Đề cương lí thuyết điều khiển tự động

Trình bày nguyên lý xây dựng HTĐKTĐ, minh họa thí dụ thực tế, ưu điểm, nhược điểm nguyên lý? Trình bày chức phần tử HTĐKTĐ kín (vẽ sơ đồ chức HTĐKTĐ kín, tên gọi phần tử chức chúng)? Thế mạch phản hồi chính? Thế mạch phản hồi phụ (phản hồi cục bộ)? Dựa vào đặc tính độ HTĐKTĐ ổn định xác định chế độ hoạt động nó? Khi HTĐKTĐ xuất chế độ độ? Nêu khái niệm cách xác định tiêu chất lượng HTĐKTĐ đặc tính độ? Định nghĩa HTĐKTĐ tuyến tính, phương trình tốn học mơ tả HTĐKTĐ tuyến tính chế độ động chế độ tĩnh miền thời gian? Trong thực tế có tồn HTĐKTĐ tuyến tính khơng sao? Gọi tên phương pháp nhận phương trình tuyến tính mơ tả HTĐKTĐ? Các tính chất HTĐKTĐ tuyến tính? Thế HTĐKTĐ tĩnh, phiếm tĩnh bậc một, bậc hai, bậc ba? Khái niệm hàm số truyền (HST) HTĐKTĐ? Tìm HST HTĐKTĐ có quan hệ đầu vào x t  đầu y t  sau a0 d y t  dy t  dxt   a1  a2 y t   b0  b1 xt  dt dt dt Tìm hệ số truyền (hệ số biến đổi) HTĐKTĐ nêu { nghĩa nó? Khái niệm sơ đồ cấu trúc HTĐKTĐ? Các thành phần sơ đồ cấu trúc? Vẽ sơ đồ cấu trúc, tìm HST tương đương khâu động học mắc nối tiếp nhau? Vẽ sơ đồ cấu trúc, tìm HST tương đương khâu động học mắc song song chiều? Vẽ sơ đồ cấu trúc, tìm HST tương đương hai khâu động học mắc phản hồi (âm dương)? Khâu quán tính (định nghĩa, thí dụ khâu quán tính thực tế, tham số { nghĩa chúng, HST, đặc tính thời gian, vẽ đặc tính thời gian cho khâu qn tính có hệ số truyền số thời gian khác nhau, đặc tính tần số)? Trình bày khái niệm sơ đồ cấu trúc có mối liên hệ chéo nhau? Nguyên tắc chuyển nút phân nhánh biến đổi sơ đồ cấu trúc? Tìm HST HTĐKTĐ có sơ đồ cấu trúc sau X(s) W1(s) W2(s) W3(s) Y(s) Trình bày khái niệm HST hệ thống hở, HST hệ thống kín, HST sai lệch theo lượng vào, HST sai lệch theo nhiễu loạn? xác định HST sai lệch theo lượng vào x(t) HST sai lệch theo nhiễu loạn f(t) HTĐKTĐ F(s) E(s) X(s) W2(s) W1(s) W3(s) Y(s) - 1) Lập luận trình bày phương pháp dựng đặc tính tần số biên độ logarit tiệm cận đặc tính tần số pha logarit HTĐKTĐ hở? 2) Viết biểu thức HST HTĐKTĐ hở có đặc tính tần số biên độ logarit tiệm cận sau L(ω), -40dB/dc -20dB/dc dB 10 ω, rad/s 100 -40dB/dc Trình bày đặc tính độ, đặc tính độ xung? Quan hệ chúng? Quan hệ hàm độ xung HTS? Quan hệ hàm độ HTS? Viết chứng minh công thức xác định lượng HTĐKTĐ biết lượng vào hàm độ xung? 1) Trình bày đặc tính tần số nghiên cứu HTĐKTĐ (khái niệm hàm (đặc tính) tần số biên độ pha, quan hệ hàm tần số biên độ pha với HST, hàm (đặc tính) tần số biên độ hàm (đặc tính) tần số pha logarit)? Hệ tọa độ xây dựng đặc tính tần số biên độ logarit? 2) Dựng đặc tính tần số biên độ logarit tiệm cận khâu động học có HST sau W (s )  100 (0,1s 1 ) s (0,01s 1 ) Khâu vi phân thực tế (khái niệm, thí dụ khâu vi phân thực tế, tham số { nghĩa chúng, HST, đặc tính thời gian, đặc tính tần số) Khâu dao động (khái niệm, thí dụ khâu dao động, tham số { nghĩa chúng, HST, đặc tính thời gian, đặc tính tần số) Khâu vi phân bậc (khái niệm, thí dụ khâu vi phân bậc một, tham số { nghĩa chúng, HST, đặc tính thời gian, đặc tính tần số) Trình bày khái niệm tính ổn định HTĐKTĐ tuyến tính? Trình bày chứng minh điều kiện cần đủ nghiệm phương trình vi phân (đa thức đặc trưng) để HTĐKTĐ tuyến tính ổn định, nằm biên giới ổn định? Trình bày điều kiện để HTĐKTĐ tuyến tính ổn định, nằm biên giới ổn định mặt phẳng nghiệm? Tiêu chuẩn ổn định Hurwitz (cách thành lập ma trận vuông, phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ tuyến tính ổn định, điều kiện để HTĐKTĐ tuyến tính nằm biên giới ổn định, viết công thức rút gọn xác định điều kiện ổn định cho HTĐKTĐ có bậc từ tới 4)? Tiêu chuẩn ổn định Mikhailop (lập luận, phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ tuyến tính ổn định, điều kiện để HTĐKTĐ tuyến tính nằm biên giới ổn định)? Vẽ thí dụ minh họa trường hợp HTĐKTĐ bậc ổn định, nằm