Câu 1: (3,5điểm) Cho mô hình bộ giảm xóc của ôtô như hình: m : khối lượng kg b : hệ số ma sát nhớt N.sm k : độ cứng lò xo Nm Tín hiệuv ào: lượng di động r(t) m Tín hiệu ra: lượng di động y(t) m Với m=1kg, b=8N.sm, k=17 Nm. Hãy viết phương trình vi phân mô tả hệ thống? (0,5đ) m (d2 y(t))〖dt〗2 +b (dy(t))dt+ky(t)=b drdt+kr(t) (d2 y(t))〖dt〗2 +8 (dy(t))dt+17y(t)=8 drdt+17r(t) Hãy thành lập hàm truyền mô tả hệ thống? (0,5đ) G(s)=(bs+k)(ms2+bs+k) G(s)=(8s+17)(s2+8s+17) Xác định các điểm cực (poles) của hệ thống? (0,5đ) p_1,2=4±j Xác định các điểm không (zeros) của hệ thống? (0,5đ) z_1=178 Viết phương trình đặc trưng của hệ thống? (0,5đ) ms2+bs+k=0 s2+8s+17=0 Giả sử tác động đầu vào r(t)=0.02×δ(t)m. Hãy tìm đáp ứng quá độ của hệ thống? (1,0đ) R(s)=0.02→Y(s)=R(s).G(s)=0.02 (8s+17)(s2+8s+17) Mẫu số Y(s) có nghiệm phức s_1,2=4±j →Y(s)=0.02 (8s+17)(s2+8s+17)=0.02((A(s+4))(s2+8s+17)+B(s2+8s+17)) →Y(s)=0.02((8(s+4))(s2+8s+17)15(s2+8s+17)) →y(t)=e(4t) (0.16 cos(t)0.3 sin(t)) Câu 2: (3điểm) Cho hệ thống hồi tiếp âm có hàm truyền hệ hở Gh(s) với biểu đồ Bode hệ hở sau: 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 Xác định (bằng cách vẽ trực tiếp trên đồ thị)độ dự trữ pha (nếu có)? Cho biết giá trị? (0,75đ) PM=〖45〗o Hệ thống kín có ổn định không? 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. 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 nguyên. Toàn bộ biểu đồ Bode biên sẽ được nâng lên 1 khoảng là 〖20log〗_10 100=40dB Câu 3: (3,5điểm) Xét đối tượng là động cơ điện một chiều kích từ độc lập có hàm truyền: G (s )= ω(s) U(s) = 42 (s 2 +11s+24 ) Với u: điện áp đặt vào phần ứng V ω là vận tốc góc của động cơ vòngphút Bộ điều khiển được sử dụng làbộ PID. 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 200vòngphút? Ghi chú rõ ký hiệu, bản chất vật lý và giá trị (nếu có) của từng tín hiệu trên sơ đồ khối của
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Chữ ký giám thị Chữ ký giám thị ĐỀ THI CUỐI KỲ HK 2NĂM HỌC 2017-2018 Môn: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Mã mơn học: AUCO330329 Đề số 01,Đề thi có 06 trang Thờigian: 75phút Được phép sử dụng tài liệu, phép sử dụng máy tính xách tay (laptop) không kết nối mạng, wifi, 3G, 4G, Điểm chữ ký SV làm trực tiếp đề thi nộp lại đề CB chấm thi thứ CB chấm thi thứ hai Họ tên: Mã số SV: Số TT: Phòng thi: Câu 1: (3,5điểm) Cho mơ hình giảm xóc ôtô 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 mô tả hệ thống? (0,5đ) 𝑑 𝑦(𝑡) 𝑑𝑦(𝑡) 𝑑𝑟 𝑚 + 𝑏 + 𝑘𝑦(𝑡) = 𝑏 + 𝑘𝑟(𝑡) 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑2 𝑦(𝑡) 𝑑𝑦(𝑡) 𝑑𝑟 + + 17𝑦(𝑡) = + 17𝑟(𝑡) 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑡 b Hãy thành lập hàm truyền