Xem mẫu

  1. 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?
  2. 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. H6 H2 X Y + H1 ++ H3 ++ H4 + H5 − − b. X Y H1 + H2 − −+ c.            d.
  3. Câu 3: Sử dụng tiêu chuẩn Routh – Hurwitz để xét sự ổn định của hệ thống có phương trình đặc tính sau: a. s 4 + 2s 3 + 8s 2 + 4s + 3 = 0 b. s 5 + s 4 + 3s 3 + 4s 2 + s + 2 = 0 Câu 4: Cho hệ thống có K1=1; K2=4; K3=2; K4=6 U(s) R(s) E(s) Y(s) K1 K2 s s K3 K4 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 1. G(s) = s ( s + 1)
  4. 1 2. G(s) = s ( s + 1) 2 s +1 3. G(s) = s + s + 10 2 s +1 4. G(s) = s + 10 1 5. G(s) = ( s + 10s + 100)( s + 1) 2 1000(0.1s + 1) 6. G(s) = s ( s + 1)( s 2 + 10 s + 100) Câu 6: Cho sơ đồ khối của hệ thống kín sau: X y - Gh (s) Hãy xác sự ổn định của hệ thống bằng tiêu chuẩn Nyquist của hệ thống kín ? 1 - Gh ( s ) = (2s + 1)(3s + 1) 1 - Gh ( s ) = s ( s − 1)(2s + 1) 1 - Gh ( s ) = 4 3s + 5 s 2 + 2 s + 1 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
  5. R(s) E(s) C(s) G (s ) - H (s ) Trong đó : s+2 - G(s)= ; H(s)= s+3; ( s + 1)(s + 5) s+2 1 - G(s)= ; H(s)= ( s + 1)( s + 5) s s+2 1 - G(s)= ; H(s)= 2 ( s + 1)( s + 5) s Câu 8: Cho hệ thống có dạng như hình vẽ: R(s) 4 C(s) - s ( s + 2) 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%)? R(s) 4 C(s) Gc(s) - s ( s + 1)
  6. 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. R(s) 4 C(s) Gc(s) s ( s + 1)(0.5s + 1) - Câu 11: Cho một lò nhiệt khi câp một điện áp là 220V thì lò nhiệt thay đổi nhiệt độ theo đặc tính thực nghiệm như hình vẽ. Hãy thiết kế bộ điều khiển P, PI, PID theo phương pháp Zeigher- Nichols °C 1500 5 20 t  C©u 12:  Cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã s¬ ®å khèi nh  sau  R(s) 4 C(s) - s ( s + 2)      BiÕt r»ng hµm ®Çu vµo lµ hµm nÊc ®¬n vÞ:  r(t)=1(t) a) H∙y x¸c ®Þnh hµm truyÒn cña hÖ thèng? b) H∙y ®¸nh gi¸ chØ tiªu chÊt lîng hÖ thèng ? 
  7. ( Sai l ch  tÜ nh, ® é Ö  vät l ,  thê i gi  x¸c l   è an Ëp theo tiªu  chuÈn 2% ,  thê i gi  t¨ng  l )     an ªn C©u 13:Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã hµm truyÒn  hÖ hë  100                        Gh ( s) =  s(0,1s + 1)(s + 100) a)  VÏ biÓu ®å bode hÖ thèng ®iÒu khiÓn? b)  Kh¶o s¸t sù æn ®Þnh cña hÖ thèng  theo tiªu chuÈn bode? C©u 14:     Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn kÝn cã s¬  ®å khèi nh sau:  R(s) C(s) - Gh (s)        BiÕt r»ng hµm truyÒn:  1 Gh ( s ) = (2s + 1)(3s + 1)(4s + 1)       H∙y kh¶o s¸t sù æn ®Þnh cña hÖ thèng  theo tiªu chuÈn Nyquist? C©u 15: Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¹ch vßng  håi tiÕp ©m ®¬n vÞ cã hµm truyÒn hÖ hë:  100                         Gh ( s) =  s 2 ( s + 1) a)  VÏ biÓu ®å bode hÖ thèng ®iÒu khiÓn? b)  Kh¶o s¸t sù æn ®Þnh cña hÖ thèng theo  tiªu chuÈn bode? C©u 16:  Cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã s¬ ®å  khèi nh sau 
  8. R(s) 1 1 C(s) 2(1 + ) - 0.1s 0.5s + 2      BiÕt r»ng hµm ®Çu vµo lµ hµm nÊc ®¬n  vÞ:  r(t)=1(t) a)H∙y x¸c ®Þnh hµm truyÒn cña hÖ thèng? b)H∙y ®¸nh gi¸ sù æn ®Þnh cña hÖ thèng? c)H∙y x¸c ®Þnh tÝn hiÖu ®Çu ra C(t) ?