ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Biên soạn: Trần Lê Mân Email: mantranle@hotmail.com Facebook: www.facebook.com/mantranle.realgroup Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ví dụ 1: Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định v = 40 km/h Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ Thu tin thập thông Bộ não điều khiển tăng tốc v < 40 km/h, giảm tốc v > 40km/h Xử lý thông tin Tác động lên hệ thống Tay giảm ga tăng ga Kết trình điều khiển: Xe chạy với tốc độ “gần” 40 km/h Ouput (mong muốn) Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Điều khiển q trình thu thập thơng tin, xử lý thơng tin tác động lên hệ thống để đáp ứng hệ thống “gần” với mục đích định trước Điều khiển tự động q trình mà khơng có tác động người Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ví dụ 2: Hệ thống bơm nước tự động Phao cảm nhận mực nước Thu tin Tác động đến tiếp điểm thập thông Xử lý thông tin Máy bơm hoạt động Tác động lên hệ thống Kết trình điều khiển: nước bơm “gần” với mực nước định trước Ouput (mong Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân muốn) ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG  Con người không thỏa mãn với đáp ứng hệ thống  Muốn hệ thống hoạt động tăng độ xác, tăng suất, tăng hiệu kinh tế Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG r(t) + e(t) - Bộ điều khiển u(t) Đới tượng c(t) cht(t) Cảm biến Trong đó:  r(t) (Reference input): tín hiệu vào  c(t) (Controlled output): tín hiệu  cht(t) : tín hiệu hồi tiếp  e(t) (Error) : sai số  u(t) : tín hiệu điều khiển Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ví dụ tín hiệu vào – (Input – Ouput) Bộ điều khiển (Controller) Tín hiệu vào (Input) Tín hiệu (Ouput) Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 10 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 44 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG  ON – OFF: Tín hiệu điều khiển u(t) có hai mức  Liên tục: Tín hiệu điều khiển u(t) nhận giá trị liên tục bất kỳ Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 45 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Khi phân tích thiết kế khơng cần dựa vào tốn học:  Chỉ cho kết điều khiển tốt đối tượng điều khiển khơng có qn tính có qn tính rất bé Một số ví dụ:  Điều khiển phần tử khí nén  Điều khiển động kéo băng tải số dây chuyền sản xuất  Các ứng dụng khác không cần yêu cầu điều khiển xác Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 46 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ví dụ 1: Điều khiển mực chất lỏng bồn chứa Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 47 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ví dụ 1: Điều khiển mực chất lỏng bồn chứa Đáp ứng hệ thống điều khiển ON-OFF mức chất lỏng Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 48 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ví dụ 2: Điều khiển cởng tự động Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 49 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Chất lượng điều khiển có đảm bảo khơng cổng có qn tính lớn? KHƠNG ĐẢM BẢO Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 50 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Hạn chế điều khiển ON – OFF? Đối tượng có qn tính, đáp ứng có dao động Cần hiểu biết đặc tính động học hệ thống Mơ hình tốn học Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 51 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẮC NGHIỆM A B C D Bài toán lĩnh vực điều khiển: Phân tích hệ thống, thiết kế hệ thống Thiết kế hệ thống Phân tích hệ thống, thiết kế hệ thống, nhận dạng hệ thống Thiết kế hệ thống, nhận dạng hệ thống Bộ điều khiển có chức năng: A Thu thập thông tin B Xử lý thông tin tác động lại đối tượng để đáp ứng hệ thống gần với yêu cầu C Tạo tác động theo yêu cầu D Cả a, b, c đúng Phát biểu sau đúng: A Điều khiển q trình thu thập, xử lý thơng