Đang tải... (xem toàn văn)
Câu 1:Khái niệm HTĐKTĐ phi tuyến?Đặc điểm của các HTĐKTĐ phi tuyến?Phương trình tĩnh,đặc tính tĩnh của khâu rơ le 2 vị trí không có trễ và khâu rơ le 3 vị trí không có trễ. Trả lời: Khái niệm: HTĐKTĐ chỉ cần có một phần tử có đặc tính tĩnh phi tuyến được gọi là HTĐKTĐ phi tuyến. HTĐKTĐ phi tuyến tồn tại dưới 2 hình thức: • Các khâu phi tuyến có sẵn trong HTĐKTĐ đã được xem là tuyến tính • Các khâu phi tuyến được người thiết kế đưa vào nhằm đạt đc một chế độ hay chất lượng mong muốn
Câu 1:Khái niệm HTĐKTĐ phi tuyến?Đặc điểm HTĐKTĐ phi tuyến?Phương trình tĩnh,đặc tính tĩnh khâu rơ le vị trí trễ khâu rơ le vị trí trễ Trả lời: Khái niệm: HTĐKTĐ cần có phần tử có đặc tính tĩnh phi tuyến gọi HTĐKTĐ phi tuyến HTĐKTĐ phi tuyến tồn hình thức: • • Các khâu phi tuyến có sẵn HTĐKTĐ xem tuyến tính Các khâu phi tuyến người thiết kế đưa vào nhằm đạt đc chế độ hay chất lượng mong muốn Đặc điểm: HTĐKTĐ phi tuyến có đặc điểm sau: Có khả xuất hiện tượng tự dao động • Trạng thái hệ thống phụ thuộc vào tham số cấu trúc mà phụ thuộc điều kiện đầu • Không áp dụng nguyên lý xếp chồng • Không có phương pháp nghiên cứu quán mà tùy thuộc vào hệ thống cụ thể mà có phương pháp riêng Khâu rơ le vị trí không trễ • B, x > y ( x) = − B, x < Khâu rơ le vị trí không trễ B, x > a y ( x ) = 0, −a ≤ x ≤ a − B, x < − a Câu 2:Trình bày ưu,nhược điểm phương pháp tuyến tính hóa điều hòa? Các giai đoạn nghiên cứu HTĐKTĐ phi tuyến phương pháp tuyến tính hóa điều hòa điều kiện áp dụng?HST tương đương khâu phi tuyến Trả lời: + Ưu điểm: Nó áp dụng với hệ thống bậc thấp bậc cao + + + + Do sử dụng phương pháp tích phân miền tần số hệ thống tuyến tính nên dễ dàng áp dụng cho phép đánh giá tham số chuyển động hệ thống Nó áp dụng tương đối dễ dàng phần tử phi tuyến cứng có HTĐKTĐ Nhược điểm: Thể chỗ phương pháp tính toán gần đúng.Nó phân tích không xác kết hệ thống không thỏa mãn điều kiện chắn Chỉ giới hạn sử dụng số hệ thống định gặp khó khăn hệ thống có nhiều khâu phi tuyến Các giai đoạn nghiên cứu: Giai đoạn 1:thay khâu phi tuyến hệ thống khâu tuyến tính tương đương,có HST phụ thuộc vào tham số chuyển động hệ thống;bằng cách ta nhận HST hệ thống tuyến tính hóa điều hòa Giai đoạn 2:bằng phương pháp lý thuyết điều khiển tự động tuyến tính,tìm chuyển động hệ thống tuyến tính hóa điều hòa Điều kiện áp dụng phương pháp tuyến tính hóa điều hòa: + + Khâu phi tuyến tạo tín hiệu có hài bậc trội hài bậc hai trở lên thành phần chiều Phần tuyến tính có tính chất lọc thấp tần:loại bỏ hài bậc cao HST tương đương khâu phi tuyến: Wtd ( s, A, ξ , ω ) = Y ( s) X ( s) = a ( A, ω ) + ω −1 ( s − ξ ) b ( A, ω ) Câu 3:Phân tích