Tổng hợp đề thi cuối kỳ servo 20172023 có Đáp án+Giải

Đề thi cuối kỳ Hệ Thống Truyền Động Servo HKII 1718,HKII 1920, 2021 ,HKI+HKII 2223.............................................................................................................................................................

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

a Vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển động cơ bước đơn cực (unipolar)? Viết lưu đồ

giải thuật điều khiển động cơ trên ở chế độ “2 phase ON” với vận tốc 100

(RPM) Biết hàm delay(t), t: thời gian delay (us: micro second)

Sơ đồ khối mạch điều khiển (0.5)

Trình tự kích 2 phase ON của động cơ (0.25)

Giả sử A, B, C, D kết nối với 4 ngõ ra của một vi điều khiển bất kỳ, dựa trên trình tự kích trên ta rút ra được mức logic điều khiển (chỉ cần xét 1 chu kì điện) (0.5)

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 1

b Viết giải thuật điều khiển động cơ chế độ nữa bước (half-step) với thời gian delay như tính được ở câu a Vận tốc của động cơ lúc này bằng bao nhiêu?

Trình tự kích half step của động cơ (0.25)

Giả sử A, B, C, D kết nối với 4 ngõ ra của một vi điều khiển bất kỳ, dựa trên trình tự kích trên ta rút ra được mức logic điều khiển (chỉ cần xét 1 chu kì điện) (0.5)

A(1a) H H L L L L L H B(1b) L L L H H H L L C(2b) L L L L L H H H D(2a) L H H H L L L L

Dựa vào bảng trên sinh viên vẽ lại lưu đồ giải thuật (0.5)

Nếu vẫn dùng thời gian delay như câu a, vận tốc động cơ giảm đi ½ và bằng

position loop

velocity loop

Vi điều khiển

velocity controller

position controller

Sử dụng vi điều khiển 16-bit, ví dụ: dsPIC30F4011/12

(SV có thể vẽ sơ đồ như trong slide bài giảng, chương 2)

b Viết giải thuật đọc encoder sử dụng ngắt ngoài (chế độ x2)? (1)

Để đọc encoder sử dụng ngắt ngoài chế độ x2, ta sử dụng 1 ngắt ngoài ở chế độ

cạnh lên (rising) và cạnh xuống (falling) Giả sử sử dụng 1 ngắt ngoài INT0 của 1

vi điều khiển bất kỳ kết nối với chân A của encoder, ta có giải thuật đọc encoder trong ngắt:

#define MAXSPEED = (unsigned int)(((unsigned long)MAX_CNT*2048)/125)

#define HALFMAXSPEED (MAXSPEED>>1)

Giải thuật (0.5)

Phần giải thuật trong ngắt giống slide 41, chương 3, của bài giảng Lưu ý công thức chuyển đổi sang vận tốc thật cuối cùng có thay đổi:

RealVel = (int)(((long)Speed*125)/2048);

d Viết giải thuật điều khiển vận tốc cho động cơ?

Sử dụng bộ điều khiển PI để điều khiển vận tốc, phương trình bộ điều khiển:

u  K   (sử dụng công thức tính tích phân lùi) T e

Giải thuật điều khiển tương tự như slide 46, chương 3 của bài giảng Lưu ý

bỏ phần tính cho khâu (1)

e Thiết kế quỹ đạo để điều khiển vị trí cho động cơ với yêu cầu:

- Động cơ quay 20 vòng trong 2 giây

- Chuyển động điểm-điểm

- Phương pháp quỹ đạo hỗn hợp với vận tốc hình thang

c

Dugc phep sü düng täi lieu.

