Đề-Cương-Lý-Thuyết-Điều-Khiển-Tự-Động (1).Pdf

Câu 7: Nêu điều kiện và biểu thức của phép biến đổi Laplace của hàm ft Câu 8: Viết phương trình và vẽ đồ thị của các hàm đột biến đơn vị,hàm Delta Câu 9: Nêu định nghĩa và biểu thức của

ĐỀ CƯƠNG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Câu 1: Vẽ sơ đồ khối và điịnh nghĩa HTTĐĐC mạch hở (nguyên tắc điều chỉnh bù trừ nhiễu)

Câu 2: Vẽ sơ đồ khối và định nghĩa của HTTĐĐC mạch kín (nguyên tắc điều chỉnh theo

độ lệch của đại lượng được điều chỉnh)

Câu 3: Vẽ sơ đồ chức năng của HTTĐĐC và chú thích tên các phần tử

Câu 4: Khái niệm về chế độ tĩnh trong điều khiển và nêu các yêu cầu đối với chế độ làm việc tĩnh của HTTĐĐC

Câu 5: Khái niệm về chế độ động trong điều khiển và nêu các yêu cầu đối với chế độ làm việc động của HTTĐĐC

Câu 6: Viết phương trình động của một HTTĐĐC và giải thích rõ các kí hiệu trong phương trình

Câu 7: Nêu điều kiện và biểu thức của phép biến đổi Laplace của hàm f(t)

Câu 8: Viết phương trình và vẽ đồ thị của các hàm đột biến đơn vị,hàm Delta

Câu 9: Nêu định nghĩa và biểu thức của hàm truyền

Câu 10: Viết phương trình động tổng quát của một HTTĐĐC và xây dựng biểu thức hàm truyền của HTTĐĐC đó

Câu 11: Xác định hàm truyền của một hệ thống các phần tử mắc nối tiếp

Câu 12: Nêu định nghĩa và biểu thức của hàm tần

Câu 13: Định nghĩa thế nào là phần tử cơ bản, kể tên và viết phương trình động của bốn phần tử cơ bản mà bạn biết

Câu 14: Viết phương trình động, xác định hàm truyền, đặc tính thời gian, Vẽ biểu đồ Nyquist và biểu đồ Bode của phần tử tỷ lệ lý tưởng

Câu 15: Viết phương trình động, xác định hàm truyền và đặc tính thời gian của phần tử tỷ

lệ quán tính bậc nhất

Câu 16: Viết phương trình động, xác định hàm truyền, đặc tính thời gian, vẽ biểu đồ Nyquist và biểu đồ Bode của phần tử tích phân lý tưởng

Câu 17: Viết phương trình động, xác định hàm truyền đặc tính thời gian vẽ biểu đồ Nyquist

và biểu đồ Bode của phần tử vi phân lý tưởng

Câu 18: Nêu định nghĩa phần tử cảm ứng Kể tên một số phần tử cảm ứng thông dụng thường sử dụng trên tàu thủy

Câu 19: Vẽ và nêu tên của bốn PTCƯ tốc độ quay điển hình

Câu 20: Vẽ đặc tính, viết công thức tính hệ số tính không đồng đều 𝛿, hệ số vùng không nhạy 𝜀 của PTCƯ tốc độ quay (𝜔) thể hiện trên hình vẽ

Câu 21: Vẽ một số PTCƯ áp suất (P) và nêu nguyên lý hoạt động của PTCƯ áp suất dạng màng đàn hồi

Câu 22: Vẽ đặc tính tĩnh, viết công thức hệ số không đồng đều 𝛿 , hệ số vùng không nhạy

𝜀 của PTCƯ nhiệt độ (T) thể hiện trên hình vẽ

Câu 23: Vẽ một số phần tử cảm ứng nhiệt độ (T) và nêu nguyên lý hoạt động của một trong

số đó

Câu 24: Vẽ đặc tính tĩnh, viết công thức hệ số không đồng đều 𝛿 hệ số vùng không nhạy

𝜀 của PTCƯ nhiệt độ (T) thể hiện trên hình vẽ

Câu 25: Nêu định nghĩa phần tử khuyếch đại Nêu thông số đặc trưng cảu phần tử khuyếch đại

Câu 26: Vẽ và nêu nguyên lý hoạt động của phần tử khuyếch đại dạng piston- van trượt điều khiển

