự ổn định và phân tích chất lượng hệ điều khiển số thông qua các tiêu chuẩn Routh, Hurwitz, Jury, quỹ đạo nghiệm số và các chỉ tiêu chất lượng về đáp ứng quá độ, sai số, độ quá điều chỉnh. Các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số: 1255 quỹ đạo nghiệm số, bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái, PID số. Áp dụng các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số vào điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt; điều khiển tốc độ, dòng điện của động cơ một chiều và mô hình hóa mô phỏng bằng phần mềm MatlabSimulink. 3.MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều. Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt. Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot Kỹ năng Khai thác sử dụng phần mềm MatlabSimulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác nhau Năng lực tự chủ và trách nhiệm - Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn. - Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả. - Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội hội. 4. CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN Mã CĐR Mô tả CĐR học phần Sau khi học xong môn học này, người học có thể: CĐR của CTĐT G1 Về kiến thức G1.4.1 Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều. 1.4.1 G1.4.2 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt. 1.4.2 G1.4.3 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot. 1.4.3 G2 Về kỹ năng G2.1.1 Khai thác sử dụng phần mềm MatlabSimulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác nhau. 2.1.1 G3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm G3.1.1 Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn. 3.1.1 G3.1.2 Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong 3.1.2 1256 thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả. G3.2.1 Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội. 3.2.1 5. NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tuần thứ Nội dung Số tiết LT Số tiết TH Tài liệu học tập, tham khảo 1 Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều khiển số. 1.1.Khái niệm 1.1.1. Khái niệm chung về hệ điều khiển số 1.1.2.Ưu điểm và nhược điểm của điều khiển tương tự và điều khiển số 1.1.3. Phân loại hệ điều khiển số 1.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển số 1.3. Tín hiệu và xử lý tín hiệu số 1.3.1. Phân loại tín hiệu 1.3.2. Xử lý tín hiệu 1.4. Phép biến đổi Z 1.4.1. Định nghĩa 1.4.2. Tính chất của phép biến đổi Z 1.4.3. Biến đổi Z của các hàm cơ bản 1.4.4. Các phương pháp tìm biến đổi Z ngược 3 1, 2, 3, 4 2 Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số 2.1. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân 2.2. Mô tả toán học hệ điều khiển số hàm truyền đạt 2.2.1. Hàm truyền đạt của hệ số 2.2.2. Tính hàm truyền hệ số từ sơ đồ khối 2.3 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng bằng phương trình trạng thái 2.3.1. Thành lập phương trình trạng thái từ phương trình sai phân 3 1, 2, 3, 4 3 2.3.2. Thành lập phương trình trạng thái từ hàm truyền đạt 2.3.3.Thành lập phương trình trạng thái hệ số từ phương trình trạng thái hệ liên tục 2.3.4. Tìm hàm truyền đạt hệ số từ hệ phương trình trạng thái 2.4. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng Matlab Simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 4 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều 3 1, 2, 3, 1257 Tuần thứ Nội dung Số tiết LT Số tiết TH Tài liệu học tập, tham khảo khiển số 3.1. Khái niệm 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 3.2.1. Tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mở rộng 3.2.2. Tiêu chuẩn Jury 3.2.3. Quỹ đạo nghiệm số 4 5 3.3. Chất lượng hệ thống rời rạc 3.3.1. Đáp ứng quá độ 3.3.2. Độ quá điều chỉnh 3.3.3. Sai số xác lập 3.4.Tính điều khiển được và tính quan sát được của hệ điều khiển số 3.5. Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển số trên Malab –simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 6 Thảo luận, chữa bài tập chương 2-3 6 1, 2, 3, 4, 5 7 Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số. 4.1. Khái niệm 4.2. Hàm truyền đạt của các khâu hiệu chỉnh. 