mô tả hệ thống? (0,5đ) 𝑏𝑠 + 𝑘 𝑚𝑠 + 𝑏𝑠 + 𝑘 8𝑠 + 17 𝐺(𝑠) = 𝑠 + 8𝑠 + 17 𝐺(𝑠) = c Xác định điểm cực (poles) hệ thống? (0,5đ) 𝑝1,2 = −4 ± 𝑗 d Xác định điểm không (zeros) hệ thống? (0,5đ) Sốhiệu: BM3/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 1/6 𝑧1 = −17/8 e Viết phương trình đặc trưng hệ thống? (0,5đ) 𝑚𝑠 + 𝑏𝑠 + 𝑘 = 𝑠 + 8𝑠 + 17 = f Giả sử tác động đầu vào r(t)=0.02× 𝛅(𝐭)[m] Hãy tìm đáp ứng q độ hệ thống? (1,0đ) 𝑅(𝑠) = 0.02 → 𝑌(𝑠) = 𝑅(𝑠) 𝐺(𝑠) = 0.02 𝑠2 8𝑠 + 17 + 8𝑠 + 17 Mẫu số Y(s) có nghiệm phức 𝑠1,2 = −4 ± 𝑗 8𝑠 + 17 𝐴(𝑠 + 4) 𝐵 = 0.02 ( + ) 𝑠 + 8𝑠 + 17 𝑠 + 8𝑠 + 17 𝑠 + 8𝑠 + 17 8(𝑠 + 4) 15 → 𝑌(𝑠) = 0.02 ( − ) 𝑠 + 8𝑠 + 17 𝑠 + 8𝑠 + 17 → 𝑌(𝑠) = 0.02 → 𝑦(𝑡) = 𝑒 −4𝑡 (0.16 cos(𝑡) − 0.3 sin(𝑡)) Câu 2: (3điểm) Cho hệ thống hồi tiếp âm có hàm truyền hệ hở Gh(s) với biểu đồ Bode hệ hở sau: Bode Diagram Magnitude (dB) 40 20 -20 -40 Phase (deg) -60 -45 -90 -135 PM -180 -2 10 -1 10 10 10 10 Frequency (rad/s) a Xác định (bằng cách vẽ trực tiếp đồ thị) độ dự trữ biên(nếucó)? Cho biết giá trị? (0,75đ) GM=+∞ GM>0 b Xác định (bằng cách vẽ trực tiếp đồ thị)độ dự trữ pha (nếu có)? Cho biết giá trị? (0,75đ) 𝑃𝑀 = 45𝑜 c Hệ thống kín có ổn định khơng? Giải thích lý do? (0,75đ) Hệ thống kín ổn định hệ hở có độ dự trữ biên độ dự trữ pha dương Sốhiệu: BM3/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 2/6 d Nhận xét biểu đồ Bode biên Bode pha mắc nối tiếp hệ hở Gh(s) với khâu tỉ lệ G2(s)=100? (0,75đ) - Biểu đồ Bode pha giữ nguyên - Toàn biểu đồ Bode biên nâng lên khoảng 20𝑙𝑜𝑔10 100 = 40𝑑𝐵 Câu 3: (3,5điểm) Xét đối tượng động điện chiều kích từ độc lập có hàm truyền: G(s)= ω(s) 42 = U(s) s +11s+24 Với u: điện áp đặt vào phần ứng [V] 𝛚 vận tốc góc động [vịng/phút] Bộ điều khiển sử dụng làbộ PID a Với thiết bị điều khiển PID, thành lập sơ đồ khối hệ thống điều khiển hồi tiếp âm đơn vị với ngõ vận tốc góc Vận tốc góc mong muốn 200[vịng/phút]? Ghi rõ ký hiệu, chất vật lý giá trị (nếu có) tín hiệu sơ đồ khối hệ thống? (0,75đ) 200 v/ph Sai số e(t) Điện áp u(t) PID Động G(s) Vận tốc góc ω (-) b Với tín hiệu đặt đầu vào hệ 200[vịng/phút], chọn KP=20, KI=96, KD=1 Tìm đáp ứng sai số xác lập hệ?(1,25đ) a)Tìm đáp ứng độ sai số xác lập Hàm truyền PID: K K s K Ps K I s 20s 96 G PID (s) K P I K Ds D s s s Hàm truyền mạch hở: s2 20s 96 42 42(s 12) G h (s) G PID (s).G(s) s s(s 3) s 11s 24 Hàm truyền hệ thống : G PID (s).G(s) Y(s) 42(s 12) G k (s) R(s) G PID (s).G(s) s 45s 504 0.5 Nếu r(t)=1(t) ảnh Laplace đáp ứng độ: G (s) 42(s 12) 42(s 12) Y(s) R(s)G k (s) k s s(s 45s 504) s(s 21)(s 24) Mẫu số Y(s) có nghiệm s= ; s= -21 ; s= -24 Nên phân tích: A3 A A 42(s 12) Y(s) 1 s(s 21)(s 24) s s 21 s 24 42(s 12) A1 lim sY(s) lim 1 s0 s0 (s 21)(s 