ngân hàng câu hỏi thi học phần lý thuyết điều khiển tự động và đáp án

Các câu hỏi thuộc nhóm 1 Câu 1: Trình bày về cấu trúc đơn giản và cấu trúc mạch hở của hệ thống điều khiển 15 điểm Câu 2: Phương trình vi phân tổng quát của hệ liên tục tuyến tính 15 điể

Trang 1

NGÂN HÀNG CÂU HỎI THI HỌC PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Cấu trúc đề thi: Mỗi đề có 5 câu hỏi, 2 câu thuộc nhóm 1, 2 câu thuộc

nhóm 2 (1 câu lý thuyết và 1 câu bài tập) và 1 câu thuộc nhóm 3

I Các câu hỏi thuộc nhóm 1

Câu 1: Trình bày về cấu trúc đơn giản và cấu trúc mạch hở của hệ thống

điều khiển (15 điểm)

Câu 2: Phương trình vi phân tổng quát của hệ liên tục tuyến tính (15 điểm) Câu 3: Khái niệm về đặc tính tần số biên pha (15 điểm)

Câu 4: Khái niệm về đặc tính tần số logarit (15 điểm)

Câu 5: Trình bày tiêu chuẩn ổn định Routh (15 điểm)

Câu 6: Trình bày tiêu chuẩn ổn định Hurwitz (15 điểm)

Câu 7: Khái niệm về sai lệch tĩnh của hệ thống điều khiển (15 điểm)

Câu 8: Trình bày định lý về sai lệch tĩnh của hệ liên tục tuyến tính (15

điểm)

Câu 9: Trình bày về các thông số đặc trưng của quá trình quá độ (15 điểm) Câu 10: Điều kiện tồn tại độ quá điều chỉnh của quá trình quá độ, cho ví dụ

(15 điểm)

Câu 11: Khái niệm về bộ điều khiển PID (15 điểm)

Câu 12: Hãy nêu chức năng của bộ điều khiển PID (15 điểm)

Câu 13: Mô hình trạng thái tổng quát của hệ liên tục tuyến tính (15 điểm) Câu 14: Điều kiện ổn định của hệ liên tục tuyến tính trong miền thời gian

Trang 2

Câu 18: Khái niệm về điều khiển gán điểm cực (15 điểm)

II Các câu hỏi thuộc nhóm 2

A Lý thuyết

Câu 19: Trình bày về cấu trúc phản hồi đầu ra và cấu trúc phản hồi trạng

thái của hệ thống điều khiển (20 điểm)

Câu 20: Hàm truyền đạt của hệ liên tục tuyến tính và cách xác định từ

phương trình vi phân (20 điểm)

Câu 21: Trình bày về các phép ghép nối sơ đồ khối cơ bản (20 điểm)

Câu 22: Trình bày về các phép chuyển đổi nút trong đại số sơ đồ khối (20

Câu 26: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quán tính bậc nhất theo

phương pháp tối ưu độ lớn (20 điểm)

Câu 27: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quán tính bậc hai theo

Câu 28: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quán tính bậc ba theo

Câu 29: Trình bày về phương pháp tối ưu đối xứng tổng hợp bộ điều khiển

PID (20 điểm)

Câu 30: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quán tính bậc nhất theo

phương pháp tối ưu đối xứng (20 điểm)

Câu 31: Xác định hàm truyền đạt từ mô hình trạng thái (20 điểm)

Trang 3

Câu 32: Trình bày tiêu chuẩn Kalman về tính điều khiển được, cho ví dụ (20

Câu 36: Cho hệ ĐKTĐ có sơ đồ khối như sau:

Tìm hàm truyền đạt của hệ (20 điểm)

Trang 4

Tìm hàm truyền đạt của hệ (20 điểm).