4.2.1. Khâu tỉ lệ 4.2.2. Khâu vi phân 4.2.3. Bộ điều khiển PID số 4.2.4. Bộ điều khiển bù pha 3 1, 2, 3, 4, 5 8 4.3. Thiết kế hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số 4.3.1. Thiết kế bộ điều khiển sớm pha 4.3.2. Thiết kế bộ điều khiển trễ pha 4.3.3.Thiết kế bộ điều khiển sớm trễ pha 3 1, 2, 3, 4, 5 9 4.4. Thiết kế hệ thống dùng bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái 3 1, 2, 3, 4, 5 10 4.5. Thiết kế PID số 4.5.1. Phương pháp Zeigler – Nichols 4.5.2. Phương pháp giải tích 4.5.3. Thiết kế bộ PID số bằng Simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 11 Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực 5.1. Hệ truyền động động cơ một chiều 5.1.1. Mô tả toán học động cơ một chiều 5.1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện động cơ một chiều 3 1, 2, 3, 4 1258 Tuần thứ Nội dung Số tiết LT Số tiết TH Tài liệu học tập, tham khảo 12 5.1.3. Điều khiển tốc độ động cơ bằng PID số 3 1, 2, 3, 4, 5 13 5.1.4. Điều khiển dòng điện động cơ bằng PID số 3 1, 2, 3, 4, 5 14 5.2. Hệ điều khiển quá trình 5.2.1.Mô tả toán học lò nhiệt 5.2.2. Thiết kế PID số cho lò nhiệt 5.2.3. Mô phỏng PID số cho lò nhiệt bằng Matlab - Simulink 3 1, 2, 3, 4, 5 15 Thảo luận, chữa bài tập chương 4-5 6 1, 2, 3, 4, 5 6. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức Độ Tiêu chí đánh giá mức độ đóng góp của nội dung để đạt được CĐR học phần Kiến thức (G1…) Kỹ năng (G2…) Năng lực tự chủ và trách nhiệm (G3…) Mức 1: Thấp Nhớ, Hiểu Bắt chước Tiếp nhận Mức 2: Trung bình Vận dụng, Phân tích Vận Dụng, Chính xác Đáp ứng, Đánh giá Mức 3: Cao Đánh giá, sáng tạo Thành thạo, Bản cứng Tổ chức, đặc trưng hoá (Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (Gx.x.x) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá nội dung đó). Chương Nội dung giảng dạy Chuẩn đầu ra học phần G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 1 Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều khiển số 1.1.Khái niệm 3 3 1.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển số 3 3 1.3. Tín hiệu và xử lý tín hiệu số 3 3 1.4. Phép biến đổi Z 3 3 2 Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số 2.1. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân 3 3 2.2. Mô tả toán học hệ điều khiển số hàm 3 3 1259 truyền đạt 2.3 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng bằng phương trình trạng thái 3 3 2.4. Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng Matlab Simulink 3 3 3 3 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều khiển số 3.1. Khái niệm 2 2 2 3 3 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 2 2 2 3 3 3.3. Chất lượng hệ thống rời rạc 2 2 2 3 3 3.4.Tính điều khiển được và tính quan sát được của hệ điều khiển số 2 2 2 3 3 3.5. Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển số trên Malab - simulink 2 2 2 3 3 3 3 4 Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số 4.1. Khái niệm 2 2 2 3 3 4.2. Hàm truyền đạt của các khâu hiệu chỉnh 2 2 2 3 3 3 4.3. Thiết kế hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số 2 2 2 3 3 3 4.4. Thiết kế hệ thống dùng bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái 2 2 2 3 3 3 4.5. Thiết kế PID số 2 2 2 3 3 3 5 Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực 5.1. Hệ truyền động động cơ một chiều 2 2 2 3 3 3 3 5.2. Hệ điều khiển quá trình 2 2 2 3 3 3 3 7. PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN TT Điểm thành phần ( Tỷ lệ ) Quy định (Theo QĐ số 686QĐ- ĐHKTKTCN ngày 10102018 Chuẩn đầu ra học phần G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 1260 1 Điểm quá trình (40) 1. Kiểm tra thường xuyên x x x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi đáp + Số lần: Tối thiểu 1 lầnsinh viên + Hệ số: 1 2. Kiểm tra định kỳ lần 1 x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp. + Thời điểm: Tuần 5 ( sau khi kết thúc chương 3) + Hệ số: 2 3. Kiểm tra định kỳ lần 2 x x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp + Thời điểm: Tuần 10 ( sau khi kết thúc chương 4) + Hệ số: 2 4. Kiểm tra định kỳ lần 3 x x x x x x x + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp + Thời điểm: Tuần 14 ( sau khi kết thúc chương 5) + Hệ số: 2 5. Kiểm tra chuyên cần x x x x x x + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học trên lớp + Hệ số: 3 2 Điểm thi kết thúc học phần (60) Hình thức: Tự luận x x x x x x x + Thời điểm: Theo lịch thi học kỳ + Tính chất: Bắt buộc Ghi chú: Thang điểm đánh giá là thang điểm 10 1261 Số lần kiểm tra định kỳ bằng số tín chỉ học phần 8. PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung...