4) Sốhiệu: BM3/QT-PĐBCL-RĐTV 0.5 Trang 3/6 A2 lim (s 21)Y(s) lim 42(s 12) 378 6 s(s 24) 63 A3 lim (s 24)Y(s) lim 42(s 12) 504 7 s(s 21) 72 s21 s21 s24 s24 Y(s) s (s 21) (s 24) Đáp ứng độ: 0.25 y(t) L1[Y(s)] 6e21t 7e24t r(t)=200 → 𝑦(𝑡) = 200(1 + 6𝑒 −21𝑡 − 7𝑒 −24𝑡 ) - Sai số xác lập: 𝑒(∞) = 𝑟(∞) − 𝑦(∞) = 200 − 200 = c Chọn KP=20, KD=1 Tìm miền biến thiên KI để hệ thống ln ổn định (1,0đ) Phương trình đặc tính hệ: G PID (s).G(s) →1+ 𝑠 + 20𝑠 + 𝐾𝐼 42 =0 𝑠 𝑠 + 11𝑠 + 24 𝑠 + 53𝑠 + 864𝑠 + 42𝐾𝐼 = Bảng Routh : 864 53 53 × 864 − 42𝐾𝐼 53 42KI 42KI Theo tiêu chuẩn Routh, điều kiện cần đủ để hệ thống ổn định hệ số cột thứ bảng Routh dương Tức là: < 𝐾𝐼 < 53 × 864 → < 𝐾𝐼 < 1090.3 42 d Muốn đáp ứng có độ vọt lố 10% ta cần thay đổi thơng số PID nào?(0,5đ) Hàm truyền đạt tương đương tổng quát hệ thống có dạng: 42(K Ds K Ps K I ) G k (s) s (42K D 11)s (42K P 24)s 42K I Giả sử chọn KD = 0; KI = 3KP, hàm truyền đạt hệ thống trở thành: G k (s) 42K I (s 3) 42K I s 11s (42K P 24)s 42K I s 8s 42K I Đối chiếu với dạng khâu bậc chuẩn Sốhiệu: BM3/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 4/6 G k (s) Suy ra: 2n s 2n s 2n n 42K I 42 K I Độ vọt lố là: POT = POT e / 1 100% 10% 0.59 Suy ra: KI = 1,09 KP = 3,27 Vậy thơng số PID chọn bằng: KD = 0; KI = 1,09; KP = 3,27 Ghi chú:Cán coi thi khơng giải thích đề thi Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) [G2.1,G2.2]: Xây dựng dạng mơ hình tốn phần tử hệ thống điều khiển liên tục Tính tốn biểu diễn đặc tính thời gian đặc tính tần số [G2.3]:Phân tích biểu đồ Bode, giải thích khái niệm liên quan để xét tính ổn định hệ thống [G1.2,G2.4]:Trình bày cấu trúc hệ thống điều khiển tự động Biết cách tính tốn thông số chất lượng đáp ứng độ Nội dung kiểm tra Câu Câu Câu Ngày 29 tháng năm 2018 Thông qua Bộ môn Sốhiệu: BM3/QT-PĐBCL-RĐTV Trang 5/6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN 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 khơng 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) nm 30 5 ;; 3 0,25 Giao điểm tiệm cận trục thực có hồnh độ: Ro poles zeros (0 10) 5 nm 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 30 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: j3 152 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 AB0 4A C 5A CÂU (4 điểm) A 3/ B 3 / C 3/ 0.5 Y(s) / 3 / 5s / / s 2 s (s 2) s (s 2) (s 2) y(t) 3 2t e cos t 3e 2t sin t 5 y(t) 3 10 2t e cos t sin t 5 10 10 y(t) 3 10 2t e cos(t ) ; với cos 5 10 0.5 0.5 Đáp án a (0.5đ) Hàm truyền hệ hở: G h (s) G c (s)G(s)H(s) Điểm 0.5 5000(s 20)e0.1s (s 4)(s 50) s 12s 100 b (2đ) Vẽ biểu đồ Bode biên độ hệ hở: Đưa hàm truyền dạng tổng quát: s 1)e 0.1s 20 G h (s) 1 4.50.100( s 1)( s 1) s 