Câu 1: Quá trình hình thành cơ điện tử, ưu điểm của các hệ cơ điện tử so với các hệ cơ khí truyền thống? hãy lấy 1 vd và phân tích hệ cơ điện tử điển hình? Quá trình hình thành - Gốc của cơ điện tử là ngành cơ khí, qua giai đoạn cơ khí hóa tích hợp kỹ thuật điện để trở thành lĩnh vực cơ điện, cuối cùng tích hợp với kĩ thuật phần mềm để trở thành cơ điện tử. - Ngành cơ khí tất yếu sẽ phát triển theo hướng của ngành cơ điện tử nhưng không phải bằng cách ghép nối cơ học giữa các phần điện như trước đây, mà có sự biến đổi về chất đòi hỏi sự liên kết hữu cơ giữa các lĩnh vực kĩ thuật: cơ khí điện tử, điều khiển, phần mềm, để tạo ra máy móc có hàm lượng trí tuệ cao. Tóm lại quá trình hình thành cơ điện tử là quá trình nâng cấp dần hệ thống nhờ những thành tựu mới của kĩ thuật cơ khí, điện, điều khiển tự động, điện tử số máy tính… nhắm tối ưu hóa hệ thống. Ưu điểm của hệ cơ điện tử: Có sự phát triển mới về chất mà ngành cơ khí truyền thống không có. + Nhờ tích hợp các phần tử cảm biến, chấp hành và điều khiển điện, điện tử với phần mềm mà các sản phẩm cơ điện tử có những tính năng ưu việt thân thiện với người dùng, làm việc chính xác hiệu quả, rẻ tiền, nhỏ gọn, tiêu hao ít năng lượng, an toàn, dễ thay đổi mẫu mã. Ví dụ về hệ thống cơ điện tử: Hệ thống chống khóa phanh trên ô tô (Antuklock Braking System-ABS). Theo tài liệu của hãng Bosh(Đức), các phiên bản đầu tiên sử dụng động cơ thủy lực, tỉ trọng phần mềm nhỏ nên có khối lượng lớn, cồng kềnh, kém hiệu quả. Sau đó nhờ tích hợp bộ đk điện tử và phần mềm, thiết bị trở nên gọn nhẹ và có tính năng ưu việt hơn, làm việc hiệu quả hơn.
Photo ngân sơn Đề cương điện tử Câu 1: Quá trình hình thành điện tử, ưu điểm hệ điện tử so với hệ khí truyền thống? lấy vd phân tích hệ điện tử điển hình? Quá trình hình thành - Gốc điện tử ngành khí, qua giai đoạn khí hóa tích hợp kỹ thuật điện để trở thành lĩnh vực điện, cuối tích hợp với kĩ thuật phần mềm để trở thành điện tử - Ngành khí tất yếu phát triển theo hướng ngành điện tử cách ghép nối học phần điện trước đây, mà có biến đổi chất đòi hỏi liên kết hữu lĩnh vực kĩ thuật: khí điện tử, điều khiển, phần mềm, để tạo máy móc có hàm lượng trí tuệ cao Tóm lại trình hình thành điện tử trình nâng cấp dần hệ thống nhờ thành tựu kĩ thuật khí, điện, điều khiển tự động, điện tử số máy tính… nhắm tối ưu hóa hệ thống Ưu điểm hệ điện tử: Có phát triển chất mà ngành khí truyền thống + Nhờ tích hợp phần tử cảm biến, chấp hành điều khiển điện, điện tử với phần mềm mà sản phẩm điện tử có tính ưu việt thân thiện với người dùng, làm việc xác hiệu quả, rẻ tiền, nhỏ gọn, tiêu hao lượng, an toàn, dễ thay đổi mẫu mã Ví dụ hệ thống điện tử: Hệ thống chống khóa phanh ô tô (Antuklock Braking System-ABS) Theo tài liệu hãng Bosh(Đức), phiên sử dụng động thủy lực, tỉ trọng phần mềm nhỏ nên có khối lượng lớn, cồng kềnh, hiệu Sau nhờ tích hợp đk điện tử phần mềm, thiết bị trở nên gọn nhẹ có tính ưu việt hơn, làm việc hiệu Câu 2: Cấu trúc hệ điện tử? Tại nói hệ thống có điện tử hệ thống tích hợp? Cơ điện tử ngành kĩ thuật liên ngành, sinh kết hợp hữu kĩ thuật khí, điện tử, khoa học máy tính công nghệ thông tin, dùng để thiết kế sản phẩm thông minh Nhiễu Bộ kích truyền động PhotoHệngân thống khí sơn Tín hiệu Hệ thống đo Khuếch đại Bộ điều chỉnh Đầu vào Tín hiệu đại lượng mà hệ thống khí phải thực hiện, tín hiệu đáp ứng thay đổi tín hiệu vào thông qua cách xử lí hệ điều khiển Cấu trúc hệ điện tử HT Thông tin Cơ điện tử = Mô hình hóa mô + tự Điều khiển động + Hệ thống khí Hệ thống chấp hành Cảm biến Tối ưu hóa Hệ thống điện D/A Máy tính A/D Hệ thống thông tin Bao gồm mô đun liên quan đến trình truyền, xử lí, phân tích điều khiển - Mô hình hóa: Là nô tả đối tượng thực thông qua ngôn ngữ thích hợp Tùy ngôn ngữ mà có mô hình dạng vật lí, dạng toán học, dạng đồ thị hay sơ đồ khối - Mô phỏng: trình khảo sát mô hình để đánh giá, dự đoán phản ứng đối tượng thực trước tác dộng từ bên Có thể coi phương pháp phân tích - Điều khiển: Là tác động lên đối tượng nhằm đạt đầu mong muốn - Tối ưu hóa: giải ván để phân phối sử dụng nguồn tài nguyên có hạn để đạt mục tiêu đặt mức độ tốt Photo ngân sơn - - - Hệ thống vật lí: hệ thực gồm phần tử vật lí cấu tạo từ vật chất nghĩa người cảm nhận giác quan Trong hệ vật lí có hệ thống khí, điện, chấp hành, cảm biến, chuyển đồi A/D D/A, máy tính giao diện thời gian thực Hệ thống khí: + Các hệ rắn biến dạng ko biến dạng + Các hệ lỏng gồm chất lỏng nén ko nén Hệ thống điện: + Các đại lượng điện điện lượng, điện áp, dòng điện + Tùy vào đối tượng truyền mà người ta phân biệt hệ thống thông tin( truyền xử lí thông tin) hệ thống công suất( truyền lượng với công suất lớn) Hệ máy tính: bao gồm modul phần cứng đặc trưng mạch logic, flipflop,đếm, định thời, trigger, vi xử lí phần mềm Hệ thống cảm biến chấp hành: + Cảm biến biến đổi đại lượng vật lí thành tín hiệu điện để so sánh xử lí + Cơ cấu chấp hành tạo chức hành động cho thiết bị Giao diện thời gian thực: Là cách thức đảm bảo máy tính giao tiếp với thiết bị theo thời gian thực + Sử dụng thiết bị trung gian nhằm đảm bảo tín hiệu máy tính phù hợp với mức tín hiệu thiết bị Hệ điện tử hệ tích hợp đặc trưng hệ thống điện tử tích hợp: Tích hợp bao gồm tích hợp không gian tích hợp chức năng, phụ thuộc vào cấu trúc tích hợp qua giải pháp ghép nối mà hệ đơn giản hay phức tạp Các ghép nối thường kết hợp từ cấu trúc sở liên tiếp, song song phản hồi Tích hợp không gian: tích hợp thành phần/modul hệ thống qua giao diện kết nối thành phần Sự kết hợp xảy trình cảm biến, trình hệ kích động máy tính kết hợp với hệ kích truyền động , trình cảm biến theo nhiệm vụ điều khiển Micrôcmputer Kích truyền động Quá trình(hệ khí) cảm biến Vị trí khả tích hợp Photo ngân sơn Tích hợp chức năng: tích hợp qua gia công xử lí thông tin, sở đại lượng đo xử lí, lưu chuyển thực dạng: điều chỉnh, giám sát tối ưu hóa… Sự tích hợp chức yêu cầu có phần cứng thích hợp với phát triển lắp đặt phần mềm Câu Hãy nêu phương pháp thiết kế điện tử? So sánh với thiết kế truyền thống, thiết kế điện tử có ưu điểm hơn? Phương