TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ THI CUỐI HỌC KỲ CÁC HỆ ĐIỀU KHIỂN Ngày thi: 05/04/2012 Thời gian thi: 60 phút Sinh viên sử dụng tài liệu máy vi tính Câu 1: (3đ) Hãy cho biết khác hệ thống rời rạc hệ thống liên tục Việc điều khiển PID rời rạc điều khiển PID liên tục cho động có khác giống nhau? Nêu phương pháp biến đổi điều khiển PID từ miền liên tục sang miền rời rạc? Câu 2: (3đ) Cho sơ đồ hình vẽ a Hãy viết biểu thức động lực học hệ thống b Đặt x1 y x2 y x3 x x4 x , biểu diễn phương trình động lực học hệ thống phương pháp biến trạng thái c Đề xuất phương án thiết kế điều khiển cho hệ thống cho dao động hệ sau qua vị trí gờ A tắt dần nhanh tốt Câu 3: (4đ) Cho hệ thống lắc ngược hình vẽ: Hãy viết phương trình chuyển động lắc ngược Cho góc hợp lắc trục thẳng đứng Sinh viên tự chọn tín hiệu đầu u cho điều khiển, thiết kế điều khiển PID để điều khiển lắc ngược giữ vị trí vng góc 900 so với phương ngang Chủ nhiệm môn Giảng viên đề thi PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến TS Võ Tường Quân ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN: CÁC HỆ ĐIỀU KHIỂN Ngày thi: 05/04/2012 Thời gian: 60 phút s Câu 1: (3đ) Hãy cho biết khác hệ thống rời rạc hệ thống liên tục Việc điều khiển PID rời rạc điều khiển PID liên tục cho động có khác giống nhau? Nêu phương pháp biến đổi điều khiển PID từ miền liên tục sang miền rời rạc? Sự khác hệ thống rời rạc hệ thống liên tục (1đ) - Hệ thống rời rạc: hoạt động miền thời gian, phản ánh hoạt động hệ thực tế, áp dụng việc điều khiển hoạt động hệ thực - Hệ thống liên tục: hoạt động miền tần số, phản ánh hoạt động hệ thống mặt lý thuyết, áp dụng việc điều khiển hoạt động hệ thực Việc điều khiển PID rời rạc điều khiển PID liên tục cho động có khác giống (1đ) - Giống nhau: áp dụng thuật toán PID điều khiển hệ thống - Khác nhau: Tương tự phần trình bày, miền hoạt động phạm vi áp dụng khác (miền thời gian – miền tần số) Phương pháp biến đổi điều khiển PID từ miền liên tục sang miền rời rạc: sử dụng hàm ‘tustin’ đặt thời gian lấy mẫu hợp lý Câu 2: (3đ) a Biểu thức động lực học hệ thống (1đ) b b k k x y s x s y (1) m2 m2 m2 m2 b b (k k w ) k f (t ) x x y s x s y (2) m1 m1 m1 m1 m1 b Đặt x1 y x2 y x3 x x4 x , biểu diễn phương trình động lực học hệ thống y phương pháp biến trạng thái (1đ) x1 x2 x k s x1 b x2 k s x3 b x4 m2 m2 m2 m2 x3 x4 ks (k k w ) b b f (t ) x1 x2 s x3 x4 x m1 m1 m1 m1 m1 c Đề xuất phương án thiết kế điều khiển cho hệ thống cho dao động hệ sau qua vị trí gờ A tắt dần nhanh tốt (1đ) Có thể sử dụng thuật toán sau (Sinh viên nêu tối thiểu hai phương án, phương án 0.5đ) - PID - Fuzzy - Fuzzy-PID - Adaptive control… Câu 3: (4đ) a Phương trình chuyển động lắc ngược (2đ) M mx mlcos ml sin F mlx cos ml 2 mgl sin b Đầu điều khiển thường chọn lực F Áp dụng toán PID để tìm gía trị F Ghép cơng thức PID vào hệ thống (1đ) - Thực biến đổi liên tục sang rời rạc (0.5đ) Thực đặt biến trạng thái để giải phương trình chuyển động lắc (0.5đ) ... gian lấy mẫu hợp lý Câu 2: (3đ) a Biểu thức động lực học hệ thống (1đ) b b k k x y s x s y (1) m2 m2 m2 m2 b b (k k w ) k f (t ) x x y s x s y (2) m1 m1 m1 m1 m1 b Đặt x1