Câu 27: Định nghĩa, viết phương trình động của bộ điều chỉnh tỷ lệ lý tưởng Chú thích phần tử, nêu nguyên lý hoạt động và đặc điểm BĐC áp suất hơi ( có hình vẽ kèm theo) Câu 28: Định nghĩa, viết phương trình động của bộ điều chỉnh tích phân Chú thích phần

tử nêu nguyên lý hoạt động và đặc điểm BĐC vòng quay kiểu quả văng ly tâm có bộ khuyếch đại ( có hình vẽ kèm theo)

Câu 29: Khái niệm quá trình chuyển tiếp và tính ổn định của một hệ thống Biểu diễn bằng

đồ thị các quá trình chuyển tiếp cơ bản (ổn định, không ổn định, ranh giới ổn định)

Câu 30: Viết phương trình động tổng quát của một HTTĐĐC Xác định phương trình đặc tính từ phương trình động tổng quát

Câu 31: Khảo sát tính ổn định của một HTTĐĐC có phương trình đặc tính như sau:

Câu 32: Tại sao lại cần các tiêu chuẩn ổn định Kể tên các tiêu chuẩn ổn định đại số và tiêu chuẩn ổn định tần số

Câu 33: Nêu cách thành lập định thức Hurwitz, nêu điều kiện cần và đủ để HT ổn định theo tiêu chuẩn Hurwitz

Nêu các hệ quả của tiêu chuẩn ổn định Hurwitz Lấy ví dụ minh họa

Câu 2: Vẽ sơ đồ khối và định nghĩa của HTTĐĐC mạch kín (nguyên tắc điều chỉnh theo

độ lệch của đại lượng được điều chỉnh)

Hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động theo nguyên tắc này gọi là hệ thống tự động điều chỉnh theo nguyên tắc độ lệch

Trong hệ thống có thiết bị đo và so sánh trị số thực tế của đại lượng được điều chỉnh y(t) với giá trị cho trước và tạo ra tác động điều chỉnh trên cơ sở sai lệch giữa 2 giá trị này để đưa đại lượng được điều chỉnh tới giá trị cho trước đó Như vậy trong hệ thống này phần

Câu 3: Vẽ sơ đồ chức năng của HTTĐĐC và chú thích tên các phần tử

*e(t): tín hiệu độ lệch ( độ sai ứng)

*u(t): tác động điều chỉnh

*y(t): thông số điều chỉnh hay còn gọi là đại lượng ra của hệ thống

*f: tác động nhiễu loạn chủ yếu

PTPHP

PTCB

Câu 4: Khái niệm về chế độ tĩnh trong điều khiển và nêu các yêu cầu đối với chế độ làm việc tĩnh của HTTĐĐC

*Khái niệm: Chế độ làm việc tĩnh của hệ thống tự động điều chỉnh là một trạng thái của hệ thống mà ở đó các thông số biểu thị quá trình không thay đổi theo thời gian

*Khi làm việc ở chế độ làm việc tĩnh hệ thống tự động điều chỉnh cần đạt được 2 yều cầu

cơ bản sau:

-Hệ thống phải ở trạng thái cân bằng

-Phải đảm bảo độ chính xác cần thiết, nghĩa là sai số tĩnh ( sai lệch điều chỉnh) phải nằm trong giới hạn cho phép

Câu 5: Khái niệm về chế độ động trong điều khiển và nêu các yêu cầu đối với chế độ làm việc động của HTTĐĐC

*Khái niệm: Chế độ làm việc động của hệ thống tự động điều chỉnh là một trạng thái mà ở

đó sự cân bằng giữa các tác động bị phá vỡ, vì vậy các thông số của quá trình điều chỉnh thay đổi theo thời gian

*Trong kỹ thuật, để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt, quá trình động của hệ thống tự động điều chỉnh phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

-Quá trình động của hệ thống phải đưa hệ thống tới một trạng thái ổn định Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của đại lượng được điều chỉnh ( Đặc tính động hay đặc tính quá độ của hệ

-Quá trình động của hệ thống phải đưa hệ thống phải thỏa mãn các chỉ số chất lượng điều chỉnh: thời gian điều chỉnh, độ quá điều chỉnh, hệ số suy giảm biên độ, tần số dao động, chu kì dao động, tổng độ lớn tác động điều chỉnh,