0.12s 1 50 10 5000.20( 0.5 Nhận xét: Khâu trễ không ảnh hưởng đến biểu đồ Bode biên độ Hệ số khuếch đại chung: K=5 20lgK = 20lg10= 14 dB Các tần số gãy: = 4, 10, 20,50[rad/s] tương ứng với lg = 0.6, 1, 1.3, 1.7 0.5 Gọi L4 , L10 , L20 , L50 giá trị L tần số = 4,10, 20, 50 [rad/s] L4 14(dB) L10 L4 20 L10 14 20(1 0.6) 6(dB) lg10 lg L20 L10 60 L20 60(1.3 1) 12(dB) lg 20 lg10 L50 L20 40 L50 12 40(1.7 1.3) 28(dB) lg 50 lg 20 Biểu đồ Bobe: Trang L( ) dB 14 -20 dB/dec lg -60 dB/dec 0.6 -12 1.3 1.7 -40 dB/dec -28 -60 dB/dec c (1.5đ) Xét ổn định hệ kín: 0,5 Tính tần số cắt biên: Lc L10 6 06 0.1 60 lg(c /10) 60 lg(c /10) lg(c /10) Tần số cắt biên: c 10 100.1 12,6 [rad/s] Tính góc pha tần số cắt biên: (c) 0,75 0.12c 1800 1 arctg c arctg c arctg c arctg 0.1c 20 4 50 c 10 1.512 (c) arctg 0.63 arctg 3.15 arctg(0.252) arctg 72.2 0.5876 o o o (c) 32.2 72.4 14.14 (180 68.76) 72.2 237.78o Xét ổn định hệ kín Độ dự trữ pha PM 180 (c ) 58o < Độ dự trữ pha nhỏ khơng nên hệ kín khơng ổn định 0,25 CÂU Đáp án (3đ) a Với điều khiển PI, nên hàm truyền vòng hở hệ có khâu tích phân lý tưởng Do đó, tín hiệu vào hàm nấc (step) hệ có sai số xác lập Hệ số sai số vận tốc: K 100 K v limsG(s)H(s) lims(K P I ) 100 s0 s0 s s 10s 100 K I 100 Điểm 0.5 b KI = 100 G c (s) K P 100 s Phương trình đặc trưng hệ kín: Gc (s)G(s) (K P 100 100 )( )0 s s 10s 100 Trang 0.5 s3 10s2 100(1 KP )s 10000 0.5 Bảng Routh : 100(1+KP) 10 10000 100(1+KP)-1000 10000 Theo tiêu chuẩn Routh, điều kiện cần đủ để hệ thống ổn định hệ số cột thứ bảng Routh dấu Suy ra: 100(1 K P ) 1000 KP 0.5 c Sử dụng điều khiển PD: G c (s) K P K Ds Hệ số sai số vị trí: K lim G(s)H(s) lim(K P K Ds)( s0 s0 100 ) 100 s 10s 100 K P 100 Hàm truyền hệ kín: 0.25 G k (s) G c (s)G(s) 100(100 K Ds) G c (s)G(s) s 10s 100 100(100 K Ds) G k (s) 100(100 K Ds) s 10(1 10K D )s 10100 0.25 Hàm truyền hệ kín có dạng khâu bậc với: - Tần số dao động riêng n 10100 n - Hệ số dao động riêng , với 2n 10(1 10K D ) Với 0.5 , suy ra: K D 0.25 100.5 (rad/s) 2n 10 0.905 100 0.25 Vậy điều khiển PD có dạng: G c (s) 100 0.905s GV Võ Lâm Chương Trang TR U IN G DAI HOC SU”PHAM KY THUAT THANH PHO HO CHI MINH KHOA CO KHI CHE TAO MAY BO MON CO DIEN TU* DE THI HOC KY 1, NAM HOC 2019-2020 Mon: DIEU KHIEN TU DONG Ma mon hoc: AUCO330329 De so: 01; De thi co trang Thai gian: 75phut D u 'o ’c p h e p s i r d u n g t a i l i e u ( k h o n g s u - d u n g m a y t i n h ) Cau 1: d) Tim ham truyen tuang duang cua he nhu hinh: a Ve quy dao nghiem so cua he thong K thay doi tir den oo b Khao sat ti'nh on dinh cua he thong? Cau 3: (3,5 d) Cho he thong dieu khien co so khoi nhu hinh: Vdi Gc(s) la ham truyen bo dieu khien a Vdi ham truyen