Câu 40: Cho đối tượng điều khiển có hàm truyền đạt:

Thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp tối ưu độ lớn(20 điểm)

S(s) = 5/s(s+1)(5s+10)(s+10) 4

Câu 44: Cho hệ thống điều khiển có hàm truyền đạt:

 

2 2

Trang 5

Câu 45: Cho hệ thống điều khiển có hàm truyền đạt:

Tìm mô hình trạng thái của hệ (20 điểm)

Câu 46: Cho hệ ĐKTĐ có hệ phương trình như sau:

III Các câu hỏi thuộc nhóm 3

Trang 6

Câu 49: Cho hệ ĐKTĐ có hàm truyền đạt như sau:

1 3 4 6 4 2

1 2

)

2 3

s s s s

1 3 2 )

s s s s

1 1 1 2 0 1 1 2

u u x x y

u u x x x x



Xác định các hàm truyền đạt của hệ (30 điểm)

Câu 52: Cho hệ ĐK liên tục tuyến tính có sơ đồ khối như sau:

Xác định mô hình trạng thái của hệ (30 điểm)

Câu 53: Cho hệ ĐKTĐ có phương trình trạng thái như sau: u

x x x x

x x

3 2 1

x x

3 2 1



Xác định tính ổn định của hệ (30 điểm)

1



s s

Trang 7

Xác định tính điều khiển được của hệ (30 điểm)

Xác định tính quan sát được của hệ (30 điểm)

Câu 57: Cho đối tượng điều khiển có phương trình trạng thái như sau:

u

x

x x

2 1 2

Câu 59: Cho hệ ĐK liên tục tuyến tính có sơ đồ khối như sau:

Trang 8

Câu 60: Cho hệ ĐKTĐ có hệ phương trình như sau:

Trang 9

ĐÁP ÁN NGÂN HÀNG CÂU HỎI THI HỌC PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

I Đáp án các câu hỏi thuộc nhóm 1

Câu 1: Trình bày về cấu trúc đơn giản và cấu trúc mạch hở của hệ thống

điều khiển (15 điểm)

- Vẽ và giải thích cấu trúc đơn giản của hệ ĐKTĐ (5 điểm)

- Cho ví dụ về cấu trúc đơn giản (2,5 điểm)

- Vẽ và giải thích cấu trúc mạch hở của hệ ĐKTĐ (5 điểm)

- Cho ví dụ về cấu trúc mạch hở (2,5 điểm)

Câu 2: Phương trình vi phân tổng quát của hệ liên tục tuyến tính (15 điểm)

- Đưa ra dạng tổng quát của phương trình vi phân miêu tả mối quan hệvảo – ra (5 điểm)

- Nêu các định nghĩa liên quan đến phương trình vi phân (5 điểm)

- Nêu các phương pháp chính giải phương trình vi phân (5 điểm)

Câu 3: Khái niệm về đặc tính tần số biên pha (15 điểm)

- Nêu các cách biểu diễn hàm đặc tính tần số (5 điểm)

- Nêu định nghĩa và vẽ hình minh họa đặc tính tần số biên pha (5 điểm)

- Nêu ý nghĩa của đặc tính tần số biên pha (5 điểm)

Câu 4: Khái niệm về đặc tính tần số logarit (15 điểm)

- Nêu nguyên nhân cần phải xây dựng đặc tính tần số logarit (5 điểm)

- Nêu định nghĩa và vẽ hình minh họa đặc tính tần số biên độ logarit (5điểm)

- Nêu định nghĩa và vẽ hình minh họa đặc tính tần số pha logarit (5điểm)

Câu 5: Trình bày tiêu chuẩn ổn định Routh (15 điểm)

- Phát biểu tiêu chuẩn Routh (5 điểm)

- Nêu cách lập bảng Routh và kết luận về tính ổn định (10 điểm)

Trang 10

Câu 6: Trình bày tiêu chuẩn ổn định Hurwitz (15 điểm)

- Phát biểu tiêu chuẩn Hurwitz (5 điểm)

- Nêu cách lập các định thức Hurwitz và kết luận về tính ổn định (10điểm)

Câu 7: Khái niệm về sai lệch tĩnh của hệ thống điều khiển (15 điểm)

- Vẽ sơ đồ hệ thống vòng kín (3 điểm)

- Dẫn dắt và định nghĩa sai lệch tĩnh của hệ (5 điểm)

- Xác định công thức ảnh Laplace của sai lệch và nhận xét (7 điểm)

Câu 8: Trình bày định lý về sai lệch tĩnh của hệ liên tục tuyến tính (15

điểm)

- Phát biểu định lý về sai lệch tĩnh đối với hệ vô sai cấp 1 và hệ vô saicấp 2 (5 điểm)

- Chứng minh định lý đối với hệ vô sai cấp 1 (5 điểm)

- Chứng minh định lý đối với hệ vô sai cấp 2 (5 điểm)