SV läm bäi truc tiep tren de thi vä nop lai de

Cäu 1 (0.5d) Which statement(s) is/are TRUE in a position servo control System

A There is no overshoot in the position control loop

B There are no overshoots in both position and velocity control loops

C The velocity offset of the velocity control loop has to be equal to zero

D A and C

Cäu 2 (0.5d) Cho he servo dieu khiưn vi tri sü düng dưng co DC servo, hưi cäc cäu näo sau däy lä DÜNG

A Bư dieu khien phäi gưm 3 vưng hưi tiep: dưng dien, van tưc vä vi tri

B Thuät tộn PI voi khäu anti-windup dugc sü düng cho vưng dieu khien van tưc

C Thuät tộn PID voi khäu anti-windup vä bư loc thưng thäp cho khäu D dugc sü düng cho vưng dieu khien van tưc

D Thuät tộn PI vä bư lpc nhieu dugc sü düng läm bư dieu khien chinh

Cäu 3 (0.5d) Mưt dưng co buoc co gưc buoc bang 1.8°, cän khcri dưng dưng co ưf che dư “half-step” voi van tưc 157 (rad/s), tän so xuät xung (pps) cüa bư dieu khien xäp xi bang:

A 12000

B 10000

C 5000

D (Dien däp än düng neu tät cä deu sai)

Cäu 4 (0.5d) Which statement(s) about the AC servo motor is TRUE?

A Its servo amplifier is more complicated than that of a DC servo motor

B It has to be maintained frequently

C It is divided into two types including SM and IM

D A and C

Cäu 5 (0.5d) The reference interval time of an upper Controller of a servo System is

A to create the PWM signal to control the motor

B much less than the sampling time of the driver

C chosen based on the experiment of a control engineer

D A and B

Cäu 6 (ld) Cho he servo sü düng dưng co AC servo nhu sau:

So hieu: BM3/QT-PDT-RBTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu lue: 15/5/2020 Trang: 1/4

Biet P b= 10 (mm); tưc dư dưng ca 1500 (RPM)

Bo dieu khien vi tri (p ositioning Controller) c6 tan so xung lä 1 MHz

He so chuyen dưi xung (electronic gear) K = CMX/CDV = ?

Khi dư, khộng cäch dich chuyen cüa bän mäy üng vưi 1 xung dieu khiưn lä: (mm/pulse)?

Cäu 7 (0.5d) Cho he thưng dieu khien he servo 1 truc sü düng dưng ca DC servo cư thưng so vä cäu

trüc dieu khien nhu hinh sau:

Inertia moment of motor Jm kgm2 0.002

Viscous damping of load D l kgm2/s 0.036

A Quy dao chuyen dưng giüa 2 diem bat ky lä häm so biet truac

B Van tưc tai cäc diem trung gian (path points) phäi biet truac

C Phuang phäp vän tưc hinh thang duac sü düng de xäp xi chuyen dưng giüa 2 diem

lien nhau

D B vä C

E A vä C

Cäu 9 (0.5d) In the point-to-point motion control, the blended polynomial (2-1-2) method is used to:

A obtain the least consuming energy

B avoid the maximum acceleration at the target point

C obtain the highest precision in control

D A and B

So hieu: BM3/QT-PBT-RBTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 2/4

216 8,856

Kp = Cp*WL Kvg = Kv*Jt= (0.82*WL) * (Jm+JL/(NG)^2)

Phan 2 (Tu- luän 4 fliem)

Cho dong ca DC servo cö encoder 1000 (CPR), töc do toi da 3000 RPM

a Ve so dö ket nöi giüa vi dieu khien (vi dieu khien tüy y), mach cong suät (L298N) vä dong ca de

dieu khien vi tri Co chü thich cac tin hieu sü düng?

S6 hieu: BM3/QT-PDT-RDTV/02 Län soat xet: 02 Ngäy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 3/4

b Sir düng bö dieu khien PD ket hop voi loc thöng thäp cho khäu D de dieu khien vi tri cho dong ca Ve luu dö giäi thuat, giäi thi'ch vän tat hoat dong cüa liru dö?

Ghi chic Cän bö coi thi khöng duac giäi thich de thi.