tính ổn định tự dao động xác định biên độ,tần số dao động HTĐKTĐ phi tuyến phương pháp áp dụng tiêu chuẩn ổn định Mikhailop phương pháp áp dụng tiêu chuẩn Nyquist? Trả lời: Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn ổn định Mikhailop: Đối với HTĐKTĐ phi tuyến có bậc không lớn 4,có thể xác định tính ổn định tự dao động,biên độ,tần số dao động tiêu chuẩn ổn định Mikhailop[6, 10] thay khâu phi tuyến khâu tuyến tính với HST tương đương Phương pháp thực qua bước sau: + Tìm véc tơ đặc trưng hệ thống kín tách thành phần thực Wtd ( A ) U ( A, ω ) V ( A, ω ) phần ảo D ( jω , A ) = U ( + A, ω ) + jV ( A, ω ) Tìm điều kiện để đường cong Mikhailop bắt đầu tại(hoặc qua)gốc tọa độ,tức giải hệ phương trình U ( A, ω ) = V ( A, ω ) = + Nhờ tìm biên độ dao động A tần số dao động ω Tiến hành kiểm tra tính ổn định tự dao động(tự dao động ổn định,nếu tăng biên độ A làm cho hệ thống kín ổ định,tức hai phương trình U ( A, ω ) = V ( A, ω ) = nghiệm phương trình phương trình U ( A, ω ) = có đủ n nghiệm V ( A, ω ) = ω1 < ω2 < < ωn có số lẻ;nghiệm có số chẵn) Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn ổn định Nyquist Để xác định điều kiện tồn tự dao động HTĐKTĐ phi tuyến cần thực hiện: + + Xác định điều kiện để đặc tính tần số biên độ pha hệ thống hở qua điểm(-1,j0);từ xác định biên độ tần số dao động Tiến hành kiểm tra tính ổn định tự dao động(tự dao động ổn định tăng biên độ A làm cho hệ thống kín ổn định,tức là,đặc tính tần số biên độ pha hệ thống hở không bao điểm(-1,j0) bao điểm ½ lần theo chiều dương,với nghiệm phương trình đặc trưng hệ thống hở nằm nửa bên phải mặt phẳng nghiệm) Câu 4:Trình bày khái niệm HTĐKTĐ gián đoạn?Khái niệm lượng tử hóa theo thời gian?các dạng điều chế chuỗi xung?Khái niệm lượng tử hóa theo mức? lượng tử hóa theo thời gian theo mức?Khái niệm mã hóa?Khái niệm giải mã ghi nhớ? Trả lời: Khái niệm: HTĐKTĐGĐ HTĐKTĐ việc truyền xử lý thông tin không thực cách liên tục HTĐKTĐ liên tục mà vào thời điểm thời gian gián đoạn Lượng tử hóa theo thời gian biến đổi hàm liên tục ban đầu giá trị rời rạc y ( t1 ) y( t) thành chuỗi ti ,trong thời điểm thời gian.Khoảng cách ti thời điểm bất kỳ,nhưng thực tế thường không đổi bước lượng tử,hay chu kỳ gián đoạn ti = iT0 ,trong T0 Các dạng điều chế chuỗi xung(căn vào tham số xung bị thay đổi theo quy luật đại lượng điều chế): + + Điều chế biên độ(ĐCBĐ)-thay đổi độ cao A xung Điều chế độ rộng xung(ĐCĐR)-thay đổi độ rộng xung giữ T0 + nguyên chu kỳ (thay đổi tham số γ) Điều chế thời gian xung(ĐCTG)-thay đổi tham số thời gian chuỗi xung.