Câu 9: Trình bày về các thông số đặc trưng của quá trình quá độ (15 điểm)

- Nêu khái niệm về quá trình quá độ, quá trình xác lập và vẽ hình minhhọa (5 điểm)

- Nêu định nghĩa thời gian quá độ (5 điểm)

- Nêu định nghĩa độ quá điều chỉnh và số lần dao động (5 điểm)

Câu 10: Điều kiện tồn tại độ quá điều chỉnh của quá trình quá độ, cho ví dụ

(15 điểm)

- Nêu mối quan hệ giữa các điểm cực và điểm không để quá trình quá

độ tồn tại độ quá điều chỉnh (10 điểm)

- Cho ví dụ về xác định độ quá điều chỉnh của hệ liên tục tuyến tính (5điểm)

Câu 11: Khái niệm về bộ điều khiển PID (15 điểm)

Trang 11

- Nêu vai trò và ứng dụng của bộ điều khiển PID trong các hệ thống kỹthuật (5 điểm)

- Vẽ và giải thích 2 cấu trúc khác nhau của bộ điều khiển PID (5 điểm)

- Mô hình toán của bộ điều khiển PID (5 điểm)

Câu 12: Hãy nêu chức năng của bộ điều khiển PID (15 điểm)

- Trình bày chức năng của khâu tỉ lệ (4 điểm)

- Trình bày chức năng của khâu tích phân (4 điểm)

- Trình bày chức năng của khâu vi phân (4 điểm)

- Nêu các dạng biến thể của bộ điều khiển PID (3 điểm)

Câu 13: Mô hình trạng thái tổng quát của hệ liên tục tuyến tính (15 điểm)

- Đặt vấn đề xây dựng mô hình trạng thái của hệ liên tục tuyến tính (5điểm)

- Viết phương trình trạng thái tổng quát ở dạng ma trận (5 điểm)

- Viết phương trình đầu ra tổng quát ở dạng ma trận (5 điểm)

Câu 14: Điều kiện ổn định của hệ liên tục tuyến tính trong miền thời gian

(15 điểm)

- Viết mô hình trạng thái của hệ LTTT (5 điểm)

- Đưa ra công thức xác định ma trận truyền đạt để làm rõ đa thức đặctính của hệ (5 điểm)

- Phát biểu điều kiện ổn định theo các giá trị riêng của ma trận hệ thống(5 điểm)

Câu 15: Trình bày về tiêu chuẩn ổn định Gerschgorin, cho ví dụ (15 điểm)

- Phát biểu tiêu chuẩn ổn định Gerschgorin (5 điểm)

- Giải thích về tính 1 chiều của tiêu chuẩn Gerschgorin (chỉ là điều kiện

đủ để xét tính ổn định của hệ ĐKTĐ) (5 điểm)

- Cho ví dụ về tiêu chuẩn ổn định Gerschgorin (5 điểm)

Trang 12

Câu 16: Khái niệm về tính điều khiển được của hệ thống điều khiển (15

điểm)

- Nêu lý do cần phải xác định tính điều khiển được của hệ (5 điểm)

- Minh họa tính điều khiển được trong không gian trạng thái (5 điểm)

- Phát biều định nghĩa về tính điều khiển được (5 điểm)

Câu 17: Khái niệm về tính quan sát được của hệ thống điều khiển (15 điểm)

- Nêu lý do cần phải xác định tính quan sát được của hệ (5 điểm)

- Phát biều định nghĩa về tính quan sát được (5 điểm)

- Nêu bản chất của tính quan sát được (5 điểm)

Câu 18: Khái niệm về điều khiển gán điểm cực (15 điểm)

- Nêu mục đích của điều khiển gán điểm cực (5 điểm)

- Vẽ và phân tích cấu trúc hệ điều khiển gán điểm cực bằng tạo phảnhồi trạng thái (5 điểm)

- Vẽ và phân tích cấu trúc hệ điều khiển gán điểm cực bằng tạo phảnhồi đầu ra (5 điểm)

II Đáp án các câu hỏi thuộc nhóm 2

A Lý thuyết

Câu 19: Trình bày về cấu trúc phản hồi đầu ra và cấu trúc phản hồi trạng

thái của hệ thống điều khiển (20 điểm)

- Vẽ và giải thích cấu trúc phản hồi đầu ra của hệ ĐKTĐ (5 điểm)