biên giới ổn định, không ổn định đa thức đặc trưng có nghiệm khác 0? Tiêu chuẩn ổn định Nyquist (điều kiện áp dụng, lập luận phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ kín ổn định hệ thống hở khơng ổn định (có l nghiệm nằm bên phải trục ảo), điều kiện để hệ thống nằm biên giới ổn định)? Vẽ thí dụ minh họa trường hợp HTĐKTĐ bậc ổn định, nằm biên giới ổn định không ổn định hệ thống hở có khâu tích phân? Tiêu chuẩn ổn định logarit (điều kiện áp dụng, chứng minh mối liên hệ đơn trị tiêu chuẩn ổn định logarit tiêu chuẩn ổn định Nyquist, phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ tuyến tính ổn định, điều kiện để HTĐKTĐ tuyến tính nằm biên giới ổn định)? Vẽ thí dụ minh họa cho trường hợp HTĐKTĐ kín bậc ổn định, nằm biên giới ổn định không ổn định hệ thống hở có khâu tích phân đa thức đặc trưng khơng có nghiệm nằm bên phải trục ảo? Ý nghĩa việc xác định độ dự trữ ổn định HTĐKTĐ? Cách xác định độ dự trữ ổn định theo nghiệm phương trình đặc trưng? Cách xác định độ dự trữ ổn định theo tiêu chuẩn Hurwitz, Mikhailop, Nyquist logarit? 1) Khâu tích phân (khái niệm, HST, đặc tính thời gian, đặc tính tần số)? 2) HTĐKTĐ kín phản hồi âm đơn vị có đặc tính q độ hình vẽ Step Response h(t) 0.6 Amplitude 0,5 0.4 0.2 0 0.5 Time (sec) 1.5 t, 2s Hãy xác định chỉnh hệ thống, bậc phiếm tĩnh, hệ số truyền (hệ số biến đổi) hệ thống hở? 1) Chứng minh cơng thức tính sai số HTĐKTĐ tác động đầu vào hàm không đổi, thay đổi với tốc độ không đổi, thay đổi với gia tốc không đổi? 2) Thế hệ thống bám cấu trúc nó? Trình bày { nghĩa ba hệ số sai số HTĐKTĐ, phương pháp xác định hệ số sai số? Cho HTĐKTĐ phản hồi âm đơn vị có HST hệ thống hở W s   K 1  1 s  s 1   s   s  K , 1 ,  ,   ; Xác định hệ số sai số theo phương pháp cân hệ số? Tiêu chuẩn ổn định Nyquist (điều kiện áp dụng, lập luận phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ kín ổn định hệ thống hở ổn định, điều kiện để HTĐKTĐ kín nằm biên giới ổn định)? Vẽ thí dụ minh họa trường hợp HTĐKTĐ kín bậc ổn định, nằm biên giới ổn định không ổn định hệ thống hở khơng có khâu tích phân? Trình bày đặc trưng thống kê tín hiệu ngẫu nhiên (kz vọng toán học, hàm ngẫu nhiên trung tâm, hàm tự tương quan, phương sai, sai lệch trung bình bình phương (độ lệch chuẩn), mật độ phổ)? Khái niệm tín hiệu ngẫu nhiên dừng egodic? Khái niệm tạp trắng, { nghĩa tạp trắng nghiên cứu trình ngẫu nhiên? Trình bày đặc trưng thống kê tín hiệu ngẫu nhiên đầu HTĐKTĐ có trình ngẫu nhiên dừng egodic tác động đầu vào (kz vọng toán học lượng ra, hàm tương quan lượng ra, mật độ phổ lượng ra, phương sai lượng ra)? Ý nghĩa việc sử dụng lọc tạo hình dừng nghiên cứu HTĐKTĐ tác động tín hiệu ngẫu nhiên cách xác định HST nó? Ý nghĩa việc bổ sung cấu hiệu chỉnh tổng hợp HTĐKTĐ? Thế đặc tính tần số logarit mong muốn nguyên tắc nhận nó? Lập luận trình bày phương pháp xây dựng cấu hiệu chỉnh nối tiếp đặc tính tần số logarit? Các điều khiển P, PD, PI, PID (mơ hình tốn học miền thời gian, HST chúng)? Vẽ sơ đồ cấu trúc minh họa HTĐKTĐ kín sử dụng điều khiển PID? Ưu nhược điểm điều khiển P, PI, PD, PID? Trình bày nguyên nhân phải sử dụng thiết bị hiệu chỉnh HTĐKTĐ? Trình bày dạng hiệu chỉnh sử dụng xây dựng HTĐKTĐ ưu, nhược điểm chúng? ... tần số logarit? Các điều khiển P, PD, PI, PID (mô hình tốn học miền thời gian, HST chúng)? Vẽ sơ đồ cấu trúc minh họa HTĐKTĐ kín sử dụng điều khiển PID? Ưu nhược điểm điều khiển P, PI, PD, PID?... Tiêu chuẩn ổn định Nyquist (điều kiện áp dụng, lập luận phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ kín ổn định hệ thống hở khơng ổn định (có l nghiệm nằm bên phải trục ảo), điều kiện để hệ thống nằm... định logarit (điều kiện áp dụng, chứng minh mối liên hệ đơn trị tiêu chuẩn ổn định logarit tiêu chuẩn ổn định Nyquist, phát biểu điều kiện cần đủ để HTĐKTĐ tuyến tính ổn định, điều kiện để HTĐKTĐ