Đáp án đề thi cuối học kỳ II năm học 2017-2018 môn Điều khiển tự động cung cấp cho người đọc nội dung đề thi và bài giải chi tiết 4 câu hỏi trong đề thi. Đề thi giúp cho các bạn sinh viên nắm bắt được cấu trúc đề thi, dạng đề thi chính để có kế hoạch ôn thi một cách tốt hơn.
Trang 1TR ƯỜ NG ĐH S PH M K Ư Ạ Ỹ
THU T TPHCM Ậ
KHOA C KHÍ CH T OƠ Ế Ạ
MÁY
B MÔN C ĐI N TỘ Ơ Ệ Ử
Đ THI CU I K HK 2NĂM H C 20172018Ề Ố Ỳ Ọ
Môn: ĐI U KHI N T Đ NGỀ Ể Ự Ộ
Mã môn h c: AUCO330329ọ
Đ sề ố 01,Đ thi có ề 06 trang
Th igian: 75phút.ờ
Được phép s d ng tài li u, đử ụ ệ ược phép s d ng máy tính ử ụ
xách tay (laptop) nh ng không đư ược k t n i m ng, wifi, 3G, ế ố ạ
Ch ký giám th 1ữ ị Ch ký giám th 2ữ ị
Đi m và ch kýể ữ
CB ch m thi th ấ ứ
H và tên:ọ
Mã s SV:ố
S TT:ố Phòng thi:
Câu 1: (3,5đi m) Cho mô hình b gi m xóc c a ôtô nh hình:ể ộ ả ủ ư
m : kh i lố ượng [kg]
b : h s ma sát nh t [N.s/m] ệ ố ớ
k : đ c ng lò xo [N/m] ộ ứ
Tín hi uv ào: lệ ượng di đ ng r(t) [m]ộ
Tín hi u ra: lệ ượng di đ ng y(t) [m]ộ
V i m=1[kg], b=8[N.s/m], k=17 [N/m].ớ
a Hãy vi t phế ương trình vi phân mô t h th ng? (0,5đ)ả ệ ố
b Hãy thành l p hàm truy n mô t h th ng? (0,5đ)ậ ề ả ệ ố
c Xác đ nh các đi m c c (poles) c a h th ng? (0,5đ)ị ể ự ủ ệ ố
Trang 2e Vi t phế ương trình đ c tr ng c a h th ng? (0,5đ)ặ ư ủ ệ ố
f Gi s tác đ ng đ u vào r(t)=0.02[m]. Hãy tìm đáp ng quá đ c a h th ng? (1,0đ)ả ử ộ ầ ứ ộ ủ ệ ố
M u s Y(s) có nghi m ph cẫ ố ệ ứ
Câu 2: (3đi m) Cho h th ng h i ti p âm có hàm truy n h h Gể ệ ố ồ ế ề ệ ở h(s) v i bi u đ Bodeớ ể ồ
h h sau:ệ ở
-60
-40
-20
0
20
40
-180
-135
-90
-45
0
Bode Diagram
Frequency (rad/s)
a Xác đ nh ị (b ng cách v tr c ti p trên đ th ) ằ ẽ ự ế ồ ị đ d tr biên(n ucó)? Cho bi t giá tr ?ộ ự ữ ế ế ị (0,75đ)
GM= ho c GM>0ặ
b Xác đ nh ị (b ng cách v tr c ti p trên đ th ) ằ ẽ ự ế ồ ị đ d tr pha (n u có)? Cho bi t giá ộ ự ữ ế ế
tr ? (0,75đ)ị
c H th ng kín có n đ nh không? Gi i thích lý do? (0,75đ)ệ ố ổ ị ả
H th ng kín n đ nh vì h h có đ d tr biên và đ d tr pha đ u dệ ố ổ ị ệ ở ộ ự ữ ộ ự ữ ề ương
Trang 3d.Nh n xét gì v bi u đ Bode biên và Bode pha n u m c n i ti p h h Gậ ề ể ồ ế ắ ố ế ệ ở h(s) v i ớ
khâu t l Gỉ ệ 2(s)=100? (0,75đ)
Bi u đ Bode pha gi nguyên.ể ồ ữ
Toàn b bi u đ Bode biên s độ ể ồ ẽ ược nâng lên 1 kho ng là ả
Câu 3: (3,5đi m) Xét đ i tể ố ượng là đ ng c đi n m t chi u kích t đ c l p có hàm ộ ơ ệ ộ ề ừ ộ ậ
