Ngân hàng câu hỏi thi tự luận môn Lý thuyết điều khiển tự động

 KHOA: Kỹ thuật điện tử I 
NGÂN HÀNG CÂU HỎI THI 
Tên học phần: Lý thuyết điều khiển tự động Mã học phần:............ 
Ngành đào tạo : Điện – Điện tử Trình độ đào tạo: Đại học 
● Câu hỏi loại 1 điểm 
Câu hỏi 1.1: 
Vẽ sơ đồ khối và nêu các phần tử cơ bản của hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục 
tổng quát? 
Câu hỏi 1.2: 
Phân tích đặc tính thời gian của khâu tích phân? 
Câu hỏi 1.3: 
Phân tích đặc tính tần số của khâu tích phân 
Câu hỏi 1.4: 
Phân tích đặc điểm của hệ số giảm dần  trong phương trình khâu dao động? 
Câu hỏi 1.5: 
Trình bày tính điều khiển được của một hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục? 
Câu hỏi 1.6: 
Trình bày tính quan sát được của một hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục? 
Câu hỏi 1.7: 
Xác định hàm truyền đạt tổng quát của các hệ thống mắc song song, nối tiếp và hồi 
tiếp? 
Câu hỏi 1.8: 
Trình bày đặc điểm và cách xác định hàm truyền đạt của khâu giữ chậm bậc 0 (Zero 
Order Hold - ZOH). 
Câu hỏi 1.9: 
Chất lượng quá trình xác lập của một hệ thống liên tục tuyến tính phụ thuộc những 
tham số nào? Nêu cách xác định chúng? 
Câu hỏi 1.10: 
Chất lượng quá trình quá độ phụ thuộc vào những tham số nào? 
Câu hỏi 1.11: 
Vẽ sơ đồ khối và nêu các phần tử cơ bản của hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục 
tổng quát? 
Câu hỏi 1.12: 
Biểu diễn hệ thống điều khiển tự động liên tục tuyến tính dưới dạng hệ phương trình 
trạng thái và vẽ mô hình trạng thái tổng quát của hệ thống? 
Câu hỏi 1.13: 
Bộ điều khiển PI : phương trình vi phân, hàm truyền đạt, đặc điểm và ứng dụng ? 
Câu hỏi 1.14: 
Bộ điều khiển PD : phương trình vi phân, hàm truyền đạt, đặc điểm và ứng dụng ? 
Câu hỏi 1.15: 
Cho hệ thống có phương trình đặc trưng : 
1
0 1 1... 0
n n
n na p a p a p a

     
Xác định công thức tính định thức Hurwitz bậc n và nêu cách xét tính ổn định của một 
hệ thống điều khiển tự động liên tục tuyến tính theo tiêu chuẩn Hurwitz. 
● Câu hỏi loại 2 điểm 
Câu hỏi 2.1: 
Tìm hàm truyền đạt của hệ thống sau: 
G1 
G2 
H2 
U Y 
G3 
H3 
H1 
_ 
+ 
_ 
+ 
Câu hỏi 2.2: 
Tìm hàm truyền đạt của hệ thống sau: 
Câu hỏi 2.3: 
Cho hệ thống được biểu diễn bằng Graph: 
Tìm hàm truyền đạt của hệ thống? 
Câu hỏi 2.4: 
Thành lập hệ phương trình trạng thái mô tả hệ thống có sơ đồ khối như sau: 
G11 
G12 
G21 
G22 
X1
X2
 Y2
Y1
+ 
+ 
+ 
+ 
_ 
_ 
  
10
1 3 p p p
U(p) Y(p) 
Câu hỏi 2.5: 
Cho hệ thống có hàm truyền đạt hệ hở: 
 
1
h
K
W p
Tp


Và đầu vào   u t t 
Xác định bậc vô sai tĩnh của hệ thống? 
Câu hỏi 2.6: 
Cho hàm truyền đạt hở của hệ thống ĐKTĐ: 
  
 2
4
1
hW p
Tp p
a/ Khi T= 2, hệ kín tương đương có ổn định không? 
b/ Tính sai số xác lập khi    1u t t và khi T=2. 
Câu hỏi 2.7: 
Ảnh hưởng của vị trí các điểm cực đến chất lượng hệ quán tính bậc 1, hệ dao động bậc 
2? 
Câu hỏi 2.8: 
Phát biểu và chứng minh tiêu chuẩn Nyquist về xét tính ổn định của hệ thống kín tương 
đương trong trường hợp hệ hở không ổn định? 
Câu hỏi 2.9: 
Khâu quán tính bậc 1: cách biểu diễn, các đặc tính thời gian, tần số và ứng dụng? 
Câu hỏi 2.10: 
Trình bày, chứng minh và nêu ý nghĩa của tiêu chuẩn Routh-Hurwitz mở rộng về xét 
tính ổn định của hệ rời rạc tuyến tính 
● Câu hỏi loại 3 điểm 
Câu hỏi 3.1: 
Hệ liên tục được mô tả bởi phương trình vi phân dạng: 
   
4 3 2
4 3 2
4 2 7 5
d y d y d u
y t u t
dt dt dt
    
a. Chuyển hệ thống trên sang dạng hệ phương trình không gian trạng thái 
b. Vẽ mô hình hệ thống này? 
Câu hỏi 3.2: 
Hệ thống kín có hàm truyền đạt: 
 
   
3
3 1 4 2 1
p
W p
p p p


  
a. Xác định hệ phương trình trạng thái mô tả hệ thống 
b. Vẽ mô hình hệ thống? 
Câu hỏi 3.3: 
a. Trình bày đặc tính thời gian và đặc tính tần số của phần tử 
b. Phân tích đặc tính thời gian và đặc tính tần số của phần tử có hàm truyền đạt 
 
3
5 2
W p
p


Câu hỏi 3.4: 
a. Phát biểu và chứng minh tiêu chuẩn Mikhailov về xét tính ổn định của hệ thống 
liên tục tuyến tính. 
b. Chứng minh hệ thống có hàm truyền đạt sau ổn định theo tiêu chuẩn Mikhailope: 
 
2
1
2 2 1
W p
p p

 
Câu hỏi 3.5: 
Một hệ thống điều khiển tự động có hàm truyền đạt hở: 
 
 
  
2
1 3
1
1 1
h
k T p
W p
p T p T p


 
Trong đó k là hệ số phẩm chất của hệ;    1 30,3 ; 0,05T s T s  (là các hằng số thời 
gian của khâu khuếch đại và của đối tượng); 2T là hằng số thời gian của khâu hiệu chỉnh. 
Xác định 2T theo k để hệ kín tương đương ổn định. 
Câu hỏi 3.6: 
Cho hàm truyền đạt hở của hệ thống ĐKTĐ: 
 
3 2
2
2 5 1
hW p
Tp p p

  
a. Khi T = 2, hệ hở có ổn định không? 
b. Biện luận tính ổn định của hệ thống khi hệ thống có khâu hồi tiếp âm 1 p . 
Câu hỏi 3.7: 
Cho hệ thống có hàm truyền đạt hở: 
 
 
  2
5 20
4 59 3 41 16 36
h
p
W p
p p . p . p .


  
Tìm đáp ứng của hệ kín khi đầu vào    1u t t 
Câu hỏi 3.8: 
Cho hệ thống được biểu diễn bằng phương trình vi phân: 
1
1 1 0
n n
n np a p ... a p a

     
Chứng mình rằng cột đầu tiên của bảng Routh là: 
1 2 1 3 2 11 n n; ; ; ;        
Với  là định thức Hurwitz. 
Câu hỏi 3.9: 
Cho hệ liên tục: 
 
1 4 1
0 3 2
1 3
x x u
y x
    
        
 

Chuyển sang hệ rời rạc theo phương pháp biến đổi Laplace với chu kỳ lấy mẫu T=0.1 
(s). 
Câu hỏi 3.10: 
Cho hệ thống như hình vẽ: 
Với      1 2 3 2
1
1
3 2
W p K; W p p ; W p
p p
   
 
a. Xác định hàm truyền đạt W(p) của hệ thống. 
b. Khảo sát tính ổn định của hệ thống. 
● Câu hỏi loại 4 điểm 
Câu hỏi 4.1: 
Cho hệ thống có đối tượng điều khiển: 
W1(p) W2(p) W3(p) 
U(p) Y(p) 
0 3 2
1
( )
3 5 2
W p
p p p

  
Bộ điều khiển ( )C P DW p K K p  (Bộ PD) 
a. Vẽ sơ đồ với khâu hồi tiếp âm bằng 1. Xét tính ổn định của hệ thống. 
b. Tìm điều kiện để hệ thống ở biên giới ổn định. 
c. Tính sai số xác lập khi    1u t t . Tìm khoảng hiệu chỉnh các tham số của bộ điều 
để hệ thống kín có sai số xác lập nhỏ hơn 2%. 
Câu hỏi 4.2: 
Cho hệ thống có sơ đồ cấu trúc như sau: 
a. Hãy xác định hàm truyền đạt theo tín hiệu vào U và theo nhiễu F: Y/U; Y/F 
b. Tìm sai số xác lập và cách khắc phục của hệ thống trên với đầu vào    1u t t và 
  u t t (coi hệ là hệ hở). 
Câu hỏi 4.3: 
Cho hệ thống có sơ đồ sau: 
k
2
3
(-) (-)
U(t) y(t)1
p
1
p
a. Xác định phương trình trạng thái mô tả hệ thống. 
b. Xét tính điều khiển được, quan sát được hoàn toàn của hệ thống? 
c. Chuyển sang hệ xung số tương đương. Vẽ sơ đồ trạng thái tổng quát của hệ 
thống? 
Câu hỏi 4.4: 
K X X 2
1
p
(-) (-) 
U 
F 
K1p 
Y 
Hàm truyền đạt hở của một hệ là: 
 
  1 21 1
h
k
W p
p T p T p

 
Trong đó:  1400; 0,03k T s  
a. Biện luận theo 2T tính ổn định của hệ kín tương đương? 
b. Tìm sai số xác lập khi hệ ổn định với đầu vào là hàm 1(t)? 
c. Với 2 10,5T T thì tính chất ổn định của hệ sẽ như thế nào? 
Câu hỏi 4.5: 
Cho hệ rời rạc: 
Với  
3 1
;
2 3
p
LT FH
e
W p W
p p

 
 
a. Tìm hàm truyền đạt của khâu lưu giữ bậc 0 (ZOH),  LGW p ? 
b. Tìm hàm truyền đạt của hệ thống kín? 
Câu hỏi 4.6: 
Cho hệ rời rạc: 
Với  
3 1
;
3 1
p
LT FH
e
W p W
p p

 
 
Xét ổn định của hệ kín theo tiêu chuẩn Routh-Hurwitz mở rộng 
Câu hỏi 4.7: 
Cho hệ rời rạc có phương trình đặc trưng: 
 LGW p 
 FHW p 
 u t  e t  1u t  y t 
 f t 
T 
 LTW p 
 e kT 
 LGW p 
 FHW p 
 u t  e t  1u t  y t 
 f t 
T 
 LTW p 
 e kT 
4 32 3 1 0kz z z    
 Biện luận theo k tính ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn Jury? 
Câu hỏi 4.8: 
Cho hệ rời rạc mô tả bằng phương trình sai phân: 
               2 4 5 3 3 2 1 2 3 2 1 6y i y i y i y i y i u i u i u i             
a. Chuyển hệ sang dạng hệ phương trình trạng thái? 
b. Vẽ mô hình trạng thái của hệ thống? 
Câu hỏi 4.9: 
Cho hệ rời rạc có hàm truyền đạt: 
 
    


   
2 2
1 3 2 1 2
z
W z
z z z z
a. Chuyển hệ sang dạng hệ phương trình trạng thái? 
b. Vẽ mô hình trạng thái của hệ thống? 
Câu hỏi 4.10: 
Sơ đồ cấu trúc bộ ổn định tĩnh vật bay có dạng: 
với hệ số truyền 1 22, 4k k  và hằng số thời gian    1 21,5 , 0,66T s T s  
a. Xét tính ổn định của hệ khi không có khâu hiệu chỉnh  W p p  . 
b. Tính sai số xác lập của hệ khi đầu vào là hàm 1(t). 
c. Tìm  để hệ nằm trên biên giới ổn định 
Bản Hướng dẫn chấm thi đã được thông qua bộ môn và nhóm cán bộ giảng dạy học phần. 
Đề nghị NHĐT được phổ biến rộng rãi. Khi xây dựng đề thi cần có ý kiến của giáo viên giảng dạy 
học phần, mỗi đề thi sẽ có 01 câu loại 1 điểm; 01 câu loại 2 điểm; 01 câu loại 3 điểm; 01 câu loại 
4 điểm. 
 , ngày 8 tháng 12 năm 2010 
p 
1
1 1
k
T p 
 2
2 1
k
T p 
+ 
v r
 
- 
 Trưởng khoa 
GS.TS. Nguyễn Bình 
Trưởng bộ môn 
TS. Đặng Hoài Bắc 
 biên soạn 
Ths. Vũ Anh Đào 
TS. Đặng Hoài Bắc