pháp thiết kế - Đặc điểm hệ điện tử hệ thuộc lĩnh vực khác phải kết nối với Đối với hệ thông thường việc thiết kế lẫn thực thi hệ điện tử tiến hành độc lập với với hệ điện tử bắt đầu kế hoạch để đạt hệ tổng thể tích hợp không gian chức - Việc thiết kế hệ điện tử thường hoàn thành nghiên cứu hệ thống Điều cần thiết để có cách lựa chọn, giải pháp đánh giá so sánh với Khi lựa chọn thực kế hoạch, ý tưởng mà mô hình định hướng theo chức theo hình dạng đóng vai trò quan trọng Thiết kế thông thường Cơ điện tử Photo ngân sơn - Cồng kềnh - Cơ cấu phức tạp - Truyền đạt qua cáp - Khối thành phần kết nối điều khiển đơn giản - Kết cấu cứng - Điều khiển chiều, điều khiển tuyến tính analog - Gọn - Cơ cấu đơn giản - Truyền đạt qua bus hoắc không dây - Các khối đơn vị tự trị, tích hợp xử lí thông tin - Kết cấu đàn hồi vói giảm chấn phản hồi điện tử - Điều khiển không tuyến tính phản hồi khả trình(digital) - Chính xác nhờ dung sai nhỏ - Chính xác nhờ đo lường đk phản hồi - Các đại lượng không đo thay đổi tùy tiện - Kiểm tra đơn giản - Khả cố định - Điều khiển đại lượng không đo - Giám sát với chẩn đoán lỗi - Khả tự học Câu 4: Phương pháp toán học xây dựng mô hình điện tử? Lấy ví dụ phương pháp toán học phân tích mô hình ? Việc xây dựng mô hình dựa phương pháp: - Xây dựng mô hình lí thuyết - Xây dựng mô hình thực nghiệm Trong việc xây dựng mô hình lí thuyết đòi hỏi phải có kiến thức hệ thống, tối thiểu kiến thức giả thuyết khoa học Chúng sử dụng thuận tiện hệ mà sử dụng định luật vật lí, định luật kinh tế định luật khác VD: - Định lí biến thiên động lượng, ĐL biến thiên mômen động lượng, ĐL động hay nguyên lí biến phân khác - Kĩ thuật điện: phương trình trường điện từ( ĐL Ampe, ĐL cảm ứng), mạch điện(ĐL ôm, kiechop) Việc xây dựng mô hình thực nghiệm dựa việc quan sát, tức dựa phép đo Nhiệm vụ thường gọi toán nhận dạng, sơ thực nghiệm ta cần xác định giá trị đặc trưng mô tả hệ(vd Photo ngân sơn tham số) hay hàm đặc trưng(vd hàm truyền) Bài toán đơn giản hóa ta có hệ vào/ra ta có toán nhận dạng tham số Trong nhiều trường hợp kết hợp xây dựng mô hình lí thuyết thực nghiệm chìa khóa thành công Câu Tính chất hệ tuyến tính? Nêu phương pháp tuyến tính hóa hệ phi tuyến? Lấy ví dụ áp dụng Hệ tuyến tính có tính chất quan trọng là: - Tuân theo nguyên lí xếp chồng tín hiệu(principle of superposition) Nếu tín hiệu vào cho tín hiệu tín hiệu tổng - + ; tín hiệu vào cho tín hiệu cho tín hiệu + Tính chất xếp chồng có ứng dụng quan trọng cho phép khảo sát đáp ứng chung hệ cách khảo sát riêng đáp ứng tự đáp ứng cưỡng Có tính nhất(Homogenity): Nếu tín hiệu vào x(t) cho tín hiệu y(t) tín hiệu vào cho tín hiệu số • Chú ý: hệ bậc không thiết phải hệ tuyến tính không đảm bảo tính xếp chồng tính Phương pháp tuyến tính hóa hệ phi tuyến : Trong mô hình phi tuyến thường quan hệ tín hiệu tín hiệu vào dạng đường cong Trong đoạn cong nhỏ lượng thay đổi tín hiệu vào nhỏ xấp xỉ đường cong thành đoạn thẳng Có công cụ tương đối vạn khai triển hàm nhờ chuỗi Taylor Giả sử có hàm y(t) = g(x(t)) dạng