Cơ Sở Tự Động (Fundamentals Of Automatic Control) Đề thi Bài giảng Bài tập

Giới thiệu, nội dung môn học

Môn học trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản để phân tích và tổng hợp hệ thống điều khiển kỹ thuật trong miền thời gian và miền tần số bằng công cụ toán học. Sinh viên được hướng dẫn xét các hệ thống trong miền liên tục và miền rời rạc, nhưng tập trung chủ yếu là các vấn đề trong miền liên tục. Môn học thuộc lĩnh vực lý thuyết điều khiển, và là những cơ sở cơ bản nhất của lý thuyết hệ thống điều khiển được ứng dụng cho kỹ thuật. Các phương pháp được đề cập đến để phân tích và tổng hợp hệ thống là phương pháp kinh điển và phương pháp không gian trạng thái. Sinh viên được làm quen với phương pháp sử dụng phần mềm Matlab dùng để mô phỏng và tổng hợp hệ thống PHẦN I. HỆ THỐNG ĐKTĐ TUYẾN TÍNH LIÊN TỤC Chương 1: Mô tả toán học hệ thống ĐKTĐ liên tục LT6 1.1. Khái niệm chung 1.1.1. Sơ đồ khối hệ thống ĐKTĐ điển hình. 1.1.2. Nguyên tắc xây dựng và phân loại hệ thống ĐKTĐ 1.2. Các phương pháp mô tả toán học hệ thống ĐKTĐ. 1.2.1. Hàm truyền đạt 1.2.2. Hệ phương trình trạng thái 1.2.3. Mối quan hệ giữa các phương pháp mô tả 1.3. Các quy tắc biến đổi sơ đồ khối 1.4. Graph tín hiệu Chương 2: Đặc tính của các khâu cơ bản và của hệ thống ĐKTĐ liên tục LT3 2.1. Khái niệm chung 2.2. Đặc tính tần số 2.3. Đặc tính thời gian 2.4. Các khâu động học cơ bản 2.4.1. Khâu nguyên hàm 2.4.1. Khâu tích phân 2.4.2. Khâu vi phân 2.4.3. Khâu trễ. Chương 3: Khảo sát tính ổn định của hệ thống ĐKTĐ liên tục LT6 3.1. Khái niệm chung 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 3.2.1. Điều kiện cần 3.2.2. Tiêu chuẩn Routh 3.2.3. Tiêu chuẩn Hurwitz 3.3. Tiêu chuẩn ổn định tần số 3.3.1. Tiêu chuẩn Mikhailov 3.3.2. Tiêu chuẩn Nyquyst 3.4. Phương pháp quỹ đạo nghiệm số 3.5. Phương pháp phân chia miền D 3.6. Độ dự trữ ổn định Chương 4: Khảo sát chất lượng hệ thống ĐKTĐ liên tục LT3 4.1. Khái niệm chung 4.2. Tiêu chuẩn tích phân 4.3. Đánh giá chất lượng quá trình quá độ 4.4. Đánh giá chất lượng quá trình xác lập Chương 5: Tổng hợp hệ thống ĐKTĐ liên tục LT6 5.1. Khái niệm chung 5.2. Các phương pháp hiệu chỉnh hệ thống 5.2.1. Hiệu chỉnh nối tiếp 5.2.2. Hiệu chỉnh song song dạng phản hồi phụ 5.2.3. Hiệu chỉnh hỗn hợp 5.3. Các bộ điều khiển chuẩn 5.3.1. Bộ điều khiển P 5.3.2. Bộ điều khiển I 5.3.3. Bộ điều khiển PI 5.3.4. Bộ điều khiển PD 5.3.5. Bộ điều khiển PID 5.4. Tổng hợp hệ thống tuyến tính trong không gian trạng thái 5.5.1. Tính điều khiển được 5.5.2. Tính quan sát được PHẦN II. HỆ THỐNG ĐKTĐ TUYẾN TÍNH RỜI RẠC Chương 6: Mô tả toán học hệ thống ĐKTĐ rời rạc LT6 6.1. Giới thiệu chung 6.2. Sơ đồ khối 6.3. Mô tả toán học hệ thống rời rạc tuyến tính 6.3.1. Biến đổi Z 6.3.2. Mô tả toán học bằng phương trình sai phân 6.3.3. Mô tả trong không gian trạng thái 6.3.4. Quan hệ giữa các phương pháp mô tả 6.4. Hàm truyền đạt trong hệ rời rạc 6.4.1. Hàm truyền đạt của hệ hở 6.4.2. Hàm truyền đạt của hệ kín Chương 7: Phân tích và thiết kế hệ thống ĐKTĐ rời rạc LT7/KT2 7.1. Khái niệm chung 7.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 7.2.1. Phương pháp biến đổi song tuyến tính 7.2.2. Tiêu chuẩn Jury 7.3. Tiêu chuẩn ổn định tần số 7.3.1. Tiêu chuẩn nguyên lý góc quay 7.3.2. Tiêu chuẩn Nyquyst 7.4. Đánh giá chất lượng hệ thống ĐKTĐ rời rạc tuyến tính 7.4.1. Chất lượng hệ thống rời rạc ở quá trình quá độ 7.4.2. Chất lượng hệ thống rời rạc ở quá trình xác lập 7.5. Các phương pháp tổng hợp hệ thống rời rạc kín 7.5.1. Tổng hợp hệ thống dựa trên phương trình sai phân 7.5.2. Thiết kế hệ thống rời rạc trong không gian trạng thái 7.5.3. Tổng hợp bộ điều khiển PID số 7.6. Tổng hợp bộ điều khiển có độ ổn định vô hạn