Câu 6: Viết phương trình động của một HTTĐĐC và giải thích rõ các kí hiệu trong phương trình

Câu 7: Nêu điều kiện và biểu thức của phép biến đổi Laplace của hàm f(t)

Câu 8: Viết phương trình và vẽ đồ thị của các hàm đột biến đơn vị,hàm Delta

*phương trình và đồ thị của hàm đột biến đơn vị

Hàm đột biến đơn vị được định nghĩa như sau:

Câu 9: Nêu định nghĩa và biểu thức của hàm truyền

*Định nghĩa: Hàm truyền của một phần tử hay của một hệ thống là tỷ số giữa ảnh của tín hiệu ra và ảnh của tín hiệu vào qua phép biến đổi Laplace với điều kiện ban đầu bằng không

*Biểu thức:

G(p) = 𝑌(𝑝)

𝑋(𝑝)

Câu 10: Viết phương trình động tổng quát của một HTTĐĐC và xây dựng biểu thức hàm truyền của HTTĐĐC đó

*Phần tử có nhiều tín hiệu vào và ra:

-Để xác định hàm truyền chung ta có thể viết mối quan hệ giữa các tín hiệu cảu phần tử bằng phương trình sau:

Câu 11: Xác định hàm truyền của một hệ thống các phần tử mắc nối tiếp

Từ công thức xác định hàm truyền theo định nghĩa chúng ta có:

Câu 12: Nêu định nghĩa và biểu thức của hàm tần

*Định nghĩa: Hàm tần là hầm số biểu thị sự phụ thuộc vào tần số của tín hiệu của hai đại lượng là tỷ số giữa biên độ của của tín hiệu ra với biên độ của tín hiệu vào và độ lệch pha giữa hai tín hiệu

*Biểu thức hàm tần

G(j𝜔) = 𝛼 𝑒 𝑗𝜑 = 𝑏𝑚 (𝑗𝜔)

𝑚+ 𝑏𝑚−1(𝑗𝜔)𝑚−1+ … + 𝑏𝑜

𝑎𝑛 (𝑗𝜔)𝑛+ 𝑏𝑛−1(𝑗𝜔)𝑛−1+ … + 𝑎𝑜

Câu 13: Định nghĩa thế nào là phần tử cơ bản, kể tên và viết phương trình động của bốn phần tử cơ bản mà bạn biết

*Định nghĩa: Phần tử cơ bản là các phần tử có tính chất đặc trưng như nhau ( mặc dù chúng

có thể có tính chất vật lý giống hoặc khác nhau ) và đều hoạt động tuân theo cùng định luật hay nói cách khác là chúng đều được biểu thị bằng những phương trình động giống nhau

1, Phần tử tỷ lệ

Với y(t) là đại lượng ra, x(t) là đại lượng vào, K là hệ số tỷ lệ

2, Phần tử tỷ lệ quán tính bậc hai và bậc cao

-Phương trình động của phần tử tỷ lệ quán tính bậc hai

T là hằng số thời gian vi phân

Tín hiệu ra của phần tử vi phân lý tưởng tỷ lệ với vận tốc của tín hiệu vào

Câu 14: Viết phương trình động, xác định hàm truyền, đặc tính thời gian, Vẽ biểu đồ Nyquist và biểu đồ Bode của phần tử tỷ lệ lý tưởng

Câu 15: Viết phương trình động, xác định hàm truyền và đặc tính thời gian của phần tử tỷ

Câu 16: Viết phương trình động, xác định hàm truyền, đặc tính thời gian, vẽ biểu đồ Nyquist và biểu đồ Bode của phần tử tích phân lý tưởng

Cho tín hiệu vào là hàm đột biến đơn vị x(t) = 1(t)

Câu 17: Viết phương trình động, xác định hàm truyền đặc tính thời gian vẽ biểu đồ Nyquist

và biểu đồ Bode của phần tử vi phân lý tưởng

*Phương trình động:

y(t) = T 𝑑𝑥(𝑡)

𝑑𝑡

T là hằng số thời gian vi phân

Tín hiệu ra của phần tử vi phân lý tưởng tỷ lệ với vận tốc của tín hiệu vào

Câu 18: Nêu định nghĩa phần tử cảm ứng Kể tên một số phần tử cảm ứng thông dụng thường sử dụng trên tàu thủy

