›
›

Đề thi kiểm tra học kỳ môn Cơ sở điều khiển tự động (Có đáp án)

Download
Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.HCM  
Khoa Ñieän – Ñieän Töû  
Boä moân ÑKTÑ  
ÑEÀ THI KIEÅM TRA HOÏC KYØ  
Moân: Cô sôû ñieàu khieån töï ñoäng  
Lôùp: DD00 Ngaøy thi: 12/06/2004  
Thôøi gian laøm baøi: 90 phuùt (SV ñöôïc pheùp xem taøi lieäu)  
---o0o---  
Baøi 1: (2.5 ñieåm) Cho heä thoáng ñieàu khieån coù sô ñoà khoái ôû hình 1:  
K
C(s)  
G(s)   
R(s)  
G(s)  
(s 1)2 (s 4)  
GC(s)  
+
Hình 1  
(chuù yù G(s) coù cöïc keùp)  
1. Haõy veõ QÑNS cuûa heä thoáng khi GC (s) 1 vaø K 0   , xaùc ñònh Kgh. (1ñieåm).  
2. Neáu muoán sai soá ñoái vôùi tín hieäu vaøo laø haøm naác baèng 0 thì GC (s) coù theå laø boä ñieàu khieån  
naøo (sôùm pha, treå pha, sôùm treå pha, P, PI, PD hay PID)? Taïi sao? (0.5 ñieåm)  
3. Cho K 10, GC (s) laø boä ñieàu khieån PI. Haõy thieát keá GC (s) sao cho heä thoáng sau khi hieäu  
chænh coù caëp cöïc phöùc s1*,2  0.5 j0.5(1 ñieåm).  
Baøi 2: (2.5 ñieåm) Cho heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä coù sô ñoà khoái ôû hình 1. Bieát raèng loø nhieät coù  
2e5s  
haøm truyeàn laø  
, bieåu ñoà Bode cuûa loø nhieät cho keøm theo ñeà thi.  
G(s)   
20s 1  
. Döïa vaøo bieåu ñoà Bode cuûa loø nhieät haõy veõ bieåu ñoà Bode cuûa heä hôû, xaùc ñònh ñoä  
1.  
GC (s) 5  
döï tröõ bieân vaø ñoä döï tröõ pha, töø ñoù haõy cho nhaän xeùt veà tính oån ñònh cuûa heä kín (1 ñieåm).  
Ts 1  
Ts 1  
2.  
. Haõy thieát keá  
sao cho heä thoáng sau khi hieäu chænh coù ñoä döï tröõ bieân  
GC (s)  
GC (s) 5  
laø 8dB vaø ñoä döï tröõ pha laø 450. Veõ bieåu ñoà Bode cuûa heä thoáng sau khi hieäu chænh (1.5 ñieåm).  
Baøi 3: (2.5 ñieåm) Cho ñoái töôïng ñieàu khieån coù haøm truyeàn nhö sau:  
10(s 1)  
(s2 4s 5)  
G(s)   
1. Haõy thaønh laäp phöông trình traïng thaùi moâ taû ñoái töôïng treân (1 ñieåm)  
2. Haõy thieát keá boä ñieàu khieån hoài tieáp traïng thaùi sao cho heä thoáng kín coù caùc cöïc taïi  
6 j6 (1.5 ñieåm)  
Baøi 4: (2.5 ñieåm) Cho heä thoáng ñieàu khieån rôøi raïc coù sô ñoà khoái ôû hình 2.  
Ke0.1s  
s
C(s)  
R(s)  
+
G(s)  
ZOH  
G(s)   
T=0.1sec  
Hình 2  
1. Tìm ñieàu kieän cuûa K ñeå heä kín oån ñònh. (1.5 ñieåm)  
2. Cho K=5, tính c(k) (k=1,..,5) khi tín hieäu vaøo laø haøm doác ñôn vò , tính sai soá xaùc laäp. (1 ñieåm)  
Heát  
Hoï vaø teân SV:  
Maõ soá SV:  
Bode Diagram  
30  
20  
10  
0
-10  
-20  
0
-90  
-180  
-270  
-360  
10-3  
10-2  
10-1  
100  
Frequency (rad/sec)  
Ñaùp aùn  
Baøi 1:  
Root Locus  
6
1. Cöïc: p1  1, p2  1, p2  4  
Zero: khoâng coù.  
Tieäm caän: OA=2, , /3  
Ñieåm taùch nhaäp: 1  
4
2
Giao ñieåm vôùi truïc aûo: j3  
0
Heä soá khueách ñaïi giôùi haïn: Kgh 50  
2. GC (s) coù theå laø PI hay PID vì muoán  
heä kín voâ sai ñoái vôùi haøm naác thì heä hôû  
phaûi coù ít nhaát 1 khaâu tích phaân lyù töôûng.  
-2  
-4  
KI  
3. GC (s) KP   
-6  
-10  
-8  
-6  
-4  
-2  
0
2
s
Real Axis  
Phöông trình ñaëc tröng sau khi hieäu chænh  
1GC (s)G(s) 0  
KI  
s
KI  
s
10  
10  
1K   
0  
1K   
0  
P
P
2
2
(s 1) (s 4)  
(s 1) (s 4)  
s4 6s3 9s2 (4 10KP )s 10KI 0  
(*)  
Caëp nghieäm mong muoán laø: s1*,2  0.5 j0.5  
(*) phaûi coù nghieäm s1*,2 neân:  
(0.5 j0.5)4 6(0.5 j0.5)3 9(0.5 j0.5)2 (4 10KP )(0.5 j0.5) 10KI 0  
0.75 j 5K p j5K p 10KI 0  
j j5K 0  
K 0.2  
p
p
0.75 5K 10K 0  
KI 0.175  
p
I
Baøi 2:  
1. Haøm truyeàn hôû: Gh (s) 5.G(s)  
.
Bieåu ñoà Bode bieân ñoä naâng leân moät ñoaïn 20lg5 14dB, bieåu ñoà Bode pha khoâng ñoåi.  
Theo bieåu ñoà Bode, ta coù  
c 0.5 rad/sec;  
L() 5dB;  
GM  L()  5  
0.35 rad/sec;  
(c )  2250  
M 180 (c ) 1800 2250  450 ;  
;
;
Keát luaän: Heä kín khoâng oån ñònh do M 0  
2. GC (s) laø khaâu hieäu chænh treå pha.  
.
(Neáu GC (s) laø khaâu sôùm pha thì goùc pha caàn buø laø max M * M 95, khoâng theå  
ñöôïc vì goùc pha coù theå buø toái ña laø 900).  
*
0
Taàn soá caét môùi xaùc ñònh bôûi: (C )  180 M  180 45 5  130  
.
Theo ñoà thò suy ra: C 0.2 rad/sec  
döïa vaøo ñieàu kieän: 20lg L(C ).  
Xaùc ñònh  
Theo ñoà thò: L(C ) 8 dB. Suy ra 10(8/ 20) 0.4  
.
1
1
Taàn soá gaõy  
 C . Choïn  
0.02 rad/sec. Suy ra T 50  
T  
T  
T 50  
T   
125  
0.4  
50s 1  
125s 1  
G (s) 5  
Vaäy  
.
C
Bode Diagram  
30  
20  
10  
0
-10  
-20  
0
-90  
-180  
-270  
-360  
10-3  
10-2  
10-1  
100  
Frequency (rad/sec)  
Baøi 3:  
1. Phöông trình traïng thaùi:  
x(t) Ax(t) Bu(t)  
c(t) Dx(t)  
trong ñoù:  
0
1
10  
A   
B   
D   
1 0  
5 4  
30  
2. K   
k1 k2  
Phöông trình ñaëc tröng cuûa heä kín:  
det(sI A BK) 0  
s 0  
0
1
10  
   