Kết quả cần đạt được

Kiến thức: Phân tích và tổng hợp hệ thống điều khiển kỹ thuật trong miền thời gian và miền tần số bằng công cụ toán học Kỹ năng: Tổng hợp và thiết kế các hệ thống điều khiển trên lý thuyết và mô phỏng bằng phần mềm Matlab Thái độ, chuyên cần: Kiến thức: Lý thuyết điều khiển tự động kinh điển Kỹ năng nhận thức: Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển Kỹ năng chuyên môn: 1. Khái niệm về hệ thống điều khiển vòng hở và vòng kín 2. Xây dựng hàm truyền và phương trình trạng thái mô tả hệ thống điều khiển liên tục và rời rạc; 3. Tính hàm truyền tương đương của hệ thống dùng phương pháp đại số sơ đồ khối và sơ đồ dòng tín hiệu; 4. Phân tích đặc tính động học của hệ thống điều khiển trong miền thời gian và miền tần số; 5. Đánh giá tính ổn định của hệ thống điều khiển; 6. Đánh giá chất lượng quá độ và xác lập của hệ thống điều khiển; 7. Đánh giá tính điều khiển được và quan sát được của hệ thống điều khiển; 8. Thiết kế bộ điều khiển sớm pha, trể pha, sớm trể pha dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số, đặc tính tần số. 9. Thiết kế bộ điều khiển PID dùng phương pháp đặc tính tần số, Zeigler-Nichols. 10. Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái dùng phương pháp phân bố cực. Kỹ năng chuyển đổi 1. Sử dụng phần mềm Matlab trong phân tích và thiết kế hệ thống tự động 2. Khả năng nghiên cứu về lý thuyết điều khiển tự động

Tài liệu tham khảo

Học liệu bắt buộc: Sách, giáo trình chính: Bài giảng Cơ sở điều khiển tự động – Vũ Anh Đào – Đặng Hoài Bắc - 1/2009 Học liệu tham khảo: Lý thuyết Điều khiển tự động, Phạm Công Ngô, NXB KHKT, 2001 Cơ sở Lý thuyết điều khiển tự động, Nguyễn Văn Hoà, NXB KHKT, 2001. Học liệu bổ trợ Lý thuyết Điều khiển tự động thông thường và hiện đại, Nguyễn Thương Ngô, NXB KHKT, 2005. Automatic Control Systems, Benjamin C. Kuo, Prentice - Hall International Editions, Seventh Edition 1995. Modern Control Engineering, Katsuhiko Ogata, Prentice-Hall, 1990.