Điều chế thời gian xung bao gồm điều chế pha xung điều chế tần số xung(ĐCTS) Lượng tử hóa theo mức thay giá trị đại lượng liên tục y ( ti ) y( t) giá trị gián đoạn phân biệt gần thời điểm thời gian định,phù hợp với đặc tính tĩnh cửa biến đổi AD Khi lượng tử hóa đồng thời theo thời gian theo mức thời điểm thời gian rời rạc y ( iT0 ) iT0 tín hiệu liên tục y( t) thay giá trị gián đoạn gần với giá trị y ( iT0 ) Mã hóa biến đổi thành mã số máy tính.Việc biến đổi tín hiệu từ dạng liên tục sang dạng số thực với tốc độ hạn chế mang vào τ1 HTĐKTĐ khoảng thời gian giữ chậm ,được xác định thời gian cần thiết để tín hiệu AD thiết lập với độ xác định Giải mã biến đổi mã số thành tín hiệu xung điều chế biên độ.Giải mã đồng hành với lượng tử hóa tín hiệu theo mức phù hợp với đặc tính tĩnh biến đổi DA Ghi nhớ(ngoại suy) trì tín hiệu máy tính mức không đỏi toàn chu kỳ gián đoạn T0 Câu 5:Trình bày khái niệm hàm chấn song?Các hiệu hữu hạn bậc không,bậc một,bậc hai?Phương trình hiệu số hữu hạn tuyến tính sử dụng hiệu hữu hạn ngược cấu trúc nghiệm nó?Phương trình hiệu số hữu hạn tuyến tính dạng truy hồi sử dụng hiệu hữu hạn ngược?Khái niệm phép biến đổi Laplace gián đoạn?phép biến đổi Z? Trả lời: Hàm chấn song ,kí hiệu từ hàm liên tục x( t) x ( iT0 ) hay dạng viết tắt thời điểm gián đoạn Khái niệm hiệu hữu hạn iT0 x( i) ,là hàm xác định ,trong i số nguyên Tương ứng với đạo hàm bậc HTĐKTĐ liên tục hiệu hữu hạn thuận bậc nhất,kí hiệu ∆x ( iT0 ) Câu 10:Phát biểu tiêu chuẩn ổn định Nyquist cho HTĐKTĐ gián đoạn(đk áp dụng,lập luận,phát biểu tiêu chuẩn ổn định Nyquist hệ thống hở ổn định không ổn định,điều kiện để hệ thống nằm biên giới ổn định)vẽ hình minh họa Trả lời: Tiêu chuẩn ổn định Nyquist áp dụng để khảo sát tính ổn định HTĐKTĐGĐ kín phản hồi âm đơn vị dựa vào việc sử dụng ĐTTSBĐ pha HTĐKTĐGĐ hở Cách phát biểu tiêu chuẩn ổn định cho HTĐKTĐGĐ giống HTĐKTĐ liên tục Wh ( z ) = Xét HTĐKTĐGĐ phản hồi âm đơn vị có HST hệ hở C ( z) B( z) C ( z) ĐTĐT hệ thống hở Wh = * Thay z = e jωT0 vào HST trên,nhận đc HST tần số hệ thống hở B* ( jω ) C * ( jω ) Đồ thị biểu diễn HST tần số hệ thống hở gọi ĐTTSBĐ pha hệ thống hở Xét hàm phụ F ( z ) = + Wh ( z ) = + D ( z) B( z) C ( z) = D( z) C ( z) -ĐTĐT hệ thống kín Thay F * ( z = e jωT0 jω ) F * ( jω ) = vào công thức trên,nhận D* ( jω ) C * ( jω ) Trên mặt phẳng phức biểu diễn vector có gốc nằm điểm có tọa độ (-1,j0) T0 nằm ĐTTSBĐ pha hệ thống hở.Khi tần số ω thay đổi từ -π/ đến π/ trượt ĐTTSBĐ pha hệ thống hở W * ( jω ) T0 Trường hợp hệ thống hở không ổn định(ĐTĐT có l nghiệm nằm hình tròn bán kính đơn vị)theo tiêu chuẩn ổn định Mikhailop tần số ω thay đổi từ -π/ T0 T0 đến π/ argument số phức đặc trưng C * ( jω ) thay đổi lượng (n-l)2π T0 T0 Để hệ thống kín ổn định tần số ω