Đáp án đề thi cuối học kỳ II năm học 2018-2019 môn Điều khiển tự động - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

Mời các bạn cùng tham khảo đáp án đề thi cuối học kỳ II năm học 2018-2019 môn Điều khiển tự động dưới đây để có thêm tài liệu tham khảo cũng như củng cố kiến thức trước khi bước vào kì thi. Cùng tham khảo và giải đề thi để ôn tập kiến thức và làm quen với cấu trúc đề thi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ NĂM HỌC 2018-2019 Môn: Điều Khiển Tự Động Mã môn học: AUCO330329 Đề số: 01 Đề thi có trang Thời gian: 90 phút Sinh viên phép sử dụng tài liệu máy vi tính không kết nối wifi, 3G, Internet, không sử dụng điện thoai di động ĐÁP ÁN Môn Thi: Điều Khiển Tự Động Câu 1: Đáp án Điểm Sơ đồ tương đương: - Biến đổi quy tắc đại số sơ đồ khối (0,25đ) - Có đóng khung khối (0,25đ) 0,25 0,25 G2H1 R G1 G2 G5 Xét hệ G1 // mạch đơn vị : Gtd1  G1  Xét hệ (Gtd1 nối tiếp G2) // G5 : G td2  G td1G  G G td2  G1G  G  G Xét hệ hồi tiếp âm đơn vị G3 – G2H1: G td3  G3 Y G4 H2 0,25 0,25 0,25 0,25 G3  G 3G H1 Xét hệ hồi tiếp G4 – H2: G4 G td4   G 4H2 0,25 Hàm truyền hệ thống hàm truyền hệ nối tiếp: 0,25 Gtd  Gtd2 Gtd3.Gtd4     G4  G3 G td  (G1G  G  G )  .   G G H    G 4H2    G td  G1G 2G3G  G 2G3G  G5G3G  G 2G3H1  G 4H2  G 2G3H1G 4H 0,25 0,25 Sinh viên có cách giải khác tính điểm theo bước làm đáp án CÂU (2,5 điểm) Đáp án Điểm a Giả sử tín hiệu nhiễu d(t)=0, tìm hàm truyền ngõ y(t) tín hiệu vào r(t) Gc ( s)G ( s ) YR ( s )   R( s )  Gc ( s)G ( s ) YR ( s ) R( s) YR ( s ) R( s)   s   5   s    s  1 s        s  1     s    s  1 s       5s   s  12s  0,25 0,5 0,25 b Giả sử tín hiệu ngõ vào r(t)=0, tìm hàm truyền ngõ y(t) tín hiệu nhiễu d(t) 0,25 0,5 YD ( s) G(s)   D( s)  Gc ( s)G( s)   s    s  1 s    YR ( s)   R( s )   s  1      s    s  1 s     0,25 YR ( s) s  R( s) s  12s  c Giả sử tín hiệu ngõ vào r(t)=1(t) d(t)=0,05 x 1(t), tìm tín hiệu y(t)    5s    s  0, 05 Y ( S )  YR ( s )  YD ( s )       s  12s   s  s  12s   s   5s    0, 05     5, 05s  Y (S )    s  s  12s    s  12s   s  s  12s   0,25 0,25 Câu (2,50 điểm) Đáp án A Tìm hàm truyền hệ thống kín Hàm truyền hệ thống kín G k (s)  G(s) K   G(s) s  15s  50s  K Điểm 0,25 Phương trình đặc tính hệ thống s3  15s2  50s  K  Vẽ quỹ đạo nghiệm số: G(s) có ba cực p1 = ; p2 =  5; p2 =  10 khơng có zero 0,25  Quỹ đạo nghiệm hệ kín gồm ba nhánh xuất phát từ cực K=0 Khi K, ba nhánh tiến tới  theo tiệm cận xác định bởi: 0,25 Góc tiệm cận trục thực i  (2i  1) (2i  1)  nm 30    5 ;; 3 0,25 Giao điểm tiệm cận trục thực có hồnh độ: Ro   poles   zeros  (0   10)   5 nm QĐN đối xứng qua trục thực Xác định điểm tách QĐN Viết lại phương trình đặc tính : s3  15s2  50s  K   K   s3  15s  50s  Từ phương trình đặc tính suy ra: Do đó: dK 0  ds 0,25 30  0,25 dK  (3s  30s  50) ds (3s2  30s  50)  0,25 Giải ta hai nghiệm s1 =  7.87 s2 =  2.11 Chỉ có nghiệm s2 phù hợp điểm tách thoả điều kiện tổng số cực zero bên phải số lẻ Giao điểm QĐN với trục ảo: Thay s = j vào phương trình đặc tính ta được:  j3  152  50 j  K  15  K     50    0; K      50 ; K  750 0,25 Vậy giao điểm cần tìm s   j 50   j7, 07 Đồ thị QĐN: - Vẽ biên dạng quỹ đạo nghiệm số - Đặt giá trị quỹ đạo nghiệm số 0,25 Root Locus 25 20 Imaginary Axis (seconds-1) 15 10 -5 System: ht Gain: 751 Pole: 0.00179 - 7.07i Damping: -0.000253 Overshoot (%): 100 Frequency (rad/s): 7.07 -10 -15 -20 -25 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 Real Axis (seconds -1)  K  750 Hệ thống không ổn định K  750 Hệ thống biên giới ổn định K  750 Hệ thống ổn định Câu (2,5 điểm) Đáp án 0,25 Điểm a) Tìm hàm truyền hệ thống Hàm truyền PID: G PID (s)  K P  KI K s  K Ps  K I s  12s  35  K Ds  D  s s s 0,25 Hàm truyền mạch chính:   s  12s  35   G h (s)  G PID (s).G(s)      s    s   s  17   6(s  7) G h (s)  G PID (s).G(s)  s(s  17) Hàm truyền kín hệ thống : 0,25 G k (s)  G PID (s).G(s) Y(s) 6(s  7)   R(s)  G PID (s).G(s) s  23s  42 0,25 b) Tìm đáp ứng độ sai số xác lập e() hệ thống Ảnh Laplace đáp ứng độ: Y(s)  R(s)G k (s)  G k (s) 6(s  7)  s s s  23s  42   0,25 Mẫu số Y(s) có nghiệm s= ; s= -2 ; s= -21 A3 A A 6(s  7)  1  s(s  2)(s  21) s s  s  21 6(s  7) A1  lim sY(s)  lim 1 s0 s0 s  23s  42 6(s  7) 15 A  lim (s  2)Y(s)   lim  s2 s2 s(s  21) 19 6(s  7) 4 A3  lim (s  21)Y(s)   lim  s21 s21 s(s  2) 19 Y(s)  0,25 0,25 0,25 0,25 15 12  s 19(s  2) 57(s  21)  Y(s)    Đáp ứng độ: Sai số xác lập: 15 y(t)  L [Y(s)]   e2 t  e21t 19 19 1 e()  r()  y()   lim y(t)  1  t  0,25 0,25 ... 7.07 -1 0 -1 5 -2 0 -2 5 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 10 15 Real Axis (seconds -1 )  K  750 Hệ thống không ổn định K  750 Hệ thống biên giới ổn định K  750 Hệ thống ổn định Câu (2,5 điểm) Đáp án 0,25... thị QĐN: - Vẽ biên dạng quỹ đạo nghiệm số - Đặt giá trị quỹ đạo nghiệm số 0,25 Root Locus 25 20 Imaginary Axis (seconds-1) 15 10 -5 System: ht Gain: 751 Pole: 0.00179 - 7.07i Damping: -0 .000253... G 4H2  G 2G3H1G 4H 0,25 0,25 Sinh viên có cách giải khác tính điểm theo bước làm đáp án CÂU (2,5 điểm) Đáp án Điểm a Giả sử tín hiệu nhiễu d(t)=0, tìm hàm truyền ngõ y(t) tín hiệu vào r(t) Gc