doi tuang nhu tren, lua chon bo dieu khien nao P hoac Pi de co sai so xac lap bang vdi ngo vao ham bac thang? Giai thich? b Su dung bo dieu khien ti le (P) vdi Kp= 13, tim ham qua va tinh sai so xac lap? c Su dung bo dilu khien PI, vdi Kp = 13, tim dieu kien cua Ki de he kin on dinh? Ve dang dap ung ngo Kp = 13, Ki= 2? S6 hieu: BM1/QT-PDBCL-RDTV Chuan dau cua hoc phan (ve kien thu-c) [G 2.1/EL02]: Xay dimg dugc cac dang mo hinh toan cua he thong dieu khien lien tuc [G 2.3/EL02]: Ve dugc quy dao nghiem so va khao sat tinh on djnh [G 2.4/EL02]: Tlnh toan cac thong s6 chat lugng, dap ung qua [G 4.1/EL02]: Thiet ke/Phan tich bo dieu khien PID Noi dung kiem tra Cau Cau Cau Cau Ngay 18 thang 12 nam 2019 Thong qua bo mon S6 hieu: BM1/QT-PDBCL-RBT V TRUCJNG DAI HOC SU”PHAM KY THUAT THANH PHO HO CHI MINH KHOA CO KHI CHE TAO MAY BO MON CO BIEN TU* BE THI CUOI KY HOC KY NAM HOC 19-20 Mon: BIEU KHIEN QUA TRINH Ma mon hoc: PCTR421929 Be s6: 01; DS thi c6 trang Thai gian: 60phut Dirpc phep sir dung tai lieu Bai (5d): Cho he thong gia nhiet co so khoi nhu hinh ve: Gia su ham truyen he: ° p^ (5j +1) (j +1) (0.2j +1) (0 Is +1) Cac thong so khac: Km= 0.08 [mA/°C], Kv = 13.75 [V/mA], K = 0.5 va = 1[min] a Rut gon ham truygn cua he (Gp) ve dang he bac co tre? Tim ham truyen tuong duong mo ta quan he giua ngo va gia tri dat? b Tinh sai so (offset) tnrong hop su dung bo dieu khien ti le (K c = 2) va gia tri dat thay doi? c Su dung bo dieu khien PI vdi Kc = 2, tim dieu kien cua r, de he kin on dinh? d Thiet ke bo dieu khien PID theo phuong phap IMC? Bai 2: (5d) Cho he co luu P&ID mot phan cua thap chung cat nhu hinh: a Giai thich cac ky hieu tren hinh va mo ta hoat dong cua vong dieu khien a day thap? b Xac dinh cac loai bien qua trinh? Ve so khoi mo ta vong dieu khien a day thap? c Bang thuc nghiem ta xac dinh dugc ham truyen vong ho nhu sau: 5e~2s G(s) = 10^ + Be xuat bo dieu khien thich hop de giai quyet bai toan gia tri dat thay doi {servomechanism problem)? Tinh cac thong so bo dieu khien da de xuat? S6 hieu: BM1/QT-PDBCL-RDTV Chuan dau cua hoc phan (ve kien thu-c) Noi dung kiem tra [G 2.1]: Mo hinh hoa cac qua trinh thuong gap cong nghiep bao gom: muc, luu lugng, ap suat, nhiet Cau la, Cau 2b [G 1.1]: Trinh bay dirge cau true cua mot he thong dieu khien qua trinh, ky hieu, vai tro cua cac phdn tu mot he thong dieu khien qua trinh [G 3.2]: Hieu dugc cac thuat ngu tieng Anh dung he thong dieu khien qua trinh [G 1.2]: Giai thich dugc anh hudng cua cac thong so cua bo dieu khien den chat lugng cua qua trinh dieu khien [G 4.3]: Thiet ke bo dieu khien de dieu khien cac qua trinh cong nghe cong nghiep Cau 2a, 2b Cau 2a, 2c