khai triển chuỗi Taylor sau: Trong đa số trường hợp, lấy đến đạo hàm cấp đủ xác, công thức xấp xỉ trở thành: Trong Photo ngân sơn đạo hàm bậc (độ dốc đường cong x=x0 Có thể viết lại pt dạng tuyến tính: (y-y0) = m(x-x0) hay Ví dụ : Khối lượng M dược đặt lò xo phi tuyến Trong đại đa số trường hợp ,lò xo trụ với đặc trưng tuyến tính(lực kéo nén tỉ lệ với chuyển vị nghĩa f=ky 0được dùng kết cấu, ví dụ ta giả thiết lực kéo lò xo tit lệ với bình phương chuyển vị : Vị trí cân hệ điểm cân trọng lực Mg với lực lò xo : Xấp xỉ tuyến tính hệ chuyển vị nhỏ có dạng : Tại lân cận điểm , quan hệ lực chuyển vị lò xo coi gần có dạng tuyến tính : Câu7 : Hãy nêu thành phần đặc trưng phần tử có khí chuyển động tịnh tiến ? Nêu ý nghĩa mặt lượng phần tử ? Các thành phần đặc trưng phần tử khí chuyển động tịnh tiến gồm thành phần : khối lượng, giảm chấn, lò xo Ý nghĩa mặt lượng : Khi nghiên cứu động lực học hệ chuyển động tịnh tiến, ta thương sử dụng ĐL Newton : Vectơ tổng tất lực tác động lên vật có cường độ (F) tích khối lượng (m) vật với gia tốc chuyển động (a) : F=ma Photo ngân sơn Lực tác dụng lên giảm chấn tỉ lệ thuận với vận tốc chuyển động, lực tác dụng lên lò xo tỉ lệ với chuyển vị Câu Hãy nêu thành phần đặc trưng phần tử có khí chuyển động quay ? Nêu ý nghĩa mặt lượng phần tử ? Hai thành phần chuyển động quay giảm chấn xoắn lò xoắn Ý nghĩa mặt lượng : Việc phân tích chuyển động quay tuân theo định luật Newton, có thay đổi với chuyển động quay : Véctơ tổng tất mômen tác dụng lên vật tích vectơ gia tốc góc vật với quán tính : T = J Trong T – Momen tổng(Nm) ; J – quán tính vật(kgm2) ; gia tốc góc (rad/s2) Momen giảm chấn xoắn tỉ lệ với vân tốc góc moment lò xo xoắn tỉ lệ với góc quay Câu nêu thành phần đặc trưng phần tử điện ? ý nghĩa mặt lượng phần tử ? Các thành phần phần tử điện : điện trở, điện dung, điện cảm, nguồn áp, nguồn dòng biến áp Ý nghĩa mặt lượng : Việc phân tích phần tử điện dựa định luật sau : - Dịnh luật kiechop – dòng điện (trong mạnh điện tổng đại số dòng điện nút không ) Photo ngân sơn - Dịnh luật kiechop – điện áp ( mạnh điện, theo vòng kín theo chiều tùy y, tổng đại số điện áp rơi phần tử không ) - Dịnh luật om i Câu 10 nêu thành phần đặc trưng phần tử thủy khí ? ý nghĩa mặt lượng phần tử ? Hầu hết hệ thống thủy lực có bể chứa , ống dẫn, tiết lưu Cau11 so sánh tương quan phần tử đặc trưng khí, điện, thủy lực khí nén Photo ngân sơn 10 Photo ngân sơn 11 ... trưng phần tử điện ? ý nghĩa mặt lượng phần tử ? Các thành phần phần tử điện : điện trở, điện dung, điện cảm, nguồn áp, nguồn dòng biến áp Ý nghĩa mặt lượng : Việc phân tích phần tử điện dựa định... thống điện: + Các đại lượng điện điện lượng, điện áp, dòng điện + Tùy vào đối tượng truyền mà người ta phân biệt hệ thống thông tin( truyền xử lí thông tin) hệ thống công suất( truyền lượng với công... dòng điện (trong mạnh điện tổng đại số dòng điện nút không ) Photo ngân sơn - Dịnh luật kiechop – điện áp ( mạnh điện, theo vòng kín theo chiều tùy y, tổng đại số điện áp rơi phần tử không )