Đề cương ôn tập môn lý thuyết điều khiển tự động

Câu 1: Thế nào là hệ thống điều khiển? Cấu trúc hệ thống điều khiển? Lấy các ví dụ về các hệ thống điều khiển ( Phân tích các thành phần hệ thống, đầu vào đầu ra, phản hồi mà không quan tâm đến hàm truyền). Câu 2: Mô hình toán học là gì ? Các phương pháp mô hình toán học hệ thống điều khiển? Câu 3: Hãy trình bày về phép biến đổi laplace? Các tính chất của phép biến đổi laplace. Tại sao thường dùng phép biến đổi laplace thay phương trình vi phân trong tính toán? Câu 4: Tại sao hệ thống ổn định khi các nghiệm nằm bên trái của mặt phẳng phức. Tín hiệu ra của hệ thống dao động khi nào? Câu 5: Phân tích sự khác nhau giữa tiêu chuẩn ổn định tần số và tiêu chuẩn ổn định đại số?

Đề cương ôn tập lý thuyết điều khiển tự động

I Lý thuyết

Câu 1: Thế nào là hệ thống điều khiển? Cấu trúc hệ thống điều khiển?

Lấy các ví dụ về các hệ thống điều khiển ( Phân tích các thành phần hệ thống, đầu vào đầu ra, phản hồi mà không quan tâm đến hàm truyền)

Câu 2: Mô hình toán học là gì ? Các phương pháp mô hình toán học hệ

thống điều khiển?

Câu 3: Hãy trình bày về phép biến đổi laplace? Các tính chất của phép biến

đổi laplace Tại sao thường dùng phép biến đổi laplace thay phương trình vi phân trong tính toán?

Câu 4: Tại sao hệ thống ổn định khi các nghiệm nằm bên trái của mặt

phẳng phức Tín hiệu ra của hệ thống dao động khi nào?

Câu 5: Phân tích sự khác nhau giữa tiêu chuẩn ổn định tần số và tiêu chuẩn

ổn định đại số?

Câu 6: Trình bày phương pháp vẽ biểu đồ bode và biểu đồ Nyquist của hệ

thống? Hãy nêu tiêu chuẩn ổn định bode và tiêu chuẩn ổn định Nyquist?

Câu 7: Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của khâu quán tính bậc nhất?

Câu 8: Nêu các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ, trong các tiêu chuẩn

trên thì tiêu chuẩn nào được sử dụng nhiều nhất? vì sao

Câu 9: Hãy phân tích tác dụng của bộ điều khiển? Nêu ảnh hưởng của khâu

hiệu chỉnh sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha tới hệ thống điều khiển?

Câu 10: Hãy phân tích các tác động của các khâu P,PI, PD, PID tới hệ

thống điều khiển?

II Bài tập:

Câu 1: Thực hiện các phép biến đổi Laplace ngược đối với các hệ thống có

hàm truyền như sau:

Câu 2: Sử dụng phương pháp biến đổi sơ đồ khối và sơ đồ dòng tín hiệu (áp

dụng công thức Mason) tìm hàm truyền của các hệ thống sau:

a

b

c

d

Y

1

H

2

H

3

6

H



X





1





Câu 3: Sử dụng tiêu chuẩn Routh – Hurwitz để xét sự ổn định của hệ thống

có phương trình đặc tính sau:

a s4  2s3  8s2  4s 3  0

b s5 s4  3s3  4s2 s 2  0

Câu 4: Cho hệ thống có K1=1; K2=4; K3=2; K4=6

R(s)

K3

s

K1

s

K 2

K4

U(s)

Hình 5: Sơ đồ khối hệ thống

a Tìm hàm truyền mạch kín: Y(s)/U(s)

b Xác định tín hiệu đầu ra khi tín hiệu đầu vào U(s) là một hàm xung đơn vị

c Sử dụng tiêu chuẩn Routh – Hurwitz khảo sát tính ổn định hệ thống

Câu 5: Vẽ biểu đồ bode và khảo sát ổn định hệ thống theo tiêu chuẩn bode

các trường hợp sau:

