Đề Thi Điều Khiển Tự Động Cuối Kì Có đáp án

Ôn Thi Các Môn Trong Chuyên Ngành Cơ Điện Tử . Kỹ Thuật Lập Trình Plc. Kỹ Thuật Điều Khiển Scada Tự Động Hóa Quá Trình Sản Xuất Hệ Thống Cơ Điện Tử Hệ Thống Truyền Động Điện Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Điện Tử Công Suất Kỹ Thuật Điều Khiển Vi Xử Lý Quản Lý Bảo Trì Công Nghiệp Đây Là Hệ Thống Bài Tập + Đề Cương Ôn Thi Các Môn

ÔN THI CUỐI KÌ MÔN ĐKTĐ Câu : Cho hệ thống tự động hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền hở sau G( s)  K ( s  5) ( s  1)(s  8s  17) Vẽ QĐNS hệ thống K    Biết s  6 nghiệm dK 0 ds Giải Phương trình đặc trưng hệ thống :  G (s)  K ( s  5) (1) ( s  1)( s  8s  17) K ( s  5)  G0 ( s )  ( s  1)( s  8s  17)  1 G0(s) có cực p1  1, p2,3  4  j (n=3) Các zero : z=-5 (m=1)  QĐNS có nhánh xuất phát từ cực K=0 , nhánh đến zero, nhánh đến  theo tiệm cận K   Tiệm cận :   (l  0) (2l  1) (2l  1)     nm 1   (l  1)   cuc   zero  (1)  (4  j)  (4  j)  (5)  1     2 OA  nm 1 Điểm tách nhập : ( s  1)( s  8s  17) s  9s  25s  17 (1)  K    s5 s5 dK (3s  18s  25)( s  5)  ( s  9s  25s  17) 2s  24s  90s  108    ds ( s  5) ( s  5) Do : dK   2s  24s  90s  108   ( s  6)(2 s  12 s  18)  ds  s1  3(nhan)    s2  3(nhan)  s  6(loai )  Góc xuất phát cực phức p2  4  j   180  arg( p2  z )  [ arg( p2  p1 )  arg( p2  p3 )  180  arg(4  j 5)  [ arg(4  j 1)  arg(4  j 4  j)  180  arg(1  j)  arg(3  j)  arg(2 j)  26,56 Câu : Cho hệ thống ĐKTD tuyế tính liên tục cho hình sau G( s)  30 s( s  4)( s  6) Hãy thiết kế khâu hiệu chỉnh GC(s) cho POT  16,3%, Txl  / 3(s) (Theo tiêu chuẩn xác lập 2% Giải Vì yêu cầu thiết kế cải thiện đáp ứng độ nên khâu hiệu chỉnh cần thiết khâu sớm pha S  1/ (T ) GC ( s)  KC (  1) s  1/ T Bước : Xác định cặp cực định POT  e      1       0,163    1    2  1,8142 (1   )    Theo tiêu chuẩn xác lập 2%  ln(0,163)  1,814 1,8142  0, 25    0,5   1,8142 Txl    n   n    n Cặp cực định s1,2  n  jn     j5, Bước : Xác định góc pha cần bù   180  arg(s1  p1 )  arg(s1  p2 )  arg(s1  p3 )  180  arg(3  j5,  0)  arg(3  j5,  4)  arg( 3  j5,   180  arg(3  j5, 2)  arg(1  j5, 2)  arg(3  j5, 2)  79 Bước : Xác định cực zero khâu sớm pha OPx  arg( s* )  arg(3  j 5, 2)  120  OPx  *   120 79  sin    sin    2 2    OB  OP    16,9  OPx  *   120 79  sin    sin    2     OPx  *   120 79  sin    sin    2 2    OC  OP    2,13  OPx  *   120 79  sin    sin    2    s  2,13 s  16,9 Bước : Xác định hệ số khuếch đại GC ( s )  K C GC ( s)G (s) S  S *   KC (3  j5, 2)  2,13 30  1 (3  j5, 2)  16,9 (3  j5, 2)(3  j5,  4)(3  j5,  6)  KC   