C huän däu ra cüa hoc phän (ve kien thüc) Nöi düng kiem tra

Ngayy/j thäng i2näm 20 IZ_

"p Truomg bö mön

(ky vä ghi ro ho ten)

Län sonr xet: 02 Naiv hieu tue: 15/5/2020

(Lu.

Trang: 4/4

So hieu: BM3/QT-PBT-RBTV/02

TRươNG BAI HOC Sư PHAM KY THUẩT

THẩNH PHơ HO CHI MINH

KHOA CO KH1 CHE TAO MAY

BO MơN CO DIEN Tty

DẩP AN HQC KY 1, NẩM HQC 22-23 Mön: HE THơNG TRUYEN BQNG SERVO.Mả mön hoc: SERV334029

.De so: 01;

Thai gian: 75 phiit.

Buffe phep su düng tải lieu

DẩP ANPhản 1 (trảc nghiem)

Phản 2 (Tir luản 4 diem)

Sö hieu: BM3/QT-PDT-RDTV/02 Lản soảt xet: 02 Ngảy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 1/2

b Sü düng cäu trüc dieu khien hoi tiep (feedback control) truyen thưng nhir hinh (SV cư the sie düng Cascade control).

So hieu: BM3/QT-PDT-RBTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 2/2

clc ( gr )

TRU'ƯNG DH SU' PHAM KY THUAT TPHCM

KHOA DAO TAO CHÄT LlfQ'NG CAO

D uoc phep sü düng täi lieu

SV läm bäi truc tiep tren de thi vä nop lai de Ngäy thi: 03/01/2023

Chü ky giäm thi 1 C hü ky giäm thj 2

C äu 1 (0.5d) Which statement(s) is/are TRUE o f a servo System

A There is no overshoot in the position control loop

B There are no overshoots in both position and velocity control loops

C It alw ays includes m ultiple control loops

Bư dieu khien phäi gưm 3 vưng hoi tiep: dưng dien, van tưc vä vi tri

Thuat tộn PI vai khäu anti-windup duoc sü düng cho vưng dieu khien van tưc Thuat tộn PID vư^i khäu anti-windup vä bư loc thưng thäp cho khäu D diroc sü düng cho vưng dieu khien van tưc

Thuat tộn PI vä bư loc nhieu diroc sü düng läm bư dieu khien chinh

C äu 3 (0.5d) Mưt dưng c a b u ac cư gưc b uac bäng 1.8°, cän khưi dưng dưng c a ư che dư “half-step” vư'i van toc 100 (rad/s), tän sư xuät xung (pps) cüa bư dieu khien xäp xi bäng:

A 12000

B 10000

C 5000

D (Diưn däp än düng nưu tat cä deu sai)

Cäu 4 (0.5d) Which statement(s) about the AC servo m otor is/are TRUE?

A Its servo am plifier is more com plicated than that o f a DC servo motor

B It has to be maintained frequently

C It is divided into two types including SM and IM

D A and C

Cäu 5 (0.5d) The reference interval time o f an upper Controller o f a servo System is

A to create the PW M signal to control the motor

B m uch less than the sampling tim e o f the driver

C chosen based on the experim ent o f a control engineer

D A and B

Cäu 6 (0.5d) Trong bäi tộn chuyưn dưng diưm-diưm, phuong phäp da thüc hon hop 2-1-2 duoc sü

düng de:

A Dat duoc näng luong tưn hao như nhät

Sư hieu: BM3/QT-PDT-RDTV/02 l i n sột xet: 02 Ngäy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 1/4

B Tränh gia toc circ dai tai cäc diem düng

C B at dugc quy dao chuyen dong chi'nh xäc nhät

P«

Position feedback pulse Pw=4194304 p/rev

Servo motor( ^ H h A A / ^ s / V W

4 3 ® )Encoder

Feed screw lead PB

Biet Pb = 10 (mm ); tưc dư dong c a 1500 (RPM)

Bo dieu khien vj tri (positioning Controller) co tän sư xung lä 2 MHz.

