Đang tải... (xem toàn văn)
Đáp án đề thi cuối học kỳ II năm học 2017-2018 môn Điều khiển tự động cung cấp cho người đọc nội dung đề thi và bài giải chi tiết 4 câu hỏi trong đề thi. Đề thi giúp cho các bạn sinh viên nắm bắt được cấu trúc đề thi, dạng đề thi chính để có kế hoạch ôn thi một cách tốt hơn.
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ Chữ ký giám thị 1 Điểm và chữ ký CB chấm thi thứ ĐỀ THI CUỐI KỲ HK 2NĂM HỌC 20172018 Mơn: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Mã mơn học: AUCO330329 Đề sịố 01,Đ ề thi có 06 trang Chữ ký giám th 2 Thờigian: 75phút Được phép sử dụng tài liệu, được phép sử dụng máy tính xách tay (laptop) nhưng khơng được kết nối mạng, wifi, 3G, CB chấm thi thứ hai Họ và tên: Mã số SV: Số TT: .Phịng thi: Câu 1: (3,5điểm) Cho mơ hình bộ giảm xóc của ơtơ như hình: m : khối lượng [kg] b : hệ số ma sát nhớt [N.s/m] k : độ cứng lị xo [N/m] Tín hiệuv ào: lượng di động r(t) [m] Tín hiệu ra: lượng di động y(t) [m] Với m=1[kg], b=8[N.s/m], k=17 [N/m] a Hãy viết phương trình vi phân mơ tả hệ thống? (0,5đ) b Hãy thành lập hàm truyền mơ tả hệ thống? (0,5đ) c Xác định các điểm cực (poles) của hệ thống? (0,5đ) d Xác định các điểm khơng (zeros) của hệ thống? (0,5đ) Sốhiệu: BM3/QTPĐBCLRĐTV Trang 1/6 e Viết phương trình đặc trưng của hệ thống? (0,5đ) f Giả sử tác động đầu vào r(t)=0.02[m]. Hãy tìm đáp ứng q độ của hệ thống? (1,0đ) Mẫu số Y(s) có nghiệm phức Câu 2: (3điểm) Cho hệ thống hồi tiếp âm có hàm truyền hệ hở G h(s) với biểu đồ Bode hệ hở sau: Bode Diagram Magnitude (dB) 40 20 -20 -40 Phase (deg) -60 -45 -90 -135 -180 -2 10 -1 10 10 10 10 Frequency (rad/s) a Xác định (bằng cách vẽ trực tiếp trên đồ thị) độ dự trữ biên(nếucó)? Cho biết giá trị? (0,75đ) GM= hoặc GM>0 b Xác định (bằng cách vẽ trực tiếp trên đồ thị)độ dự trữ pha (nếu có)? Cho biết giá trị? (0,75đ) c Hệ thống kín có ổn định khơng? Giải thích lý do? (0,75đ) Hệ thống kín ổn định vì hệ hở có độ dự trữ biên và độ dự trữ pha đều dương Sốhiệu: BM3/QTPĐBCLRĐTV Trang 2/6 d.Nhận xét gì về biểu đồ Bode biên và Bode pha nếu mắc nối tiếp hệ hở Gh(s) với khâu tỉ lệ G2(s)=100? (0,75đ) Biểu đồ Bode pha giữ ngun Tồn bộ biểu đồ Bode biên sẽ được nâng lên 1 khoảng là Câu 3: (3,5điểm) Xét đối tượng là động cơ điện một chiều kích từ độc lập có hàm truyền: Với u: điện áp đặt vào phần ứng [V] là vận tốc góc của động cơ [vịng/phút] Bộ điều khiển được sử dụng làbộ PID a Với thiết bị điều khiển là bộ PID, hãy thành lập sơ đồ khối hệ thống điều khiển hồi tiếp âm đơn vị với ngõ ra là vận tốc góc. Vận tốc góc mong muốn là 200[vịng/phút]? Ghi chú rõ ký hiệu, bản chất vật lý và giá trị (nếu có) của từng tín hiệu trên sơ đồ khối của hệ thống? (0,75đ) b. Với tín hiệu đặt ở đầu vào của hệ là 200[vịng/phút], chọn KP=20, KI=96, KD=1. Tìm đáp ứng và sai số xác lập của hệ?