409001_cosodieukhientudong

ĐH Bách khoa – ĐHQG Tp.HCM Tp.HCM, ngày 05/03/2010Khoa : Điện – Điện TửBộ môn : Điều Khiển Tự Động Đề cương Môn học Đại học

CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG(Principle of Automatic Control)

Mã số MH : 409001- Số tín chỉ : 3 (3.1.6) TCHP:- Số tiết - Tổng: 60 LT: 45 BT: 15 TH: ĐA: BTL/TL:- Đánh giá : Kiểm tra: 40% Thang điểm 10/10 Thi cuối kỳ: 60% Thi Viết - 120'- Môn tiên quyết : - MS: - Môn học trước : - MS:- Môn song hành : - MS:- CTĐT ngành : Tự Động Hóa và Điều Khiển

Điện Tử - Viễn ThôngHệ Thống Năng Lượng

- Trình độ : (khối kiến thức-KT)

Năm 2-3Thuộc khối KT: Cơ sở ngành rộng

- Ghi chú khác :

1. Mục tiêu của môn học :

Môn học trang bị cho sinh viên các phương pháp kinh điển để phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp.

Aims:The course provides students with classical methods for analysis and design of feedback control systems.

2. Nội dung tóm tắt môn học :

Nội dung của môn học đề cập đến hệ thống điều khiển hồi tiếp; mô hình toán học hệ thống tuyến tính liên tục và rời rạc; các chỉ số chất lượng trong miền thời gian và miền tần số; tính ổn định và độ ổn định; khâu hiệu chỉnh sớm trể pha và bộ điều khiển PID; các phương pháp phân tích và thiết kế hệ tuyến tính: quỹ đạo nghiệm số, tiêu chuẩn Nyquist, phương pháp trong miền tần số và phương pháp không gian trạng thái.

Course outline:The course deals with introduction to feedback control systems, mathematical modelling of continuous and discrete time system; time-domain and frequency-domain performance measures; stability and degree of stability; lead-lag compensators and PID controllers; linear control system analysis and design methods: root locus method, Nyquist criterion, frequency-domain method, and state space method.

3. Tài liệu học tập :

[1] Lý thuyết điều khiển tự động, Nguyễn Thị Phương Hà và Huỳnh Thái Hoàng, NXB ĐHQG TPHCM, 2002.

PĐT, Mẫu 2008-ĐC Tr.1/5

Đề cương MH :Cơ Sở Điều Khiển Tự Động PĐT, Mẫu 2008-ĐC

[2] Automatic Control Systems, Benjamin C. Kuo, Prentice-Hall International Editions, Seventh Edition 1995.

[3] Modern Control System Theory and Design, Stanley M. Shinners, John-Wiley and Sons 1992.

4. Các hiểu biết,các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học

Kiến thức: Lý thuyết điều khiển tự động kinh điển Kỹ năng nhận thức: Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiểnKỹ năng chuyên môn:

1. Khái niệm về hệ thống điều khiển vòng hở và vòng kín2. 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 đổi1. Sử dụng phần mềm Matlab trong phân tích và thiết kế hệ thống tự động2. Khả năng nghiên cứu về lý thuyết điều khiển tự động

Learning outcomes: On sucessful completion of this course students should have the following knowledge and skills:

Knowledge: Classical automatic control theory Cognitive Skills: Analysis and design of automatic control systems Subject Specific Skills:

1. Concept about open-loop and closed-loop control systems;2. Ability to establish transfer function and state space model of continuous and discrete

control system;3. Ability to calculate the equivalent transfer function of control systems using block diagram

and signal flow graph;4. Ability to analyse the dynamics of control systems in time domain and frequency domain;5. Ability to analyse the stablility of control systems6. Ability to analyse the transient and steady-state performances of control systems;7. Ability to determine the controllability and observerbility of control systems;8. Ability to design lag-lead compensator using root locus and frequency response;9. Ability to design PID controller using frequency response, Zeigler-Nichols method;10. Ability to design state feedback controller using pole placement method;

Transferable Skills: 1. Using Matlab in analysis and design of automatic control systems.2. Ability to conduct research in control domain.

5. Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:

Cách học:- Đọc trước bài giảng và các tài liệu tham khảo liên quan trước mỗi buổi học.- Tham dự giờ giảng, vận dụng lý thuyết giải bài tập

Tr.2/5


- Sử dụng phần mềm Matlab mô phỏng, kiểm chứng lý thuyết

Cách đánh giá:- Kiểm tra (40%), trong đó:

o Bài tập: 20% (bài tập trên lớp + bài tập về nhà)o Kiểm tra giữa kỳ: 20% (thi viết)

- Thi cuối kỳ: 60% (thi viết)

Learning Strategies & Assessment Scheme:Learning strategies:

- Read lecture notes and reference books before each class- Participate lecture hours, apply theory to solve exercises and homeworks- Use Matlab in simulation, analysis and design classical control systems

Assessment scheme:- Test (40%)

o Exercises and homeworks (20%)o Midterm exam: 20% (writing)

- Final exam: 60% (writing)

6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:

GV. TS. Huỳnh Thái Hoàng - K.Đ-ĐT GVC. TS. Lương Văn Lăng - K.Đ-ĐT GV. ThS. Nguyễn Trọng Tài - K.Đ-ĐT GVC. KS. Nguyễn Ngọc Khai - K.Đ-ĐT GV. KS. Bùi Thanh Huyền - K.Đ-ĐT KS. Nguyễn Đức Hoàng - K.Đ-ĐT