thay đổi từ từ -π/ đến π/ argument số phức đặc trưng D* ( jω ) phải thay đổi lượng 2nπ Như vậy,trong trường hợp HTĐKTĐGĐ kín ổn định tần số ω thay đổi từ -π/ T0 T0 đến π/ argument số phức F * ( jω ) thay đổi lượng 2nπ-(n-l)2π=2lπ Phát biểu tiêu chuẩn ổn định Nyquist hệ thống hở không ổn định: Điều kiện cần đủ để HTĐKTĐGĐ kín ổn định,khi hệ thống hở không ổn định(ĐTĐT hệ có l nghiệm nằm hình tròn bán kính đơn vị),là đường cong ĐTTSBĐ pha hệ thống hở bao điểm (-1,j0) theo chiều dương l lần tần T0 T0 số ωthay đổi từ -π/ đến π/ hay l/2 lần tần số ω thay đổi từ đến π/ Phát biểu tiêu chuẩn ổn định Nyquist hệ thống hở ổn định: T0 Điều kiện cần đủ để HTĐKTĐGĐ kín ổn định,khi hệ thống hở ổn định,là đường cong ĐTTSBĐ pha hệ thống hở không bao điểm (-1,j0 tần số ω thay đổi từ đến π/ T0 Tiêu chuẩn ổn định Nyquist hệ thống nằm biên giới ổn định: Khi hệ thống kín nằm biên giới ổn định giá trị tần số ( ) D* jω * = ( ω* số ) F * jω * = phức đặc trưng Khi đó,vector phụ Điều có nghĩa HTĐKTĐGĐ nằm biên giới ổn định đặc tính tần số biên độ pha hệ thống hở qua điểm (-1,j0) Câu 11:Phương trình tĩnh,đặc tính tĩnh khâu phi tuyến:khâu rơ le vị trí có trê,khâu rơ le vị trí có trễ,khâu khuếch đại bão hòa,khâu khuếch đại bão hòa có vùng không nhạy Trả lời: Khâu rơ le vị trí có trễ:đây khâu rơ le thực tế có tiếp điểm.Đặc tính tĩnh pt tĩnh sau: Khâu rơ le vị trí có trễ:đây khâu rơ le thực tế có tiếp điểm.Đặc tính tĩnh pt tĩnh sau: Khâu khuếch đại bão hòa: Tất phần tử khuếch đại điện tử,điện cơ,thủy lực,khí nén,…đều có đặc tính tĩnh dạng Khâu khuếch đại bão hòa có vùng không nhạy: Khâu phi tuyến dạng có tất phần tử khuếch đại công suất thực tế.Khi tín hiệu đầu vào nhỏ,đặc tính có vùng chết,trong tín hiệu đầu vào lớn làm cho đầu bị hạn chế Câu 12:Các khái niệm không gian pha,quỹ đạo pha,ảnh pha,mặt phẳng pha,các tọa độ mặt phẳng pha,điểm đặc biệt,đường đặc biệt?Trình bày giải thích quy tắc đánh chiều mũi tên quỹ đạo pha? ∆yi Trả lời:Không gian pha:các giá trị tức thời tọa độ HTĐKTĐGĐ phi tuyến biểu diễn dạng điểm không gian Đề n chiều gọi không gian pha Quỹ đạo pha:vị trí hình học điểm phù hợp với thay đổi nối tiếp trạng thái hệ thống không gian pha gọi quỹ đạo pha Ảnh pha:Tập hợp đầy đủ tất đường cong,tương ứng với tất điều kiện ban đầu có,được gọi ảnh pha hệ thống Mặt phẳng pha không gian pha hệ thống có bậc phương trình 2.Thông thường mp pha,một tọa độ biểu diễn chuyển động hệ thống,tọa độ biểu diễn tốc độ biến thiên chuyển động.Trong mặt phẳng pha,động học HTĐKTĐ phi tuyến mô tả hệ hai phương trình vi phân tuyến tính bậc 1: dy1 dt = f1 ( y1 , y2 ) dy2 = f ( y , y ) 1 dt y1 độ,là tốc độ biến thiên hoành độ,chính biến số hệ thống; y1 y&1 = y2 : Các điểm đặc biệt:giá trị hoành(trục y1 dy2 / dy1 y2 tung dy2 dy2 / dt f ( y1 , y2 ) = = dy dy1 / dt f1 ( y1 , y2 ) xác định tang góc nghiêng trục ) quỹ đạo pha.Trong hàng loạt trường hợp,với giá trị y1 , y2 định xuất dạng vô định 0/0.Các điểm gọi điểm đặc biệt.Chúng đặc trưng cho trạng thái cân hệ thống.