17,9 0, 0558 Vậy : GC ( s)  17,9 s  2,13 s  16,9 Câu : Xét hệ thống ĐKTĐ rời rạc hình 0,5 G( s)  H ( s)  s( s  0,5) a) Tính hàm truyền kín hệ thống b) Thành lập hệ phương trình biến trạng thái Biết : s2 L1 tu (t )  Tz ( z  1) s L1 u (t )  z z 1 sa L1 e at u (t )  z z  e aT Giải 0,5 , H(s)  s( s  0,5) Ta có cơng thức tính hàm truyền kín Y ( z) G( z ) Gk ( s)   R( z )  G ( z ) Bước : Tính G(z) G( s) 0,5 a b c   2  s s ( s  0,5) s s s  0,5 a) G( s)   a 1  Quy đồng mẫu cân vế ta có b  2 c2  G( s) 2   2  s s s s  0,5 Tra bảng phép biến đổi Laplace Z ta có Tz z L1 tu (t )   2 s ( z  1) ( z  1) z L1 u (t )  s z 1 z z L1 e 0,5t u (t )   0,5T s  0,5 z e z  e 0,5 Theo cơng thức ta có :  G ( s)  G ( z )  (1  z 1 ) Z    s   G( z)  z 1  z 2z 2z      z  ( z  1) z  z  e 0,5  z  (2e 0,5  1) z  (2  3e 0,5 ) z (2e 0,5  1) z  (2  3e 0,5 )  z ( z  1) ( z  e 0,5 ) ( z  1)( z  e 0,5 ) 0, 213z  0,18  G( z)  ( z  1)( z  0, 607)  G( z)  Bước : Tính Gk(z) Thay G(z) vào (*) ta có 0, 213z  0,18 0, 213z  0,18 ( z  1)( z  0, 607) G( z)   0, 213z  0,18 z  1,394 z  0, 787) 1 ( z  1)( z  0, 607) b) Ta có G( z)  Y (z) 0, 213z  0,18  R(z) z  1,394 z  0, 787)  ( z  1,394 z  0, 787)Y ( z )  (0, 213z  0,18) R( z )  y (k  2)  1,394 y (k  1)  0, 787 y (k)  0, 213r (k  1)  0,18r (k) Cách : Phương pháp tọa độ pha Đặt biến trạng thái nghiệm phương trình x1 (k  2)  1,394 x2 (k  1)  0, 787 x1 (k )  r (k ) x2 (k)  x1 (k  1) Phương trình trạng thái  x(k  1)  Ad x(k )  Bd r (k )  y ( k )  Cd x ( k )    Ad     0, 787 1,394  0  Bd    1  Cd   0,18 0, 213 Cách Đặt biến trạng thái x1 (k )  y (k ) x2 (k)  x1 (k  1)   r (k ) Phương trình trạng thái  x(k  1)  Ad x(k )  Bd r (k )  y ( k )  Cd x ( k )    Ad     0, 787 1,394  0, 213      0, 213  Bd           0,18  1,394  0, 213 0, 477  Cd  1 0 Vẽ giản đồ Bode biên độ với trợ giúp FX570MS (ví dụ1)  Vẽ biểu đồ Bode biên độ gần hệ thống có hàm truyền:(đề thi học kì năm 2004-2005) s  10 G  s   100 e0.5 s s  s  1 s  100   Bước 1: Các tần số gãy (lưu ý hàm mũ không ảnh hưởng tới Bode biên độ) 1  1, 2  10, 3  100 Nhận xét: Hàm truyền có khâu tích phân lý tưởng  Bước 2: Dùng Caculator (FX570MS): Nhấn Mode→2(CMPLX) tức Complex  Nhập số liệu sau: (Tính đơn vị dB)  20logAbs(100(Ai+10)÷(Ai)÷(Ai+1)÷(Ai+100))  (Tơi lấy A biến số ví dụ trên) Việc tiếp theo, bạn nhấn phím Calc, sau thay A giá trị Calc: A? 0.01→’=’→ 60 Calc: A? 1→’=’→ 17 Calc: A? 10→’=’→-17 Calc: A? 100→’=’→-42 Calc: A? 1000→’=’→-80  Nối điểm lại, bạn có đồ Bode biên độ cần vẽ  Kết sau: PT BIẾN TRẠNG THÁI Hãy thành lập hệ phương