Đề kiểm tra học kỳ I môn Cơ sở tự động - Năm học 2010-2011 - Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh

 1
 Đại học Bách Khoa TP.HCM ĐỀ KIỂM TRA HỌC KỲ 1. Năm học 2010-2011 
 Khoa Điện – Điện Tử Môn: Cơ sở tự động 
 Bộ môn ĐKTĐ Ngày thi: 17/01/2011 
 ---o0o--- Thời gian làm bài: 120 phút 
 (Sinh viên không được phép sử dụng tài liệu in hoặc photo) 
Sinh viên chọn 1 trong 2 bài 1A hoặc 1B: 
Baøi 1A: (2.5 ñieåm) Cho hệ thống có sơ đồ khối ở hình 1. Biết rằng 
)(
)(
ass
KsG += và nếu 
1)( =sGC thì hệ thống kín có cặp cực phức với hệ số tắt 2/1=ξ và tần số dao động tự nhiên 
2=nω (rad/sec). 
1. Xác định hàm truyền G(s). 
2. Tính độ vọt lố và thời gian quá độ theo tiêu chuẩn 5% của hệ thống trước khi hiệu chỉnh. 
3. Thiết kế )(sGC sao cho hệ kín sao khi hiệu chỉnh có đáp ứng quá độ thay đổi không đáng kể, 
đồng thời sai số xác lập đối với tín hiệu vào là hàm dốc bằng 0.01. 
Baøi 1B: (2.5 ñieåm) Cho heä thoáng ñieàu khieån coù sô ñoà khoái ôû hình 1. Cho biểu đồ Bode của đối 
tượng kèm theo đề thi. 
1. Xác định hàm truyền G(s). 
2. Tính sai số xác lập khi tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị trước khi hiệu chỉnh 
3. Dựa vào biểu đồ Bode, thiết kế khâu hiệu chỉnh )(sGC sao cho hệ kín ổn định có độ dự trữ pha 
0* 60≥ΦM , sai số xác lập đối với tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị bằng 0.02. 
Bài 2: (3.0 ñieåm) Cho hệ thống có sơ đồ khối ở hình 2. 
1. Thành lập phương trình trạng thái của hệ hở. 
2. Cho 10 =k . Thiết kế luật điều khiển )()()()( 22110 txktxktrktu −−= sao cho đáp ứng ngõ ra hệ 
kín có POT = 4.32% và tqđ = 1(giây) (tiêu chuẩn 5%). 
3. Viết hàm truyền của hệ kín với k1, k2 tìm được ở trên. Tìm 0k sao cho 1)(lim == +∞→ tyy txl khi tín 
hiệu vào là hàm nấc đơn vị. 
Bài 3: (3.0 ñieåm) Cho heä thoáng ñieàu khieån coù sô ñoà khoái nhö hình 3. 
GC(z)
r(k) y(k) + − G(s)
Hình 3
ZOHT 
GC(s)R(s) C(s)+− G(s) 
Hình 1
Hình 2 
 2
12
5)( += ssG , 1
1
2
)( −
++=
z
zTKKzG IPC , sec2.0=T 
1. Cho 0=PK , vẽ QĐNS của hệ thống khi +∞→= 0IK . 
2. Cho 3=PK , 4=IK và tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị. Tính đáp ứng của hệ thống y(k) với 
50 →=k . Tính độ vọt lố và sai số xác lập. 
3. Tính PK và IK sao cho hệ thống kín sau khi hiệu chỉnh có cặp cực phức với 707.0=ξ và 
4=nω . 
Bài 4: (1.5 điểm) Cho đối tượng rời rạc mô tả bởi phương trình trạng thái 
⎩⎨
⎧
=
+=+
)()(
)()()1(
kxCky
kuBkxAkx
d
dd 
 với ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
−= 23.050.0
16.090.0
dA , ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
12.0
18.0
dB , [ ]02=dC 
Để ước lượng trạng thái của hệ thống, người ta sử dụng bộ quan sát: 
⎩⎨
⎧
=
−++=+
)(ˆ)(ˆ
)](ˆ)([)()(ˆ)1(ˆ
kxCky
kykyLkuBkxAkx
d
dd
1. Hãy vẽ sơ đồ khối của hệ thống và bộ quan sát trạng thái nêu trên 
2. Hãy tính độ lợi quan sát trạng thái [ ]TllL 21= sao cho bộ quan sát có hai cực tại 0.01 và 0.05 
 (Heát) 
 CNBM 
 3
-80
-60
-40
-20
0
20
40
M
a
g
n
i
t
u
d
e
(
d
B
)
10-2 10-1 100 101 102
-270
-225
-180
-135
-90
-45
0
P
h
a
s
e
(
d
e
g
)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
16.9 -20dB/dec 
-60dB/dec
Họ và tên SV:.. 
Mã số SV: ...