*Khái niệm: Nếu phần tử đo được nối với thiết bị điều chỉnh, điều khiển trong một hệ thống

tự động hay nói cách khác là tín hiệu ra của tập hợp đo được đưa vào hệ thống tự động nhằm mục đích tạo ra tín hiệu điều chỉnh, điều khiển thì khi đó tập hợp đo được gọi là phần

Câu 19: Vẽ và nêu tên của bốn PTCƯ tốc độ quay điển hình

*Phần tử cảm biến vòng quay

*Phần tử cảm ứng áp suất

*Phần tử cảm ứng mức đo

*Phần tử cảm ứng nhiệt độ

Câu 20: Vẽ đặc tính, viết công thức tính hệ số tính không đồng đều 𝛿, hệ số vùng không nhạy 𝜀 của PTCƯ tốc độ quay (𝜔) thể hiện trên hình vẽ

Câu 21: Vẽ một số PTCƯ áp suất (P) và nêu nguyên lý hoạt động của PTCƯ áp suất dạng màng đàn hồi

*Nguyên lý hoạt động của PTCƯ áp suất dạng màng đàn hồi

Câu 22: Vẽ đặc tính tĩnh, viết công thức hệ số không đồng đều 𝛿 , hệ số vùng không nhạy

𝜀 của PTCƯ nhiệt độ (T) thể hiện trên hình vẽ

Câu 25: Nêu định nghĩa phần tử khuyếch đại Nêu thông số đặc trưng của phần tử khuyếch đại

*Định nghĩa: Trong hệ thống tự động làm việc gián tiếp, thường gặp phần tử có nhiệm vụ làm tăng năng lượn ra cho tín hiệu khỏi phần tử cảm ứng Đó chính là độ khuyêchs đại Phần tử khuyếch đại làm tăng công suất của phần tử cảm ứng bằng nguồn năng lượng bên ngoài thường được sử dụng năng lượng của công chất trong hệ thống tự dộng, cụ thể là công chất của đối tượng hoặc năng lượng của công chất do đới tượng tạo nên

chính là tỷ số giữa công suất của tín hiệu ra vơi công suất của tín hiệu vào

Kkđ = 𝑁𝑦

𝑁𝑥

Trong đó: Ny: công suất của tín hiệu ra

Nx: Công suất của tín hiệu vào

Câu 26: Vẽ và nêu nguyên lý hoạt động của phần tử khuyếch đại dạng piston- van trượt điều khiển

Câu 27: Định nghĩa, viết phương trình động của bộ điều chỉnh tỷ lệ lý tưởng Chú thích phần tử, nêu nguyên lý hoạt động và đặc điểm BĐC áp suất hơi ( có hình vẽ kèm theo)

*Bộ điều chỉnh tỷ lệ thường được ký hiệu là P là bộ điều chỉnh thực hiện mỗi quan hệ tỷ

lệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào

Câu 28: Định nghĩa, viết phương trình động của bộ điều chỉnh tích phân Chú thích phần

tử nêu nguyên lý hoạt động và đặc điểm BĐC vòng quay kiểu quả văng ly tâm có bộ khuyếch đại ( có hình vẽ kèm theo)

*Định nghĩa bộ điều chỉnh tích phân: Bộ điều chỉnh hoạt động theo định luật điều chỉnh tích phân được gọi là bộ điều chỉnh tích phân và ký hiệu là I

Câu 29: Khái niệm quá trình chuyển tiếp và tính ổn định của một hệ thống Biểu diễn bằng

đồ thị các quá trình chuyển tiếp cơ bản (ổn định, không ổn định, ranh giới ổn định)

*Khái niệm: Quá trình chuyển tiếp của hệ thống tự động điều chỉnh là quá trình thay đổi theo thời gian của đại lượng được điều chỉnh khi hệ thống chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác hoặc xác lập lại trạng thái cân bằng cũ khi xuất hiện tác động nhiễu ( nhiễu ngoài hoặc nhiễu trong)

*Tiêu chuẩn ổn định đại số Vusnnhiegrradski

*Tiêu chuẩn ổn định Nyquist

Câu 30: Viết phương trình động tổng quát của một HTTĐĐC Xác định phương trình đặc tính từ phương trình động tổng quát