Đánh dấu quỹ đạo pha mũi tên chiều thay đổi trạng thái hệ thống,có thể xác định tính ổn định trạng thái cân bằng:nếu tất quỹ đạo pha hội tụ tới điểm đặc biệt điểm cân bền.Ở nửa trục hoành mặt phẳng pha quỹ đạo hướng sang phải,còn nửa quỹ đạo hướng sang trái Các đường đặc biệt mặt phẳng pha:đường đặc biệt đường quỹ đạo pha khép kín gọi chu trình giới hạn.Nó xác định khả xảy tự dao động hệ thống Câu 13:Trình bày việc phân tích tính ổn định tự dao động xác định biên độ,tần số dao dộng HTĐKTĐ phi tuyến phương pháp cân điều hòa(phương pháp Golpharba L.C)?Phân tích tính ổn định tự dao động xác định biên độ dao động HTĐKTĐ phi tuyến phương pháp áp dụng tiêu chuẩn ổn định Hurwitz? Trả lời:Phương pháp cân điều hòa(phương pháp Golpharba L.C) Giải PTĐT Wtt ( s ) Wtd ( s, A, ω ) + = -dựng đồ thị hàm -1/ -dựng đồ thị Wtt ( jω ) Wtd ( A) đồ thị mặt phẳng phức: với chiều mũi tên chiều tăng A với chiều mũi tên chiều tăng ω Dao động ổn định xảy giao điểm mà đó,nếu chuyển động theo đường cong -1/ Wtd ( A) theo hướng tăng biên độ A A1 ω1 khỏi vùng kín tạo đường cong đó,thí dụ,điểm ( , ).Khi dựa vào biên độ đường cong -1/ đường cong Wtt ( jω ) Wtd ( A ) xác định biên độ dao động A,còn theo xác định tần số dao động ω phương pháp áp dụng tiêu chuẩn ổn định Hurwitz: thực bước: -Thay phần tử phi tuyến khâu tương đương với HST -Tìm PTĐT hệ thống kín Wtt ( s ) Wtd ( s, A, ω ) + = Wtd ( A ) -Sử dụng tiêu chuẩn Hurwitz để viết điều kiện hệ thống nằm biên giới ổn định( a0 > 0; an > 0; ∆1 ÷ ∆ n −2 > 0; ∆ n−1 = 0; a0 > 0; an − 0; ∆1 ÷ ∆ n > 0); từ xác định biên độ dao động A; -Tiến hành kiểm tra tính ổn định tự dao động.(tự dao động hệ thống ổn định tăng biên độ dao động A dẫn đến việc hoàn thành điều kiện ổn định( a0 > tất định thức Hurwitz trở nên dương)) Câu 14:Trình bày khái niệm ổn định HTĐKTĐ phi tuyến theo Lyapunop? ổn định phạm vi nhỏ?phạm vi lớn?Trình bày tiêu chuẩn ổn định tuyệt đối Popop phần tuyến tính hệ thống ổn định nằm biên giới ổn định(vấn đề xác định tính ổn định tuyệt đối HTĐKTĐ phi tuyến với khâu phi tuyến dạng đơn trị,hàm Popop hai cách phát biểu tiêu chuẩn ổn định tuyệt đối Popop)? Trả lời:Lyapunop:chuyển động không bị nhiễu ổn định với ε dương nhỏ tùy ý,ta chọn số μ cho với đầu thỏa mãn điều kiện 0≤t ≤∞ Nếu R→0 R0 < µ t →∞ sai lệch ∆yi ∆yi ban thỏa mãn bất đẳng thức R