1 G(s) = ( 1 1)



s s

2 G(s) = s2(s11)

3 G(s) =

10

1

2







s s s

4 G(s) =

10

1





s s

5 G(s) = (s2 10s1100)(s1)

6 G(s) = ( 10001)( 2(0.110 1)100)









s s

s s

s

Câu 6: Cho sơ đồ khối của hệ thống kín sau:

)

(s

Gh

Hãy xác sự ổn định của hệ thống bằng tiêu chuẩn Nyquist của hệ thống kín ?

- ( ) (2 1)(13 1)







s s

s

G h

- ( ) ( 1)(12 1)







s s

s s

G h

- ( ) 3 4 5 12 2 1









s s s s

G h

Câu 7: Xác định sai số xác lập của hệ thống với các tính hiệu vào r(t)=

dirắc(t); r(t)=1(t); r(t)=t

)

(s

-)

(s

E(s)

Trong đó :

- G(s)= (ss1)(s25); H(s)= s+3;

- G(s)= (ss1)(s25); H(s)= 1s

- G(s)= (ss1)(s25); H(s)= 2

1

s

Câu 8: Cho hệ thống có dạng như hình vẽ:

4



s s

a) Hãy xác định hệ số tắt dần ζ, tần số dao động riêng wn ?

b) Đánh giá chất lượng hệ thống ( Sai lệch tĩnh, độ vọt lố, thời gian xác lập (2%), thời gian tăng tốc)?

Câu 9: Thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha dụng phương pháp QĐNS thỏa

mãn điều kiện POT < 10%, tqd < 0,5s (tiêu chuẩn 2%)?

4



s s

Gc(s)

Câu 10: Thiết kế khâu hiệu chỉnh trễ pha dụng phương pháp QĐNS thỏa

mãn điều kiện exl < 0,05 và đáp ứng quá đô không thay đổi đáng kể

- ( 1 )( 0 5 1 )

4



s s

Gc(s)

Cõu 11: Cho một lũ nhiệt khi cõp một điện ỏp là 220V thỡ lũ nhiệt thay đổi

nhiệt độ theo đặc tớnh thực nghiệm như hỡnh vẽ Hóy thiết kế bộ điều khiển

P, PI, PID theo phương phỏp Zeigher- Nichols

1500

C



t

Câu 12: Cho hệ thống điều khiển có sơ đồ khối nh sau

4



s s

Biết rằng hàm đầu vào là hàm nấc đơn vị: r(t)=1(t)

a) Hãy xác định hàm truyền của hệ thống?

b) Hãy đánh giá chỉ tiêu chất lợng hệ thống ?

( Sai lệch tĩnh, độ vọt lố, thời gian xác lập theo tiêu chuẩn 2%, thời gian tăng lên)

Câu 13:Một hệ thống điều khiển có hàm truyền hệ hở

Gh ( s) = (0,1 1001)( 100)



 s s s

a) Vẽ biểu đồ bode hệ thống điều khiển?

b) Khảo sát sự ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn bode?

Câu 14: Một hệ thống điều khiển kín có sơ đồ khối nh sau:

(s

Gh









s s

s s

G h

Hãy khảo sát sự ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn

Nyquist?

Câu 15 : Một hệ thống điều khiển mạch vòng hồi tiếp âm đơn vị có

hàm truyền hệ hở:

Gh ( s) = s2100(s1)

a) Vẽ biểu đồ bode hệ thống điều khiển?

b) Khảo sát sự ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn bode?

Câu 16: Cho hệ thống điều khiển có sơ đồ khối nh sau

1 1 ( 2

s



2 5 0

1



s

Biết rằng hàm đầu vào là hàm nấc đơn vị: r(t)=1(t)

a) Hãy xác định hàm truyền của hệ thống?

b) Hãy đánh giá sự ổn định của hệ thống?

c) Hãy xác định tín hiệu đầu ra C(t) ?