*t là biến thời gian

Từ phương trình (*) ta có thể rút ra được phương trình đặc tính tĩnh của hệ thống

Y = 𝑏𝑜

𝑎𝑜 𝑥

Câu 31: Khảo sát tính ổn định của một HTTĐĐC có phương trình đặc tính như sau:

Câu 32: Tại sao lại cần các tiêu chuẩn ổn định Kể tên các tiêu chuẩn ổn định đại số và tiêu chuẩn ổn định tần số

*Vì nếu muốn biết được HTTĐĐC có ổn định hay không, điều quan trọng đặt ra là phải giải phương trình động và tìm nghiệm của nó Nhưng điều này chỉ thực hiện dễ dang với các phương trình vi phân bậc thấp còn đối với cá phương trình vi phân bậc cao gặp rất nhiều khó khăn điều quan trọng là phải biết tính ổn định của của hệ thống tự động điều chỉnh phụ thuộc vào các thông số của nó như thế nào Đôi khi cần phải xác định được những khoảng giá trị của thông số nào đó có khả năng đảm bảo hệ thống ổn định điều này không thể biết được nếu khảo sát tính ổn định theo phương pháp trên Do vậy người ta đã nghiên cứu tìm ra cách giải quyết nhanh hơn dễ dàng hơn đáp ứng được yêu cầu thực tế

đó là cách khảo sát tính ổn định của hệ thống thông qua các tiêu chuẩn ổn định

Tiêu chuẩn ổn định là tập hợp các điều kiện thông qua các điều kiện đó cho phép kết luận

về tính ổn định của hệ thống TĐĐC mà không cần giải các phương trình vi phân hoặc phương trình đặc tính để tìm nghiệm

*Có thể gặp 2 loại tiêu chuẩn ổn định:

- Tiêu chuẩn ổn định đại số: - Tiêu chuẩn Vusnhiegradki

- Tiêu chuẩn Rauth

- Tiêu chuẩn Gurvitz

- Tiêu chuẩn ổn định tần số: -Tiêu chuẩn Mikhailov

- Tiêu chuẩn Naivis

- Tiêu chuẩn Logarit

- Tiêu chuẩn khoanh vùng ổn định

Câu 33: Nêu cách thành lập định thức Hurwitz, nêu điều kiện cần và đủ để HT ổn định theo tiêu chuẩn Hurwitz

Nêu các hệ quả của tiêu chuẩn ổn định Hurwitz Lấy ví dụ minh họa

*Cách thành lập định thức Hurwitz:

- Ở trên đường chéo của định thức kể từ trái sang phải và trên xuống dưới ta viết tất cả các

- Ở các cốt của định thức ở phía trên đường chéo ta viết những hệ số có chỉ số giảm dần Còn ở các cột ở phía dưới ghi các hệ số có chỉ số tăng dần

*Điều kiện càn và đủ để hệ thống ổn định theo tiêu chuản Hurwitz

- Các định thức Hurwitz 𝛥k (k = 1,2, n-1) có giá trị dương

- Còn nếu trong một số trường hợp một trong các định thức Hurwitz có giá trị bằng không, nghĩa là có một nghiệm thực nằm trên trục ảo của mặt phẳng thức Khi đó hệ thống nằm trên ranh giới ổn định hoặc không ỏn định

*Hệ quả của tiêu chuẩn ổn định Hurwitz

- Hệ quả 1: Điều kiện cần cảu tính ổn định là phải tồn tại các số hạng của các bậc số mũ bằng bậc của phương trình

-Hệ quả 2: Hệ thống bậc 2 có tất cả các số hạng như phương trình sau:

a2p2 + a1p + ao = 0

và với tất cả các hệ số dương thì luôn luôn ổn định

Đối với hệ thống có bậc 3 và 4 có thể chứng minh hệ thống tụe động điều chỉnh ổn định

*Ví dụ:

Nghiên cứu tính ổn định của hệ thống mà phương trnhf đặc tính có dạng sau:

Theo điều kiện một của Hurwitz phải đảm bảo điều kiện K=0

3 𝑎1 = a1a2 – a0a3 > 0

Thay thông số ta có

0,2 > 0.1k suy ra k < 2

Kết hợp 2 điều kiện lại ta có với 0 < K < 2 thì hệ thống TĐĐC ổn định