(1,25đ) a)Tìm đáp ứng q độ và sai số xác lập Hàm truyền bộ PID: Hàm truyền mạch hở: 0.5 Hàm truyền của hệ thống : Nếu r(t)=1(t) thì ảnh Laplace của đáp ứng q độ: Mẫu số của Y(s) có 3 nghiệm s= 0 ; s= 21 ; s= 24 Nên có thể phân tích: Sốhiệu: BM3/QTPĐBCLRĐTV Trang 3/6 0.5 Đáp ứng q độ: 0.25 r(t)=200 → Sai số xác lập: c. Chọn KP=20, KD=1. Tìm miền biến thiên của KI để hệ thống ln ổn định. (1,0đ) Phương trình đặc tính của hệ: Bảng Routh : 864 53 42KI 42KI Theo tiêu chuẩn Routh, điều kiện cần và đủ để hệ thống ổn định là các hệ số ở cột thứ nhất của bảng Routh đều dương. Tức là: Sốhiệu: BM3/QTPĐBCLRĐTV Trang 4/6 d. Muốn đáp ứng có độ vọt lố 10% thì ta cần thay đổi thơng số bộ PID như thế nào? (0,5đ) Hàm truyền đạt tương đương tổng qt của hệ thống có dạng: Giả sử chọn KD = 0; KI = 3KP, hàm truyền đạt của hệ thống trở thành: Đối chiếu với dạng khâu bậc 2 chuẩn Suy ra: và Độ vọt lố khi đó là: POT = Suy ra: KI = 1,09 và do đó KP = 3,27 Vậy các thơng số của bộ PID có thể chọn bằng: KD = 0; KI = 1,09; KP = 3,27 Ghi chú:Cán bộ coi thi khơng được giải thích đề thi Chuẩn đầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra [G2.1,G2.2]: Xây dựng được các dạng mơ hình tốn của phần tử và hệ thống điều khiển liên tục. Tính tốn và biểu diễn được đặc tính thời gian và đặc tính tần số Câu 1 [G2.3]:Phân tích được biểu đồ Bode, giải thích được các khái niệm liên quan để xét tính ổn định của hệ thống Câu 2 [G1.2,G2.4]:Trình bày được cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển tự động. Biết cách tính tốn các thơng số chất lượng đáp ứng q độ. Câu 3 Sốhiệu: BM3/QTPĐBCLRĐTV Trang 5/6 ... Câu 3: (3,5điểm) Xét đối tượng là? ?động? ?cơ điện một chiều kích từ độc lập có hàm truyền: Với u: điện áp đặt vào phần ứng [V] là vận tốc góc của? ?động? ?cơ [vịng/phút] Bộ? ?điều? ?khiển? ?được sử dụng làbộ PID a Với? ?thi? ??t bị? ?điều? ?khiển? ?là bộ PID, hãy thành lập sơ đồ khối hệ thống? ?điều? ?khiển? ?hồi tiếp âm đơn vị ... Ghi chú:Cán bộ coi? ?thi? ?khơng được giải thích? ?đề? ?thi Chuẩn đầu ra của? ?học? ?phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra [G2.1,G2.2]: Xây dựng được các dạng mơ hình tốn của phần tử và hệ thống? ?điều? ?khiển? ?liên tục. Tính tốn và biểu diễn được đặc tính thời ... quan để xét tính ổn định của hệ thống Câu 2 [G1.2,G2.4]:Trình bày được cấu trúc cơ bản của hệ thống? ?điều? ?khiển? ?tự? ? động. Biết cách tính tốn các thơng số chất lượng? ?đáp? ?ứng q độ. Câu 3 Sốhiệu: BM3/QTPĐBCLRĐTV Trang 5/6