   
det  
k1 k2  
0  
   
   
0 s  
5 4  
30  
   
   
(s 10k )  
(110k )   
1
2
det  
0  
(5 30k1) (s 4 30k2 )  
s2 (4 10k1 30k2 )s (10k1 50k2 5) 0 (1)  
Phöông trình ñaëc tröng mong muoán:  
(s 6 j6)(s 6 j6) 0  
s2 12s 72 0  
(2)  
So saùnh (1) vaø (2) suy ra:  
k  8.05  
4 10k 30k 12  
1
1
2
k  2.95  
k 50k2 5 72  
2  
1  
Baøi 4:  
1. G(z)   
0.1K  
z(z 1)  
Phöông trình ñaëc tröng:  
1G(z) 0  
w 1  
0.1K  
1  
0  
z2 z 0.1K 0  
z(z 1)  
Ñoåi bieán: z   
, suy ra  
w 1  
2
w 1  
w 1  
w 1  
w 1  
0.1K 0   
0.1Kw2 (2 0.2K)w (2 0.1K) 0  
Ñieàu kieän ñeå heä thoáng oån ñònh:  
0.1K 0  
(2 0.2K) 0  
2 0.1K 0  
0 K 10  
2. K=5:  
0.5  
0.5  
z(z 1)  
Gk (z)   
z2 z 0.5  
0.5  
1  
z(z 1)  
C(z) R(z)Gk (z)   
Tz  
0.5  
0.05z  
(z 1)2 (z2 z 0.5) z4 3z2 3.5z2 2z 0.5  
(13z1 3.5z2 2z3 0.5z4 )C(z) 0.05z3  
c(k) 3c(k 1) 3.5c(k 2) 2c(k 3) 0.5c(k 4) 0.05(k 3)  
c(0) 0  
;
c(1) 0  
;
c(2) 0  
;
c(3) 0.05  
;
c(4) 0.15  
;
c(5) 0.275;…  
Bieåu thöùc sai soá:  
G(z)  
R(z)  
1G(z)  
E(z) R(z) C(z) R(z) 1  
1G(z)  
Sai soá xaùc laäp  
0.1  
(z 1)2  
exl lim(1z1)E(z) lim(1z1)  
z1  
z1  
0.5  
1  
z(z 1)  
exl 0.2  
doc 6 trang baolam 21260 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Đề thi kiểm tra học kỳ môn Cơ sở điều khiển tự động (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docde_thi_kiem_tra_hoc_ky_mon_co_so_dieu_khien_tu_dong_co_dap_a.doc