Mời các bạn cùng tham khảo đáp án đề thi cuối học kỳ II năm học 2018-2019 môn Điều khiển tự động dưới đây để có thêm tài liệu tham khảo cũng như củng cố kiến thức trước khi bước vào kì thi. Cùng tham khảo và giải đề thi để ôn tập kiến thức và làm quen với cấu trúc đề thi.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
-
ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 2 NĂM HỌC
Môn: Điều Khiển Tự Động
Mã môn học: AUCO330329
Đề số: 01 Đề thi có 2 trang
Thời gian: 90 phút
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu và máy vi tính nhưng không được kết nối wifi, 3G, Internet,
và không sử dụng điện thoai di động
ĐÁP ÁN Môn Thi: Điều Khiển Tự Động
Câu 1: <2,5 điểm>
Sơ đồ tương đương:
- Biến đổi đúng quy tắc đại số sơ đồ khối (0,25đ)
- Có đóng khung các khối (0,25đ)
0,25 0,25
Xét hệ G1 // mạch đơn vị :
Xét hệ (Gtd1 nối tiếp G2) // G5 :
0,25
0,25
Xét hệ hồi tiếp âm đơn vị G3 – G2H1:
3 td3
3 2 1
G G
1 G G H
0,25
Xét hệ hồi tiếp G4 – H2:
4
td 4
G G
1 G H
0,25
G2
G1
G2H1
Trang 2CÂU 2
(2,5
điểm)
a Giả sử tín hiệu nhiễu d(t)=0, tìm hàm truyền giữa ngõ ra y(t) và tín hiệu vào r(t)
2
( ) ( ) ( )
( ) 1 ( ) ( )
2 5
( )
1 5
2 5 ( )
c R
c
R
R
G s G s
Y s
s
Y s
s
Y s
0,25
0,5
0,25
và tín hiệu nhiễu d(t)
0,25
0,5
Hàm truyền của hệ thống cũng là hàm truyền hệ nối tiếp:
td td2 td3 td4
G G G G
td 1 2 2 5
2 3 1 4 2
1 G G H 1 G H
0,25
0,25
td
G
Sinh viên có thể có các cách giải khác nhau và cũng sẽ được tính
điểm theo từng bước làm đúng như đáp án trên
Trang 3
2
( ) 1 ( ) ( )
( )
1 5
( )
D
c
R
R
s
Y s
0,25
c Giả sử tín hiệu ngõ vào r(t)=1(t) và d(t)=0,05 x 1(t), tìm tín hiệu ra y(t)
2
( ) ( ) ( )
( )
12 8
R D
Y S
0,25
0,25
Câu 3 (2,50 điểm)
A Tìm hàm truyền hệ thống kín
Hàm truyền hệ thống kín
G (s)
1 G(s) s 15s 50s K
Phương trình đặc tính của hệ thống
s 15s 50s K 0
0,25
Vẽ quỹ đạo nghiệm số:
G(s) có ba cực là p1 = 0 ; p2 = 5; p2 = 10 và không có zero 0,25
Quỹ đạo nghiệm hệ kín gồm ba nhánh xuất phát từ các cực khi K=0
Khi K, ba nhánh tiến tới theo các tiệm cận xác định bởi:
0,25
Trang 4Góc giữa các tiệm cận và trục thực
Giao điểm giữa các tiệm cận và trục thực có hoành độ:
(0 5 10) 0
5
3 0
o
poles zeros R
n m
0,25
QĐN đối xứng qua trục thực
Xác định điểm tách của QĐN
Viết lại phương trình đặc tính :
s 15s 50s K 0 3 2
Từ phương trình đặc tính suy ra: dK 2
(3s 30s 50)
ds
Do đó: (3s2 30s 50) 0
Giải ra ta được hai nghiệm s1 = 7.87 và s2 = 2.11
Chỉ có nghiệm s2 phù hợp là điểm tách vì thoả điều kiện tổng số cực
và zero bên phải nó là một số lẻ
0,25
Giao điểm của QĐN với trục ảo:
Thay s = j vào phương trình đặc tính ta được:
2 3
50 0
0; K 0
50 ; K 750
Vậy các giao điểm cần tìm là s j 50 j7, 07
0,25
Đồ thị của QĐN:
- Vẽ đúng biên dạng quỹ đạo nghiệm số
- Đặt đúng các giá trị trên quỹ đạo nghiệm số
0,25
i
(2i 1) (2i 1)
5
; ;
dK 0
ds
Trang 50 K 750 Hệ thống không ổn định
K 750 Hệ thống ở biên giới ổn định
K 750 Hệ thống ổn định
0,25
Câu 4
(2,5
điểm)
a) Tìm hàm truyền của hệ thống
Hàm truyền bộ PID:
0,25
Hàm truyền mạch chính:
2 PID
PID
h
h
G (s) G (s).G(s)
6(s 7)
G (s) G (s).G(s)
s(s 17)
0,25
Hàm truyền kín của hệ thống :
Real Axis (seconds-1)
-1 )
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 -25
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
System: ht Gain: 751 Pole: 0.00179 - 7.07i Damping: -0.000253 Overshoot (%): 100 Frequency (rad/s): 7.07
Trang 62 PID
k
G (s).G(s)
G (s)
R(s) 1 G (s).G(s) s 23s 42
0,25
b) Tìm đáp ứng quá độ và sai số xác lập e() của hệ thống
Ảnh Laplace của đáp ứng quá độ:
k k
G (s) 6(s 7) Y(s) R(s)G (s)
s s s 23s 42
Mẫu số của Y(s) có 3 nghiệm s= 0 ; s= -2 ; s= -21
Y(s)
s(s 2)(s 21) s s 2 s 21
6(s 7)
s 23s 42
2
6(s 7) 15
A lim (s 2)Y(s) lim
s(s 21) 19
0,25
0,25
3
6(s 7) 4
A lim (s 21)Y(s) lim
s(s 2) 19
0,25
s 19(s 2) 57(s 21)
Đáp ứng quá độ: y(t) L [Y(s)] 11 15e 2t 4 e 21t
0,25
Sai số xác lập:
t
e( ) r( ) y( ) 1 lim y(t) 1 1 0