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
(Ban hành theo quyết định số 474/ĐHKTKTCN ngày 21/ 9 /2020 của Hiệu trưởng
Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Công nghiệp)
1 THÔNG TIN CHUNG
Tên học phần (tiếng Việt): HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
Tên học phần (tiếng Anh): AUTOMATIC CONTROL THEORY
Khoa/Bộ môn phụ trách: Điện/Điều khiển và Tự động hóa
Giảng viên phụ trách chính: Th.s Nguyễn Hải Bình
Email: nhbinh@uneti.edu.vn
GV tham gia giảng dạy: Th.s Nguyễn Minh Đông, Th.s Hoàng Đình Cơ, Ths
Nguyễn Hải Bình, Ths Thân Thị Thương
Số tín chỉ: 3(39, 12, 90)
Số tiết Lý thuyết: 39
Số tiết TH/TL: 12
Số tiết Tự học: 90
Tính chất của học phần: Bắt buộc
Học phần học trước:
Học phần tiên quyết : Lý thuyết điều khiển tự động
Các yêu cầu của học phần: - Sinh viên phải có tài liệu học tập hoặc
- Một tài liệu tham khảo trong mục 10.2
2 MÔ TẢ HỌC PHẦN
Học phần hệ thống điều khiển số trang bị cho sinh viên những khái niệm chung về hệ thống điều khiển số: khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển tương tự với hệ điều khiển số, cấu trúc hệ điều khiển số, xử lý tín hiệu và phép biến đổi Z Các phương pháp mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương trình sai phân, hàm truyền đạt, phương trình trạng thái Khảo sát sự ổn định và phân tích chất lượng hệ điều khiển số thông qua các tiêu chuẩn Routh, Hurwitz, Jury, quỹ đạo nghiệm số và các chỉ tiêu chất lượng về đáp ứng quá độ, sai số, độ quá điều chỉnh Các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số:
Trang 2quỹ đạo nghiệm số, bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái, PID số Áp dụng các phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển số vào điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt; điều khiển tốc độ, dòng điện của động cơ một chiều và mô hình hóa mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink
3.MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC
Kiến thức
Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều
Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt
Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot
Kỹ năng
Khai thác sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để hỗ trợ tính toán, thiết kế hệ thống
điều khiển số bằng các phương pháp khác nhau
Năng lực tự chủ và trách nhiệm
- Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn
- Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được
áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả
- Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội hội
4 CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN
Mã
CĐR Sau khi học xong môn học này, người học có thể: Mô tả CĐR học phần
CĐR của CTĐT
G1.4.1 Hiểu được quy trình tính toán, thiết kế, xây dựng bộ điều khiển
dòng điện, tốc độ của động cơ điện một chiều
1.4.1
G1.4.2 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt 1.4.2
G1.4.3 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển được hệ chuyển động Robot 1.4.3
G2.1.1 Khai thác sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để hỗ trợ tính
toán, thiết kế hệ thống điều khiển số bằng các phương pháp khác
nhau
2.1.1
G3.1.1 Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học
tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chuyên môn
3.1.1
G3.1.2 Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong 3.1.2
Trang 3thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề
phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu
quả
G3.2.1 Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công
nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an
toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công việc, tập thể và xã hội
3.2.1
5 NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY
Tuần
Số tiết
LT
Số tiết
TH
Tài liệu học tập, tham khảo
1
Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều
khiển số
1.1.Khái niệm
1.1.1 Khái niệm chung về hệ điều khiển số
1.1.2.Ưu điểm và nhược điểm của điều khiển
tương tự và điều khiển số
1.1.3 Phân loại hệ điều khiển số
1.2 Cấu trúc của hệ thống điều khiển số
1.3 Tín hiệu và xử lý tín hiệu số
1.3.1 Phân loại tín hiệu
1.3.2 Xử lý tín hiệu
1.4 Phép biến đổi Z
1.4.1 Định nghĩa
1.4.2 Tính chất của phép biến đổi Z
1.4.3 Biến đổi Z của các hàm cơ bản
1.4.4 Các phương pháp tìm biến đổi Z ngược
[4]
2
Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số
2.1 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng phương
trình sai phân
2.2 Mô tả toán học hệ điều khiển số hàm truyền đạt
2.2.1 Hàm truyền đạt của hệ số
2.2.2 Tính hàm truyền hệ số từ sơ đồ khối
2.3 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng bằng
phương trình trạng thái
2.3.1 Thành lập phương trình trạng thái từ
phương trình sai phân
[4]
3
2.3.2 Thành lập phương trình trạng thái từ hàm
truyền đạt
2.3.3.Thành lập phương trình trạng thái hệ số từ
phương trình trạng thái hệ liên tục
2.3.4 Tìm hàm truyền đạt hệ số từ hệ phương
trình trạng thái
2.4 Mô tả toán học hệ điều khiển số bằng Matlab
Simulink
[4], [5]
4 Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều 3 [1], [2], [3],
Trang 4Tuần
Số tiết
LT
Số tiết
TH
Tài liệu học tập, tham khảo khiển số
3.1 Khái niệm
3.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số
3.2.1 Tiêu chuẩn Routh – Hurwitz mở rộng
3.2.2 Tiêu chuẩn Jury
3.2.3 Quỹ đạo nghiệm số
[4]
5
3.3 Chất lượng hệ thống rời rạc
3.3.1 Đáp ứng quá độ
3.3.2 Độ quá điều chỉnh
3.3.3 Sai số xác lập
3.4.Tính điều khiển được và tính quan sát được của
hệ điều khiển số
3.5 Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển số
trên Malab –simulink
[4], [5]
[4], [5]
7
Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều
khiển số
4.1 Khái niệm
4.2 Hàm truyền đạt của các khâu hiệu chỉnh
4.2.1 Khâu tỉ lệ
4.2.2 Khâu vi phân
4.2.3 Bộ điều khiển PID số
4.2.4 Bộ điều khiển bù pha
[4], [5]
8
4.3 Thiết kế hệ thống dùng quỹ đạo nghiệm số
4.3.1 Thiết kế bộ điều khiển sớm pha
4.3.2 Thiết kế bộ điều khiển trễ pha
4.3.3.Thiết kế bộ điều khiển sớm trễ pha
[4], [5]
9 4.4 Thiết kế hệ thống dùng bộ điều khiển hồi tiếp
10
4.5 Thiết kế PID số
4.5.1 Phương pháp Zeigler – Nichols
4.5.2 Phương pháp giải tích
4.5.3 Thiết kế bộ PID số bằng Simulink
[4], [5]
11
Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực
5.1 Hệ truyền động động cơ một chiều
5.1.1 Mô tả toán học động cơ một chiều
5.1.2 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện động
cơ một chiều
[4]
Trang 5Tuần
Số tiết
LT
Số tiết
TH
Tài liệu học tập, tham khảo
12 5.1.3 Điều khiển tốc độ động cơ bằng PID số 3 [1], [2], [3],
[4], [5]
13 5.1.4 Điều khiển dòng điện động cơ bằng PID số 3 [1], [2], [3],
[4], [5]
14
5.2 Hệ điều khiển quá trình
5.2.1.Mô tả toán học lò nhiệt
5.2.2 Thiết kế PID số cho lò nhiệt
5.2.3 Mô phỏng PID số cho lò nhiệt bằng Matlab
- Simulink
[4], [5]
[4], [5]
6 MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN
Mức Độ
Tiêu chí đánh giá mức độ đóng góp của nội dung để đạt được CĐR học phần
Kiến thức (G1…) Kỹ năng (G2…) Năng lực tự chủ và trách
nhiệm (G3…)
Mức 2: Trung
bình
Vận dụng, Phân tích Vận Dụng, Chính xác Đáp ứng, Đánh giá
Mức 3: Cao Đánh giá, sáng tạo Thành thạo, Bản cứng Tổ chức, đặc trưng hoá
(Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (Gx.x.x) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá nội dung đó)
G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1
1
Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ điều khiển số
1.2 Cấu trúc của hệ
3
1.3 Tín hiệu và xử lý
3
2
Chương 2: Mô tả toán học hệ điều khiển số
2.1 Mô tả toán học hệ
điều khiển số bằng
3
2.2 Mô tả toán học hệ
3
Trang 6truyền đạt
2.3 Mô tả toán học hệ
điều khiển số bằng bằng
3
2.4 Mô tả toán học hệ
điều khiển số bằng
Matlab Simulink
3
3
Chương 3: Khảo sát ổn định và phân tích hệ điều khiển số
3.2 Tiêu chuẩn ổn định
3.3 Chất lượng hệ
3.4.Tính điều khiển
được và tính quan sát
được của hệ điều khiển
số
3.5 Khảo sát tính ổn
định của hệ thống điều
khiển số trên Malab
-simulink
4
Chương 4 : Các phương pháp thiết kế hệ điều khiển số
4.2 Hàm truyền đạt của
3
4.3 Thiết kế hệ thống
dùng quỹ đạo nghiệm
3
4.4 Thiết kế hệ thống
dùng bộ điều khiển hồi
3
5
Chương 5: Thiết kế điều khiển số cho hệ thực
5.1 Hệ truyền động
5.2 Hệ điều khiển quá
7 PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN
TT
Điểm
thành
phần
( Tỷ
lệ %)
Quy định
(Theo QĐ số 686/QĐ-ĐHKTKTCN ngày 10/10/2018
Chuẩn đầu ra học phần
G1.4.1 G1.4.2 G1.4.3 G2.1.1 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1
Trang 71
Điểm
quá
trình
(40%)
1 Kiểm tra thường xuyên
+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi đáp + Số lần: Tối thiểu 1 lần/sinh viên
+ Hệ số: 1
2 Kiểm tra định kỳ lần 1
+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp
+ Thời điểm: Tuần 5 ( sau khi kết thúc chương 3)
+ Hệ số: 2
3 Kiểm tra định kỳ lần 2
+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp + Thời điểm: Tuần
10 ( sau khi kết thúc chương 4)
+ Hệ số: 2
4 Kiểm tra định kỳ lần 3
+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp + Thời điểm: Tuần
14 ( sau khi kết thúc chương 5)
+ Hệ số: 2
5 Kiểm tra chuyên cần
+ Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học trên lớp + Hệ số: 3
2
Điểm
thi
kết
thúc
học
phần
(60%)
Hình thức: Tự luận
+ Thời điểm: Theo lịch thi học kỳ
+ Tính chất: Bắt buộc
Ghi chú: Thang điểm đánh giá là thang điểm 10
Trang 8Số lần kiểm tra định kỳ bằng số tín chỉ học phần
8 PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC
Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mô hình giáo cụ trực quan trong giảng dạy Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính mỗi chương
Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Hình thức giảng dạy: Trực tiếp; Trực
tuyến; Kết hợp trực tiếp và trực tuyến
(Tùy theo từng học phần GV áp dụng phương pháp giảng dạy phù hợp)
Phân tích, xử lý số
liệu
□ Trình bày báo cáo khoa học
Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận
Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau
9 QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN
9.1 Quy định về tham dự lớp học
Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý
Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay không có lý do đều bị coi như không hoàn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau
Tham dự các tiết học lý thuyết
Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn tài liệu học tập
Tham dự kiểm tra giữa học kỳ
Tham dự thi kết thúc học phần
Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học
9.2 Quy định về hành vi lớp học
Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm
Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học
Trang 9 Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học
Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học