trình trạng thái mơ tả hệ thống có sơ đồ khối sau Đặt biến trạng thái sơ đồ khối Theo sơ đồ khối ta có : X (s)   10 X ( s)  sX ( s)  X ( s)  10 X ( s) s3  x1 (t )  3 x1 (t )  10 x2 (t ) (1) X (s)  X ( s)  sX ( s)  X ( s)  X ( s) s 1   x (t )  2 x2 (t )  3x3 (t ) X ( s)  (R( s)  C(s))  sX ( s)  R( s)  X1 ( s) s  (2) (3)  x (t )   x1 (t )  r (t ) Kết hợp (1),(2) (3) ta phương trình trạng thái    x1 (t )     x(t )   x (t )     x (t )    Vậy Ta có :  3 10  0  x1 (t )      A   1  B  x(t )   x2 (t )       1 0  1   x3 (t )   x(t )  A  x(t )  Br (t)    x1 (t )   3     x (t )       1  x (t )     10 1 0   x1 (t )  0     x2 (t )   0  r (t )   x3 (t )  1  Đáp ứng hệ thống C  1 0  x1 (t )  c(t )  x1 (t )  1 0   x2 (t )   x3 (t )  Tiêu chuẩn ổn đinh ROUGH VD1 : Xét tính ổn định hệ thống có sơ đồ khối Giải : Phương trình đặc trưng hệ thống  G ( s ).H ( s )   1 50 0 s ( s  3)( s  s  5) ( s  2)  s ( s  3)( s  s  5)( s  2)  50   s  s  16 s  31s  30 s  50  Ta có Bảng ROUGH Kết luận : Hệ thống không ổn định tất phần tử cột bảng Rough đổi dấu lần VD2: Xét tỉnh ổn định hệ thống có phương trinh đặc trưng s  4s  5s  2s   Giải : Bảng ROUGH Kết luận : Hệ thống ổn định tất phần tử cột bảng Rough dương VẼ BIỂU ĐỒ BODE VD1 : Vẽ biểu đồ Bode biên độ gần hệ thống có hàm truyền G( s)  100(0,1s  1) s(0, 01s  1) Dựa vào biểu đồ bode gần , xác định tần số cắt biên cưa hệ thống Giai Các tần số gãy 1  1   10(rad/ s ec) T1 0,1 2  1   100(rad/ s ec) T2 0, 01 Biểu đồ bode qua điểm A có tọa độ  1    L( )  20lg K  20lg100  40 Theo hình vẽ , tần số cắt biên hệ thống 103 rad/sec VD2 : Xác định hàm truyền hệ thống có biểu dồ bode biên độ gần sau Độ dốc đoạn CD : 54  26  40(dB / dec)  1,301 Các tần sô gãy 40  26  0,  g1  100,7  5(rad / sec) 20 lg 2  1,301  g  101,301  20(rad / sec) lg 1   lg 3   g  102  100(rad / sec) Hàm truyền cần tìm có dạng G( s)  K (T1s  1)((T2 s  1) s(T3 s  1) 20 lg K  40  K  100 T1   g1  1 1  0, T2    0, 05 T3    0, 01 g 20 g 100 ...  4)( s  6) Hãy thi t kế khâu hiệu chỉnh GC(s) cho POT  16,3%, Txl  / 3(s) (Theo tiêu chuẩn xác lập 2% Giải Vì yêu cầu thi t kế cải thi n đáp ứng độ nên khâu hiệu chỉnh cần thi t khâu sớm pha... Bode biên độ với trợ giúp FX570MS (ví dụ1)  Vẽ biểu đồ Bode biên độ gần hệ thống có hàm truyền: (đề thi học kì năm 2004-2005) s  10 G  s   100 e0.5 s s  s  1 s  100   Bước 1: Các... lại, bạn có đồ Bode biên độ cần vẽ  Kết sau: PT BIẾN TRẠNG THÁI Hãy thành lập hệ phương trình trạng thái mơ tả hệ thống có sơ đồ khối sau Đặt biến trạng thái sơ đồ khối Theo sơ đồ khối ta có : X