He so chuyln dưi xung (electronic gear) K = CM X/CDV = ?

Khi dư, khộng cäch dich chuyen cüa bän mäy ung \ư\ 1 xung dieu khien lä: (mm/pulse)?

Cäu 8 (0.5d) Cho he thưng dieu khiưn he servo 1 truc sü düng dong c a DC servo co thưng sư vä cäu

trüc dieu khien nhu hinh sau:

Inertia m om ent o f m otor Jm kgm2 0.002

Viscous dam ping o f load Dl kgm 2/s 0.036

A Quy dao chuyưn dong giua 2 diưm bat ky lä häm sư biưt truac

B Van toc tai cäc diưm trung gian (path points) phäi biet truac

C Phuang phäp van toc hinh thang dugc sü düng de xap xi chuyen dong giüa 2 diem lien nhau

D B vä C

E A vä C

Sư hieu: BM3/QT-PBT-RBTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 2/4

216 864

C äu 10 (ld ) Cho liru dư giäi thuät nưi suy xung chuän SA nhu hinh, trinh bäy ket quä chay giäi thuät

ư gưc phän tu th ü 1, cüng chiưu kim dong ho (CW), R = 4 (bao gưm bang dir lieu buưc chay vä hinh

ve k6t quä chay)

Cho dong co DC servo cư encoder 1000 (CPR), tưc dư toi da 3000 RPM

a Ve so dư ket nưi giüa vi diưu khiưn (vi dieu khien tüy y), mach cưng suät (L298N) vä dong co dư dieu khien van tưc dong co Cư chü thich cäc tin hieu sü düng?

Sư hieu: BM3/QT-PDT-RDTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu lue: 15/5/2020 Trang: 3/4

b Sü düng bö diiu khiän PI cö sü düng anti-windup de dieu khien van töc cho döng ca Ve luu dö giäi thuät, giäi thich vän tät hoat dong cüa liru dö?

Ghi chü: Cän bö coi thi khöng äuac giäi thich de thi.

C huän däu ra cüa hoc phän (ve kien thü'c) N öi düng kiem tra

TRlTƯNG BAI HOC SlT PHAM KY THUÄT

.B e so: 02 Thai gian: 75phiit.

Duffe phep sie düng täi lieu

DÄP ANPhän 1 (träc nghiem )

Phän 2 (Tir luän 4 diem)

Sư hieu: BM3/QT-PBT-RBTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu luc: 15/5/2020 Trang: 1/2

b Sü düng cäu trüc d ieu kh ien hoi tiep (feedb ack control) truy en thư n g n h u hinh sau (bao gưm cä cäu trüc an ti-w in d up )

de tao thcri gian läy mäu T (s)

Giäi thuät PI se dugc thvrc thi moi län c6

su kien ngät xäy ra

- Giä sü cäc thưng so dieu khien vä bo anti-windup dugc biet truüc: Kp, Ki vä Kb

- Thuät tộn PI ket hgp bo anti-windup dugc tinh tộn nhu giäi thuät, tai ngư ra, giä tri dieu khien se dugc so sänh voi giai han cüa tin hieu dieu khien de tinh sai so cüa vưng anti-windup (errreSet)

- Trong truưng hgp dieu khien dong co

se sü düng xung PWM, do dư HI Prang üng vư'i PWM = 100% vä LO tuong üng vưi PWM = 0%

Vư Läm Chucmg

Sư hieu: BM3/QT-PDT-RDTV/02 Län sột xet: 02 Ngäy hieu lue: 15/5/2020 Trang: 2/2

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 1

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 HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2019-2020 Môn: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO

Câu 1 In the position control mode of a servo system, it always includes two control loops:

velocity loop and position loop

A True

B False

Câu 2 The reference time interval of a position servo system is

A The same as the sampling time of the driver

B To approximate input signals by folded lines

C Smaller than the sampling time of the driver

D B and C are correct

Câu 3 Một động cơ bước có 6 đầu dây ra như hình Hỏi các câu nào sau đây là ĐÚNG

A Kết nối “1” với nguồn dương và sử dụng TIP 41 làm mạch kích cho các đầu dây còn lại

B Bỏ qua đầu dây “1” và “2” và sử dụng mạch cầu H cho mỗi pha

C Động cơ chỉ chạy được đến chế độ nữa bước (half-step)

D B và C

Câu 4 Một động cơ bước servo có góc bước bằng 1.80, tốc độ xuất xung khi khởi động sử dụng chế độ “full-step 2 pha ON” bằng 12000 (pps) Hỏi vận tốc động cơ khi khởi động bằng bao nhiêu RPM?

A 3000

B 3600

C 1800

D 1500

Câu 5 Main difference between a servo motor and a normal motor

A A servo motor has low inertia and fast response

B A servo motor has high inertia and fast response

C A servo motor has high precision and fast response

D None of these

Câu 6 Cho hệ servo vị trí một trục sử dụng động cơ DC servo có vận tốc danh định (rated

speed) 3000 RPM Biết động cơ chỉ hoạt động với vận tốc xung quanh giá trị 500 RPM, hỏi

mô hình nào sau đây có thể sử dụng để mô tả hệ thống:

A Mô hình bậc 1

B Mô hình bậc 2

C Mô hình bậc 4

D Mô hình bậc 2 và bậc 4

Câu 7 Cho hệ thống điều khiển hệ servo 1 trục sử dụng động cơ DC servo có thông số và cấu

trúc điều khiển như hình sau:

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 1

velocity loop position loop

Motor and Load

Câu 8 Sử dụng bảng thông số và hình của câu 7 Biết động cơ hoạt động ở dãi vận tốc 0 -120

(RPM) Trong trường hợp này các thông số điều khiển gồm hệ số vị trí (Kp) và hệ số vận tốc (Kv) tính được là:

A Kp = 12, Kv = 48

B Kp = 12, Kv = 41

C Kp = 12, Kv = 0.0

D A và C

Câu 9 Trong bài toán chuyển động theo đường, nếu sử dụng đa thức bậc 5 để nội suy giữa

hai điểm liên tiếp, cần có bao nhiêu điều kiện biên để có thể tính chính xác quỹ đạo di chuyển?

Câu 1 (3 điểm) Cho động cơ bước 5 pha, góc bước bằng 1.80

a Vẽ sơ đồ khối mạch điều khiển?

b Lập bảng trạng thái kích động cơ chế độ 1 pha ON (thứ tự kích tự chọn)

c Viết giải thuật điều khiển động cơ quay 50 vòng với vận tốc 50 rad/s

Câu 2 (3 điểm) Cho động cơ DC servo có encoder 500 (CPR)

a Vẽ mạch kết nối encoder với vi điều khiển với khoảng cách truyền xấp xỉ 3 (m)

b Mô tả và viết giải thuật đọc encoder với chế độ x2?

c Viết giải thuật bộ điều khiển PI (có sử dụng anti-windup) điều khiển vận tốc động cơ (lưu ý: sử dụng xung encoder đọc được ở câu b)?

HẾT

Inertia moment of mechanism part JL kgm2 0.024

Damping factor of mechanism part L 0.02

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV 1

Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi

[G 2.1]: Hiểu rõ thuật toán thường dùng để điều khiển vận

tốc, vị trí của động cơ

[G 2.2]: Phân tích được các yếu tố liên quan ảnh hưởng

đến quá trình điều khiển

rpm = v(mm/p) / PB(mm)

1500

0.5*10^-3

tính lại K =1/fc *N/60 *Pfo với fc = 200KHz