De thi csdktd hk2 2004

Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP HCM ÑEÀ THI KIEÅM TRA HOÏC KYØ Khoa Ñieän – Ñieän Töû Moân Cô sôû ñieàu khieån töï ñoäng Boä moân ÑKTÑ Lôùp DD00 Ngaøy thi 12/06/2004 o0o Thôøi gian laøm baøi 90 phuùt (SV ñöôï[.]

Đại học Bách Khoa TP.HCM ĐỀ THI KIỂM TRA HỌC KỲ

Khoa Điện – Điện Tử Môn: Cơ sở điều khiển tự động

Bộ môn ĐKTĐ Lớp: DD00 Ngày thi: 12/06/2004

-o0o - Thời gian làm bài: 90 phút (SV được

phép xem tài liệu)

Bài 1: (2.5 điểm) Cho hệ thống điều khiển có sơ đồ khối ở hình 1:

Hình 1 (chú ý G ( s )

có cực kép)

1 Hãy vẽ QĐNS của hệ thống khi và , xác định Kgh.

(1điểm)

2 Nếu muốn sai số đối với tín hiệu vào là hàm nấc bằng 0 thì có thể là bộ điều khiển nào (sớm pha, trể pha, sớm trể pha,

P, PI, PD hay PID)? Tại sao? (0.5 điểm)

3 Cho , là bộ điều khiển PI Hãy thiết kế sao cho hệ thống sau khi hiệu chỉnh có cặp cực phức (1 điểm)

Bài 2: (2.5 điểm) Cho hệ thống điều khiển nhiệt độ có sơ đồ khối

ở hình 1 Biết rằng lò nhiệt có hàm truyền là , biểu đồ Bode của lò nhiệt cho kèm theo đề thi

1 Dựa vào biểu đồ Bode của lò nhiệt hãy vẽ biểu đồ

Bode của hệ hở, xác định độ dự trữ biên và độ dự trữ pha, từ đó hãy cho nhận xét về tính ổn định của hệ kín (1 điểm)

2 Hãy thiết kế sao cho hệ thống sau khi hiệu chỉnh có độ dự trữ biên là 8dB và độ dự trữ pha là 450 Vẽ biểu đồ Bode của hệ thống sau khi hiệu chỉnh (1.5 điểm)

Bài 3: (2.5 điểm) Cho đối tượng điều khiển có hàm truyền như sau:

1 Hãy thành lập phương trình trạng thái mô tả đối tượng trên (1 điểm)

2 Hãy thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái sao cho hệ thống kín có các cực tại (1.5 điểm)

Bài 4: (2.5 điểm) Cho hệ thống điều khiển rời rạc có sơ đồ khối ở

hình 2

Hình 2

1 Tìm điều kiện của K để hệ kín ổn định (1.5 điểm)

GC(s)

ZOH

T=0.1se c

2 Cho K=5, tính c(k) (k=1, ,5) khi tín hiệu vào là hàm dốc đơn vị , tính

sai số xác lập (1 điểm)

Hết

Họ và tên SV:

Mã số SV:

-20

-10

0

10

20

30

-360

-270

-180

-90

0

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

Đáp án Bài 1:

1 Cực: , ,

Zero: không có

Tiệm cận: OA=2,

Điểm tách nhập: 1

Giao điểm với trục ảo:

Hệ số khuếch đại giới hạn:

2 có thể là PI hay PID vì muốn

hệ kín vô sai đối với hàm nấc thì hệ hở

phải có ít nhất 1 khâu tích phân lý tưởng

3

Phương trình đặc trưng sau khi hiệu chỉnh

Cặp nghiệm mong muốn là:

(*) phải có nghiệm nên:



Bài 2:

1 Hàm truyền hở:

Biểu đồ Bode biên độ nâng lên một đoạn , biểu đồ Bode pha không đổi

Theo biểu đồ Bode, ta có

Kết luận: Hệ kín không ổn định do

2 là khâu hiệu chỉnh trể pha

(Nếu là khâu sớm pha thì góc pha cần bù là

, không thể được vì góc pha có thể bù tối đa là 900)

 Tần số cắt mới xác định bởi:

Theo đồ thị suy ra: rad/sec

 Xác định dựa vào điều kiện:

Theo đồ thị: dB Suy ra

-6 -4 -2 0 2 4

Real Axis

 Tần số gãy Chọn rad/sec Suy ra



Bài 3:

1 Phương trình trạng thái:

trong đó:

2

Phương trình đặc trưng của hệ kín:

-20

-10

0

10

20

30

-360

-270

-180

-90

0

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)





Phương trình đặc trưng mong muốn:

 (2)

So sánh (1) và (2) suy ra:



Bài 4:

1

Phương trình đặc trưng:

  Đổi biến: , suy ra

 Điều kiện để hệ thống ổn định:



2 K=5:

Biểu thức sai số:

Sai số xác lập