Cau 2c Cau 1, 2c NgayA^ thang^nam iQ \§ Thong qua bo mon S6 hieu: BM1/QT-PDBCL-RDTV T- Đề thi môn: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Mã môn học: AUCO330329 Đề số 01; Đề thi có 02 trang Thời gian: 60 phút Không sử dụng tài liệu ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ HỌC KỲ 1, 2016-2017 Câu (3đ) Cho hệ thống có sơ đồ khối sau: a Tìm hàm truyền tương đương hệ? (1đ) 1 b Biết G1 , G H1 , H2 s3 s 1 Tìm hàm đáp ứng ngõ tín hiệu vào hàm nấc (step)? (2đ) H1 R(s) G1 Y(s) G2 H2 Câu (4đ) Cho hệ hồi tiếp âm đơn vị, có sơ đồ khối hình: R( s) Gc ( s ) Y (s) G (s) G c (s) 10(s 20) 20e0.1s ; G(s) s 50 s 12s 100 H(s) 25 s4 H (s) a Tìm hàm truyền hệ hở (0.5đ) b Vẽ biểu đồ Bode biên độ hệ hở (2đ) c Xét ổn định hệ kín dựa biểu đồ Bode biên độ hệ hở (1.5đ) Câu (3đ) Cho hệ thống điều khiển có sơ đồ khối hình vẽ : r (t ) Gc (s) 100 s 10 s 100 a Sử dụng điều khiển PI, G c (s) K P y (t ) KI , nhận xét sai số xác lập tín hiệu vào hàm nấc s (step)? Tìm giá trị KI để hệ số sai số vận tốc 100? (1đ) b Với KI câu a, tìm điều kiện KP để hệ kín ổn định? (1đ) c Sử dụng điều khiển PD, tìm thơng số điều khiển thõa mãn điều kiện: (1đ) - Hệ số sai số vị trí 100 - Hệ số suy giảm (damping factor) 0.5 Ngày 18 tháng 12 năm 2016 Bộ môn Cơ Điện Tử Ghi chú: Cán coi thi khơng giải thích thêm! Các cơng thức biến đổi Laplace dùng thi STT Hàm thời gian f(t) 1(t) (t) e-t ( >0) et cos t et sin t Ảnh Laplace F(s) s 1 s s (s ) 2 (s ) 2 Chuẩn đầu học phần (về kiến thức) [G 2.1]: Xây dựng dạng mơ hình tốn phần tử hệ thống điều khiển liên tục rời rạc Nội dung kiểm tra Câu 1a, Câu 2a [G 2.2]: Biết cách tính tốn, biểu diễn đặc tính thời gian, đặc tính tần số hệ thống giải thích khái niệm liên quan Câu 1b, Câu 2b [G2.3]: Khảo sát tính ổn định theo tiêu chuẩn ổn định Routh, Nyquist, Bode.Vẽ quỹ đạo nghiệm giải thích khái niệm liên quan [G2.4]: Nêu định nghĩa cách tính tốn thơng số chất lượng đáp ứng q độ Trình bày tóm tắt phương pháp đánh giá chất lượng đáp ứng độ hệ thống [G4.1]: Thiết kế điều khiển PID, điều khiển dựa phương pháp phân bố cực phương pháp biến trạng thái Câu 2b, Câu 2c, Câu 3b Câu 3a Câu 3b, Câu 3c Trang ... (s)G(s) 100 (100 K Ds) G c (s)G(s) s 10s 100 100 (100 K Ds) G k (s) 100 (100 K Ds) s 10( 1 10K D )s 101 00 0.25 Hàm truyền hệ kín có dạng khâu bậc với: - Tần số dao động riêng... 100 s0 s0 s s 10s 100 K I 100 Điểm 0.5 b KI = 100 G c (s) K P 100 s Phương trình đặc trưng hệ kín: Gc (s)G(s) (K P 100 100 )( )0 s s 10s 100 Trang 0.5 s3 10s2... riêng n 101 00 n - Hệ số dao động riêng , với 2n 10( 1 10K D ) Với 0.5 , suy ra: K D 0.25 100 .5 (rad/s) 2n 10 0.905 100 0.25 Vậy điều khiển PD có dạng: G c (s) 100 0.905s