truy n:ề
V i u: đi n áp đ t vào ph n ng [V]ớ ệ ặ ầ ứ
là v n t c góc c a đ ng c [vòng/phút]ậ ố ủ ộ ơ
B đi u khi n độ ề ể ượ ử ục s d ng làb PID.ộ
a V i thi t b đi u khi n là b PID, hãy thành l p s đ kh i h th ng đi u khi n h i ti p âm đ n vớ ế ị ề ể ộ ậ ơ ồ ố ệ ố ề ể ồ ế ơ ị
v i ngõ ra là v n t c góc. V n t c góc mong mu n là 200[vòng/phút]? Ghi chú rõ ký hi u, b n ch tớ ậ ố ậ ố ố ệ ả ấ
v t lý và giá tr (n u có) c a t ng tín hi u trên s đ kh i c a h th ng? (0,75đ)ậ ị ế ủ ừ ệ ơ ồ ố ủ ệ ố
b. V i tín hi u đ t đ u vào c a h là 200[vòng/phút], ch n Kớ ệ ặ ở ầ ủ ệ ọ P=20, KI=96, KD=1. Tìm đáp ng và sai s xác l p c a h ?(1,25đ)ứ ố ậ ủ ệ
a)Tìm đáp ng quá đ và sai s xác l p.ứ ộ ố ậ
Hàm truy n b PID:ề ộ
0.5
Hàm truy n m ch h :ề ạ ở
Hàm truy n c a h th ng :ề ủ ệ ố
N u r(t)=1(t) thì nhế ả Laplace c a đáp ng quá đ :ủ ứ ộ
M u s c a Y(s) có 3 nghi m s= 0 ; s= 21 ; s= 24 ẫ ố ủ ệ
Nên có th phân tích:ể
Trang 4Đáp ng quá đ :ứ ộ
r(t)=200 →
0.25
Sai s xác l p:ố ậ
c. Ch n Kọ P=20, KD=1. Tìm mi n bi n thiên c a Kề ế ủ I đ h th ng luôn n đ nh. (1,0đ)ể ệ ố ổ ị
Phương trình đ c tính c a h : ặ ủ ệ
B ng Routh :ả
42KI
Theo tiêu chu n Routh, đi u ki n c n và đ đ h th ng n đ nh là các h s c t ẩ ề ệ ầ ủ ể ệ ố ổ ị ệ ố ở ộ
th nh t c a b ng Routh đ u dứ ấ ủ ả ề ương. T c là:ứ
Trang 5d. Mu n đáp ng có đ v t l 10% thì ta c n thay đ i thông s b PID nh th nào?ố ứ ộ ọ ố ầ ổ ố ộ ư ế
(0,5đ)
Hàm truy n đ t tề ạ ương đương t ng quát c a h th ng có d ng:ổ ủ ệ ố ạ
Gi s ch n Kả ử ọ D = 0; KI = 3KP, hàm truy n đ t c a h th ng tr thành:ề ạ ủ ệ ố ở
Đ i chi u v i d ng khâu b c 2 chu n ố ế ớ ạ ậ ẩ
Suy ra: và
Đ v t l khi đó là: POT = ộ ọ ố Suy ra: KI = 1,09 và do đó KP = 3,27
V y các thông s c a b PID có th ch n b ng: Kậ ố ủ ộ ể ọ ằ D = 0; KI = 1,09; KP = 3,27
Ghi chú:Cán b coi thi không đ ộ ượ c gi i thích đ thi ả ề
Chu n đ u ra c a h c ph n (v ki n th c)ẩ ầ ủ ọ ầ ề ế ứ N i dungộ
ki m traể
[G2.1,G2.2]: Xây d ng đự ược các d ng mô hình toán c a ph n t và hạ ủ ầ ử ệ
th ng đi u khi n liên t c. Tính toán và bi u di n đố ề ể ụ ể ễ ược đ c tính th iặ ờ
gian và đ c tính t n s ặ ầ ố
Câu 1
[G2.3]:Phân tích được bi u đ Bode, gi i thích để ồ ả ược các khái ni m liênệ
[G1.2,G2.4]:Trình bày được c u trúc c b n c a h th ng đi u khi n tấ ơ ả ủ ệ ố ề ể ự
đ ng. ộ Bi t cách tính toán ế các thông s ch t lố ấ ượng đáp ng quá đ ứ ộ Câu 3