- Cho ví dụ về cấu trúc phản hồi đầu ra (5 điểm)

- Vẽ và giải thích cấu trúc phản hồi trạng thái của hệ ĐKTĐ (5 điểm)

- Cho ví dụ về cấu trúc phản hồi trạng thái (5 điểm)

Câu 20: Hàm truyền đạt của hệ liên tục tuyến tính và cách xác định từ

phương trình vi phân (20 điểm)

- Định nghĩa hàm truyền đạt của hệ liên tục tuyến tính (5 điểm)

Trang 13

- Thực hiện biến đổi Laplace phương trình vi phân và áp dụng tính chấttuyến tính để biến đổi (5 điểm)

- Tính ảnh Laplace của các đạo hàm áp dụng tính chất ảnh của vi phân

và các điều kiện ban đầu bằng 0 (5 điểm)

- Đưa ra công thức và nêu ý nghĩa của dạng hợp thức của hàm truyềnđạt (5 điểm)

Câu 21: Trình bày về các phép ghép nối sơ đồ khối cơ bản (20 điểm)

- Vẽ, định nghĩa và chứng minh công thức ghép nối nối tiếp (5 điểm)

- Vẽ, định nghĩa và chứng minh công thức ghép nối song song (5 điểm)

- Vẽ, định nghĩa và chứng minh công thức ghép nối phản hồi (10 điểm)

Câu 22: Trình bày về các phép chuyển đổi nút trong đại số sơ đồ khối (20

điểm)

- Nêu qui tắc, vẽ hình và chứng minh phép chuyển đổi nút nối tín hiệu

từ trước ra sau 1 khối (5 điểm)

- Nêu qui tắc, vẽ hình và chứng minh phép chuyển đổi nút nối tín hiệu

từ sau ra trước 1 khối (5 điểm)

- Nêu qui tắc, vẽ hình và chứng minh phép chuyển đổi nút rẽ nhánh từtrước ra sau 1 khối (5 điểm)

- Nêu qui tắc, vẽ hình và chứng minh phép chuyển đổi nút rẽ nhánh từsau ra trước 1 khối (5 điểm)

Câu 23: Khái niệm về tính ổn định của hệ liên tục tuyến tính trong miền

Trang 14

- Đưa ra dạng nghiệm tổng quỏt của phương trỡnh vi phõn của hệ (5điểm)

- Phỏt biểu định nghĩa về tớnh ổn định theo dạng của thành phần quỏ độ(5 điểm)

Cõu 24: Điều kiện ổn định của hệ liờn tục tuyến tớnh trong miền phức (20

điểm)

- Đưa ra phương trỡnh xỏc định thành phần quỏ độ theo cỏc điểm cực (5điểm)

- Tỡm điều kiện ổn định đối với một nghiệm thực (5 điểm)

- Tỡm điều kiện ổn định đối với một nghiệm phức (5 điểm)

- Phỏt biểu điều kiện ổn định, ở biờn giới ổn định và khụng ổn định (5điểm)

Cõu 25: Trỡnh bày về phương phỏp tối ưu độ lớn tổng hợp bộ điều khiển

PID (20 điểm)

- Vẽ hỡnh và xỏc định hàm truyền đạt của hệ điều khiển PID (5 điểm)

- Đưa ra hàm đặc tớnh tần số của hệ với yờu cầu trong dải tần số thấp, từ

đú nờu bản chất của phương phỏp tối ưu độ lớn (10 điểm)

- Nờu cỏc dạng đối tượng thường được ỏp dụng phương phỏp tối ưu độlớn (5 điểm)

Cõu 26: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quỏn tớnh bậc nhất theo

phương phỏp tối ưu độ lớn (20 điểm)

- Xỏc định hàm truyền đạt của hệ kớn với đối tượng quán tính bậc nhất

và bộ điều khiển tớch phõn (5 điểm)

- Tớnh toỏn modul của hàm đặc tớnh tần số (5 điểm)

- Xột trong dải tần số thấp để tỡm ra cụng thức xỏc định bộ điều khiển(5 điểm)

Trang 15

- Tổng quỏt cho đối tượng quỏn tớnh bậc n với cỏc hằng số thời giannhỏ (5 điểm)

Cõu 27: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quỏn tớnh bậc hai theo

- Xỏc định hàm truyền đạt của hệ hở với đối tượng quán tính bậc hai và

bộ điều khiển tỉ lệ - tớch phõn (5 điểm)

- Đưa hệ hở về giống với hệ hở khi đối tượng là khõu quỏn tớnh bậcnhất (5 điểm)

- Áp dụng kết quả của phương phỏp tối ưu độ lớn đối với đối tượngquỏn tớnh bậc nhất để tỡm ra cụng thức xỏc định bộ điều khiển (5 điểm)

- Tổng quỏt cho đối tượng quỏn tớnh bậc n với n-1 hằng số thời giannhỏ và 1 hằng số lớn (5 điểm)

Cõu 28: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quỏn tớnh bậc ba theo

- Xỏc định hàm truyền đạt của hệ hở với đối tượng quán tính bậc ba và

bộ điều khiển tỉ lệ - tớch phõn - vi phõn (5 điểm)

- Đưa hệ hở về giống với hệ hở khi đối tượng là khõu quỏn tớnh bậcnhất (5 điểm)

- Áp dụng kết quả của phương phỏp tối ưu độ lớn đối với đối tượngquỏn tớnh bậc nhất để tỡm ra cụng thức xỏc định bộ điều khiển (5 điểm)

- Tổng quỏt cho đối tượng quỏn tớnh bậc n với n-2 hằng số thời giannhỏ và 2 hằng số lớn (5 điểm)

Cõu 29: Trỡnh bày về phương phỏp tối ưu đối xứng tổng hợp bộ điều khiển

PID (20 điểm)

Vẽ hỡnh và xỏc định hàm truyền đạt của hệ điều khiển PID (5 điểm)

Trang 16

- Đưa ra hàm đặc tớnh tần số của hệ với yờu cầu trong dải tần sốthấp/trung bỡnh/cao, từ đú nờu bản chất của phương phỏp tối ưu đối xứng(10 điểm)

- Nờu cỏc dạng đối tượng thường được ỏp dụng phương phỏp tối ưu độlớn (5 điểm)

Cõu 26: Tổng hợp bộ điều khiển PID cho đối tượng quỏn tớnh bậc nhất (2)

theo phương phỏp tối ưu đối xứng (20 điểm)

- Xỏc định hàm truyền đạt của hệ kớn với đối tượng tớch phõn/quán tínhbậc nhất và bộ điều khiển tỷ lệ/tớch phõn (5 điểm)

- Tớnh toỏn modul của hàm đặc tớnh tần số (5 điểm)

- Xột trong dải tần số thấp/trung bỡnh/cao để tỡm ra cụng thức xỏc định

bộ điều khiển (5 điểm)

- Tổng quỏt cho đối tượng quỏn tớnh bậc n với cỏc hằng số thời giannhỏ (5 điểm)

Cõu 31: Xỏc định hàm truyền đạt từ mụ hỡnh trạng thỏi (20 điểm)

- Đưa ra mụ hỡnh trạng thỏi ban đầu của hệ SISO (5 điểm)

- Biến đổi và rỳt ra cụng thức tớnh hàm truyền đạt từ cỏc ma trận của

mụ hỡnh trạng thỏi (10 điểm)

- Đưa ra cụng thức tổng quỏt cho hệ MIMO (5 điểm)

Cõu 32: Trỡnh bày tiờu chuẩn Kalman về tớnh điều khiển được, cho vớ dụ (20

Trang 17

- Phát biểu và đưa ra công thức của tiêu chuẩn Kalman về tính quan sátđược (10 điểm)

- Trình bày ví dụ về xác định tính quan sát được của hệ theo tiêu chuẩnKalman (10 điểm)

Câu 34: Trình bày về phương pháp tổng hợp bộ điều khiển modal (20 điểm)

- Nêu khái niệm về điều khiển modal (5 điểm)

- Trình bày về phương pháp tổng hợp bộ điều khiển phản hồi trạng thái(5 điểm)

- Xác định bộ điều khiển modal theo các điểm cực mong muốn (10điểm)

Câu 35: Trình bày về phương pháp tổng hợp bộ điều khiển tối ưu dạng toàn

Tìm hàm truyền đạt của từng hệ con (10 điểm) sau đó bằng tích của chúng(10 điểm)

Tìm hàm truyền đạt của từng hệ con (10 điểm) sau đó tính bằng mạch phảnhồi (10 điểm)

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	450,5 KB