7. Nội dung chi tiết:

Tuần Nội dung Tài liệu Ghi chú1 Chương 1: Giới thiệu về hệ thống điều khiển tự động

1.1 Khái niệm về điều khiển1.2 Các nguyên tắc điều khiển1.3 Các phần tử trong hệ thống điều khiển tự động1.4 Phân loại hệ thống điều khiển tự động1.5 Các ứng dụng của hệ thống điều khiển tự động

[1],[2],[3] 3LT+1BTHiểu

Nắm vững

2,3 Chương 2: Mô hình toán học hệ thống liên tục2.1 Khái niệm về mô hình toán học2.2 Mô hình tuyến tính hóa2.3 Hàm truyền đạt và đại số sơ đồ khối2.4 Sơ đồ dòng tín hiệu2.5 Phương trình trạng thái2.6 Mô phỏng hệ thống tự động dùng Matlab

[1],[2],[3] 6LT+2BTVận dụngTổng hợp

4 Chương 3: Đặc tính động học3.1 Khái niệm về đặc tính động học3.2 Đặc tính thời gian3.3 Đặc tính tần số3.4 Đặc tính động học của các khâu điển hình3.5 Đặc tính động học của hệ thống tự động


Tr.3/5


Tuần Nội dung Tài liệu Ghi chú3.6 Khảo sát đặc tính động học dùng Matlab

5,6 Chương 4: Khảo sát tính ổn định của hệ thống4.1 Khái niệm về ổn định4.2 Tiêu chuẩn ổn định đại số Routh-Hurwitz4.3 Tiêu chuẩn ổn định tần số (Mikhailov, Nyquist)4.4 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số4.5 Tính ổn định của hệ thống mô tả bằng phương trình trạng thái4.6 Khảo sát tính ổn định dùng Matlab


7 Chương 5: Chất lượng hệ thống điều khiển5.1 Các chỉ tiêu chất lượng5.2 Hàm độ nhạy5.3 Sai số xác lập5.4 Đáp ứng quá độ5.5 Tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ5.6 Liên quan giữa đặc tính tần số và chất lượng trong miền thời gian5.7 Khảo sát chất lượng hệ thống dùng Matlab


8,9 Chương 6: Thiết kế hệ thống tuyến tính liên tục6.1 Giới thiệu các sơ đồ điều khiển6.2 Các bộ điều khiển: sớm-trễ pha, PID, hồi tiếp trạng thái6.3 Tính điều khiển được và quan sát được6.4 Thiết kế dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số6.5 Thiết kế dùng biểu đồ Bode6.6 Thiết kế hệ thống dùng kỹ thuật phân bố cực6.7 Ước lượng trạng thái hệ liên tục6.8 Thiết kế hệ thống liên tục dùng Matlab


10 Chương 7: Mô tả toán học hệ rời rạc7.1 Tín hiệu và hệ thống rời rạc7.2 Phép biến đổi Z7.3 Hàm truyền đạt của hệ rời rạc7.4 Sơ đồ mô phỏng và sơ đồ dòng tín hiệu7.5 Phương trình trạng thái của hệ rời rạc7.6 Mô tả toán học hệ rời rạc dùng Matlab


11,12 Chương 8: Phân tích hệ rời rạc8.1 Điều kiện ổn định của hệ rời rạc8.2 Tiêu chuẩn Routh-Hurwitz mở rộng8.3 Tiêu chuẩn Jury8.4 Quỹ đạo nghiệm số8.5 Sai số xác lập8.6 Đáp ứng quá độ và đáp ứng xung8.7 Phân tích hệ rời rạc dùng Matlab

[1],[2],[3] 4.5LT+1.5BTVận dụngTổng hợp

12,13 Chương 9: Thiết kế hệ rời rạc9.1 Khái niệm9.2 Bộ điều khiển sớm-trễ pha & PID rời rạc9.3 Tính điều khiển được và quan sát được của hệ rời rạc9.4 Thiết kế hệ thống rời rạc ở miền tần số & mặt phẳng Z9.5 Thiết kế hệ thống rời rạc dùng kỹ thuật phân bố cực9.6 Ước lượng trạng thái hệ rời rạc9.7 Thiết kế hệ rời rạc dùng Matlab

[1],[2],[3] 4.5LT+1.5BTVận dụngTổng hợp

14 Chương 10: Ứng dụng 3LT+1BT

Tr.4/5


Tuần Nội dung Tài liệu Ghi chú10.1 Điều khiển nhiệt độ10.2 Điều khiển động cơ10.3 Điều khiển mức chất lỏng

Nắm vữngVận dụng

** Nội dung giới hạn cho kiểm tra giữa kỳ (tập trung)Chương 2-5

** Nội dung thi cuối kỳ (tập trung)Chương 6-9

Ghi chú: Đề cương mới có phần ước tính số giờ tự học – theo cấu trúc nêu ở phần đầu

8. Thông tin liên hệ:

+ Khoa Điện – Điện Tử+ Bộ môn Điều khiển tự động, Huỳnh Thái Hoàng 0903652300+ Trang WEB môn học: http:// ... (hoặc ghi "có trên server e-learning")

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 200

TRƯỞNG KHOA CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG

Tr.5/5

409001_cosodieukhientudong

Documents