10 TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO
10.1 Tài liệu học tập:
[1] Nguyễn Hải Bình, Hoàng Đình Cơ, Nguyễn Minh Đông, Tài liệu học tập Hệ
thống điều khiển số, 2019
10.2 Tài liệu tham khảo:
[2] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB
Đại học Quốc Gia TPHCM, 2018
[3] Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động thông thường và hiện đại
(quyển 2 Hệ xung – số), NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2009
[4] Lại Khắc Lãi – Nguyễn Như Hiển, Giáo trình Điều khiển số, NXB Khoa học và
Kỹ thuật, 2007
[5] Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006
11 HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TỰ HỌC
(TIẾT)
THỰC HÀNH (TIẾT)
NHIỆM VỤ CỦA SINH VIÊN
1 Chương 1: Những khái
niệm cơ bản về hệ điều
khiển số
1.1.Khái niệm
1.1.1 Khái niệm chung
về hệ điều khiển số
1.1.2.Ưu điểm và nhược
điểm của điều khiển tương
tự và điều khiển số
1.1.3 Phân loại hệ điều
khiển số
1.2 Cấu trúc của hệ thống
điều khiển số
1.3 Tín hiệu và xử lý tín
hiệu số
1.3.1 Phân loại tín hiệu
1.3.2 Xử lý tín hiệu
1.4 Phép biến đổi Z
1.4.1 Định nghĩa
1.4.2 Tính chất của phép
biến đổi Z
1.4.3 Biến đổi Z của các
3
+ Chuẩn bị TLHT hoặc giáo trình + Nghiên cứu trước:
+Tài liệu [1]: nội dung từ mục 1.1 đến 1.4, Chương 1;
+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; [3], [4]
+ Tra cứu nội dung về khái niệm chung về hệ điều khiển số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 1
+ Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình
Trang 10hàm cơ bản
1.4.4 Các phương pháp
tìm biến đổi Z ngược
2 Chương 2: Mô tả toán học
hệ điều khiển số
2.1 Mô tả toán học hệ điều
khiển số bằng phương trình
sai phân
2.2 Mô tả toán học hệ điều
khiển số hàm truyền đạt
2.2.1 Hàm truyền đạt
của hệ số
2.2.2 Tính hàm truyền
hệ số từ sơ đồ khối
2.3 Mô tả toán học hệ điều
khiển số bằng bằng phương
trình trạng thái
2.3.1 Thành lập phương
trình trạng thái từ phương
trình sai phân
- Nghiên cứu trước:
+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 2.1 đến 2.3.1, Chương 2
+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; [3], [4]
+Tra cứu nội dung về các phương pháp mô tả toán học hệ điều khiển
số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 2
- Tnh lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình
3 2.3.2 Thành lập phương
trình trạng thái từ hàm
truyền đạt
2.3.3.Thành lập phương
trình trạng thái hệ số từ
phương trình trạng thái hệ
liên tục
2.3.4 Tìm hàm truyền
đạt hệ số từ hệ phương trình
trạng thái
2.4 Mô tả toán học hệ điều
khiển số bằng Matlab
Simulink
- Nghiên cứu trước:
+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 2.3.2 đến 2.4, Chương 2
+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3], [4], [5]
+Tra cứu nội dung về các phương pháp mô tả toán học hệ điều khiển
số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 2
- Ứng dụng phần mềm Matlab để
mô tả toán học hệ điều khiển số
- Tnh lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình
4 Chương 3: Khảo sát ổn
định và phân tích hệ điều khiển số
3.1 Khái niệm
3.2 Tiêu chuẩn ổn định đại
số
3.2.1 Tiêu chuẩn Routh
– Hurwitz mở rộng
3.2.2 Tiêu chuẩn Jury
3.2.3 Quỹ đạo nghiệm
số
- Nghiên cứu trước:
+ Tài liệu [1]: nội dung mục 3.1, 3.2 Chương 3
+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; [3], [4]
+Tra cứu nội dung về Các tiêu chuẩn ổn định của hệ ĐK số -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 3
- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình
5 3.3 Chất lượng hệ thống rời 3 - Ôn lại nội dung chương 3 đã học