tin tác động lên hệ thống để đáp ứng hệ thống gần với yêu cầu B Điều khiển trình tác động lên hệ thống C Điều khiển q trình vận hành máy móc D Cả A, B, C sai Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 52 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẮC NGHIỆM A B C D Hệ thống tuyến tính hệ thống mà: Được mơ tả phương trình vi phân tuyến tính Được mơ tả phương trình sai phân tuyến tính Tất khâu hệ thống tuyến tính A, B, C đúng Chiến lược điều khiển ổn định hóa chiến lược điều khiển với tín hiệu chuẩn r(t) là: A Hằng số B Hàm theo thời gian C Không biết trước D A, B, C đúng Chiến lược điều khiển với tín hiệu chuẩn r(t) hàm thay đởi theo thời gian biết trước gọi là: A Chiến lược điều khiển theo chương trình B Chiến lược điều khiển ổn định hóa C Chiến lược điều khiển giám sát D A, B, C đúng Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 53 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẮC NGHIỆM Cho hệ thống điều khiển hình vẽ: A B C D Tín hiệu y là: Tín hiệu ngõ hệ thống Tín hiệu điều khiển hệ thống Tín hiệu đặt Tín hiệu sai số A B C D Tín hiệu u là: Tín hiệu ngõ hệ thống Tín hiệu điều khiển hệ thống Tín hiệu đặt Tín hiệu sai số A B C D Tín hiệu r là: Tín hiệu ngõ hệ thống Tín hiệu điều khiển hệ thống Tín hiệu đặt Tín hiệu sai số 10 Phần tử C là: A Đối tượng điều khiển B Mạch đo lường C Bộ điều khiển D Bộ trừ tín hiệu Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 54 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẮC NGHIỆM Cho sơ đồ khối hệ thống điều khiển hình vẽ: 11 Tín hiệu ngõ là: A u(t) B c(t) C r(t) D e(t) 12 Tín hiệu sai số là: A u(t) B c(t) C r(t) D e(t) 13 Phát biểu đúng: A Hệ thống hệ thống điều khiển tuyến tính B Hệ thống hệ thống điều khiển vòng hở C Hệ thống hệ thống điều khiển hồi tiếp D Hệ thống hệ thống điều khiển số Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 55 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẮC NGHIỆM 14 Khối mạch đo hệ thống điều khiển vịng kín có nhiệm vụ: A Đo tín hiệu điện ngõ hệ thống B Đo tín hiệu điều khiển C Đo hiển thị ngõ D Đo đáp ứng ngõ hệ thống để cung cấp cho điều khiển 15 Một hệ thống điều khiển tự động gồm thành phần nào? A Đối tượng điều khiển, thiết bị điều khiển thiết bị đo lường B Thiết bị điều khiển, thiết bị đo lường C Đối tượng điều khiển, thiết bị điều khiển D Đối tượng điều khiển, thiết bị đo lường 16 Đa thức đặc trưng hệ thống là: A Mối liên hệ tín hiệu tín hiệu vào hệ thống B Là mẫu số hàm truyền đạt đối tượng điều khiển C Đa thức mẫu số hàm truyền đạt D Đa thức tử số hàm truyền đạt Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 56 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CÂU HỎI TỔNG HỢP Mô hình tốn học hệ thống tự động gì? Mục đích việc thiết lập mơ hình tốn học hệ thống tự động Phân biệt khái niệm điều khiển hở khái niệm điều khiển phản hồi So sánh phương pháp điều khiển phản hồi trạng thái điều khiển phản hồi tín hiệu Trình bày phương pháp phân loại hệ thống tự động Quá trình thiết lập hệ thống điều khiển tự động gồm bước nào? Phân tích hệ thống bất kì phần ví dụ để làm rõ cấu trúc hệ thống điều khiển tự động Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 57 ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân 58 ... thống địn bẩy (3) có chức khuếch đại sai lệch điều khiển đóng mở van; Cơ cấu tác động van (4)  Tín hiệu điều khiển u: độ nâng van (4)  Tín hiệu sai lệch: e = r – y = H0 – h Mức nước yêu cầu... động Tác động lên hệ thống Kết trình điều khiển: nước bơm “gần” với mực nước định trước Ouput (mong Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: Trần Lê Mân muốn) ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN... VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Hệ SISO (Single Input – Single Một ngõ vào Một ngõ Output) Hệ MIMO (Multi Input – Multi Nhiều ngõ vào Nhiều ngõ Output) Lý thuyết điều khiển tự động - Biên soạn: