Đề kiểm tra học kỳ 1 môn Cơ sở tự động - Năm học 2011-2012 - Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh

 1 
 Đại học Bách Khoa TP.HCM ĐỀ KIỂM TRA HỌC KỲ 1. Năm học 2011-2012 
 Khoa Điện – Điện Tử Môn: Cơ sở tự động 
 Bộ môn ĐKTĐ Ngày thi: 11/01/2012 
 ---o0o--- Thời gian làm bài: 120 phút 
 (Sinh viên chỉ được phép sử dụng tài liệu viết tay) 
Chú ý: Tổng điểm các câu hỏi trong đề thi là 12 điểm, bài làm hơn 10 điểm sẽ được làm tròn 
về 10. 
Baøi 1: (2.5 ñieåm) Cho hệ thống có sơ đồ khối ở hình 1. Biết rằng 
1
( )
( 5)( 10)
G s
s s s

 
 . 
a) Cho ( )CG s K . Xác định K để hệ thống có hệ số vận tốc bằng 10 ? Với K tìm được, tính độ 
vọt lố và thời gian quá độ (chuẩn 2%) ? (0.75 ñieåm) 
b) Thiết kế )(sGC sao cho hệ kín sau khi hiệu chỉnh có đáp ứng quá độ thỏa yêu cầu: độ vọt lố 
bằng 9.5% và thời gian quá độ (chuẩn 2%) bằng 2 giây, biết khâu )(sGC 
có zero bằng 4? 
(1.25 ñieåm) 
c) Với khâu )(sGC 
tìm được ở câu b, hãy tính hệ số vận tốc và so sánh với hệ số vận tốc trong 
câu a. Rút ra nhận xét? (0.5 ñieåm) 
Baøi 2: (2.5 ñieåm) Cho hệ thống có sơ đồ khối ở hình 1. Biết rằng 
40
2
10
( )
(50 1)
se
G s
s



 . 
a) Khi chưa hiệu chỉnh [ ( ) 1CG s  ] thì hệ kín không ổn định. Hãy kiểm tra điều này bằng cách vẽ 
biểu đồ Bode và xác định độ dự trữ biên và pha của hệ hở. (1 điểm) 
b) Hãy thiết kế khâu )(sGC 
để hệ kín sau hiệu chỉnh ổn định và có sai số xác lập không đổi so với 
khi chưa hiệu chỉnh. Xác định độ dự trữ biên và pha sau khi hiệu chỉnh? (1.5 điểm) 
Bài 3: (3.5 ñieåm) Cho heä thoáng ñieàu khieån coù sô ñoà khoái nhö hình 2. 
0.1
( )
0.1 1
se
G s
s



, ( )C
z a
G z K
z b



, 0.1secT  
a) Cho 0.5, 0a b   , xác định K để hệ kín ổn định? (0.75 điểm) 
b) Cho 0, 0.5a b   , xác định K để đáp ứng hệ kín có độ vọt lố bằng 9.5%? (0.75 điểm) 
 (xem tiếp trang 2) 
GC(z) 
r(k) 
y(k) 
+  G(s) 
Hình 2 
ZOH 
T 
GC(s) 
R(s) C(s) 
+  
G(s) 
Hình 1 
 2 
c) Cho 5.0 ,5.0  ba , vẽ quỹ đạo nghiệm số khi  0K . (1 điểm) 
d) Cho 0.5, 0.5, 1a b K    , ngõ vào r(k) là hàm nấc đơn vị, các điều kiện đầu bằng 0. Tính và vẽ 
đáp ứng ngõ ra y(k) (k=010). Xác định POT, tqđ(2%) ? (1 điểm) 
Bài 4: (3.5 ñieåm) Cho hệ thống được mô tả bởi phương trình vi phân sau với các tham số ở bảng 1. 
 a
a a a b m a
m
m m m i a
di
L R i K v
dt
d
J B K i
dt




  

  

a) Xác định phương trình trạng thái mô tả hệ thống với các biến trạng thái, ngõ ra và ngõ vào như 
sau: 
1 2, , ,m a m ax x i y u v     . (0.5 điểm) 
b) Xác định luật điều khiển ( ) ( ) ( )u t r t Kx t 
để đáp ứng ngõ ra thỏa: POT = 9.5%, tqđ(5%) = 0.5 
giây. Tính ngõ ra xác lập? Cho ngõ vào là hàm nấc đơn vị. (1.5 điểm) 
c) Cho luật điều khiển ˆ( ) ( ) ( )u t r t Kx t  với K tìm được ở câu b và ˆ( )x t là trạng thái ước lượng 
của ( )x t . Tính độ lợi của bộ ước lượng trạng thái rằng bộ ước lượng có các cực bằng 10. Viết 
phương trình trạng thái mô tả bộ ước lượng sau khi thiết kế (1.5 điểm) 
----------------------------------------------------------------------------- 
 (Heát) 
 CNBM 
Bảng 1. Giá trị tham số 
Tham số Giá trị Đơn vị 
Ra 2.000  
La 0.500 H 
Kb 0.015 --- 
Ki 0.015 --- 
Bm 0.200 Nms 
Jm 0.020 kg.m2 
 3 
Họ và tên SV:.. 
Mã số SV: ...