Đề cương chi tiết Lý thuyết điều khiển tự động

Nội dung text: Đề cương chi tiết Lý thuyết điều khiển tự động

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1. THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Tên học phần (tiếng Anh): THEORY OF AUTOMATIC CONTROL Mã môn học: 26.2 Khoa/Bộ môn phụ trách: Bộ môn Điện công nghiệp Giảng viên phụ trách chính: Ths. Trần Đông Email: trandong@uneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: Ths. Trần Đông, Ths Vũ Thị Tố Linh Số tín chỉ: 3 (36, 18, 45, 90) Trong đó N: Số tín chỉ; a : Số tiết LT; b: Số tiết TH/TL; a+b/2 = 15xN Số giờ sinh viên tự học :30 x N ( Khoản 3 điều 3, Qui chế 686/ĐHKTKTCN, 10.10.2018 ; ) Số tiết Lý thuyết: 36 Số tiết TH/TL: 18 Số tiết Tự học: 90 Tính chất của học phần: Bắt buộc Học phần tiên quyết: Không Học phần học trước: Không Các yêu cầu của học phần: Sinh viên có tài liệu học tập 2. MÔ TẢ HỌC PHẦN Học phần “Lý thuyết điều khiển tự động” thuộc khối kiến thức cơ sở chung của các nghành Đại học kỹ thuật chuyên ngành điện. Nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản chung nhất từ cơ bản đến chuyên sâu về lý thuyết điều khiển trong quá trình sản xuất, những nguyên tắc cơ bản, các thiết bị chủ yếu bằng: Khí nén, thuỷ lực, 1
2. các phần tử logic, đối tượng điều khiển, cơ cấu công tác, hệ rơ le, v.v trong điều khiển tự động. Trên cơ sở đó hiểu rõ về các hệ thống điều khiển tự động, tự động hoá quá trình công nghệ của nhà máy đơn lẻ nào đó hoặc trình độ tự động hoá, cách quản lý tự động hoá các nhà máy đang công tác. Từ đó có thể nâng cao được chất lượng các hê thống điều khiển (SISO cũng như MIMO) trên cơ sở hệ thống máy tính số để tổng hợp hệ thống tối ưu. 3. MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về cấu trúc, phân loại, hàm truyền đạt, phương trình vi phân, phương trình trạng thái, cho đến các bộ điều khiển kinh điển PID, .v.v từ đó biết các tổng hợp hệ thống điều khiển tối ưu. Kỹ năng Có kỹ năng sử dụng nhận biết các hệ thống điều khiển trong công nghiệp. Năng lực tự chủ và trách nhiệm Nghiêm túc, trách nhiệm, chủ động, tích cực, chăm chỉ, cẩn thận. CHUẨN 4. ĐẦU 4. RA HỌC PHẦN Mã Mô tả CĐR học phần CĐR của CĐR Sau khi học xong môn học này, người học có thể: CTĐT G1 Về kiến thức Vận dụng các kiến thức cơ bản về điều khiển tự động, mô hình G1.1.1 1.2.1 hoá điều khiển tự động. G1.1.2 Phân tích tính ổn định của hệ thống điều khiển tự động 1.2.1 G1.1.3 Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 1.2.1 G1.2.1 Phân tích các bước thiết kế hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục 1.2.1 G2 Về kỹ năng Nắm được các khái niệm cơ bản và mô hình của hệ thống điều G2.1.1 [2.1.1] khiển tự động. Nắm được các bước khảo sát tính ổn định, đánh giá chất lượng hệ G2.1.2 [2.1.1] thống điều khiển tự động Nắm được các bước thiết kế hệ thống điều khiển tuyến tính liên G2.2.1 [2.1.1] tục G3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm 2
3. Chủ động trong quá trình tự học tự nghiên cứu, nâng cao trình độ G3.1.1 [3.2.1] chuyên môn trong các hệ thống điều khiển tự động G3.1.2 Có trách nhiệm với bản thân và xã hội [3.2.1] 4. NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Số Số Tài liệu Tuần Nội dung tiết tiết học tập, thứ LT TH tham khảo Chương 1: Khái niệm chung về điều khiển tự động 1.1. Khái niệm điều khiển 1 3 1,2,3,4, 1.2. Các nguyên tắc điều khiển 1.3. Phân loại điều khiển 1.4. Một số ví dụ về các hệ thống điều khiển Chương 2: Mô hình toán học hệ thống điều 1,2,3,4, khiển liên tục 2.1. Khái niệm về mô hình toán học 2 2.2. Hàm truyền 3 2.2.1. Phép biến đổi Laplace 2.2.2. Định nghĩa hàm truyền 2.2.3. Hàm truyền của một số phần tử 1,2,3,4, 2.3. Hàm truyền của hệ thống tự động 3 3 2.3.1. Đại số sơ đồ khối 2.3.2. Sơ đồ dòng tín hiệu 2.4. Phương trình trạng thái (PTTT) 1,2,3,4, 2.4.1. Khái niệm về PTTT 2.4.2. Cách thành lập PTTT từ phương trình vi 4 3 phân 2.4.3. Quan hệ giữa PTTT; hàm truyền đạt, PTVP 5 Chữa bài tập + Kiểm tra 6 1,2,3,4, Chương 3: Khảo sát tính ổn định của hệ thống 1,2,3,4, 6 3 ĐKTĐ 3
4. Số Số Tài liệu Tuần Nội dung tiết tiết học tập, thứ LT TH tham khảo 3.1. Khái niệm ổn định 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 3.2.1. Điều kiện cần 3.2.2. Tiêu chuẩn Routh 3.2.3. Tiêu chuẩn Hurwitz 3.3. Phương pháp quỹ đạo nghiệm số (QĐNS) 1,2,3,4, 3.3.1. Khái niệm về QĐNS 7 3 3.3.2. Phương pháp vẽ QĐNS 3.3.3. Xét ổn định dùng QĐNS 3.4. Tiêu chuẩn ổn định tần số 1,2,3,4, 3.4.1. Khái niệm về đặc tính tần số 8 3 3.4.2. Đặc tính tần số của các khâu cơ bản 3.4.3. Một số bài tập ví dụ 9 Chữa bài tập + Kiểm tra 6 1,2,3,4, 3.4.3. Đặc tính tần số của hệ thống tự động 1,2,3,4, 3.4.4. Tiêu chuẩn ổn định Bode 3.4.5. Tiêu chuẩn ổn định Nyquist 10 Chương 4: Đánh giá chất lượng hệ thống điều 3 khiển 4.1. Các tiêu chuẩn chất lượng 4.2. Sai số xác lập 4.3. Đáp ứng quá độ 1,2,3,4, 4.4. Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ 11 3 4.5. Quan hệ giữa chất lượng trong miền tần số và chất lượng trong miền thời gian Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển tuyến 1,2,3,4, tính liên tục 12 5.1. Khái niệm 3 5.2. Ảnh hướng của các khâu hiệu chỉnh đến chất lượng của hệ thống 4
5. Số Số Tài liệu Tuần Nội dung tiết tiết học tập, thứ LT TH tham khảo 5.3. Thiết kế hệ thống dùng phương pháp QĐNS 1,2,3,4, 13 5.4. Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu đồ 3 Bode 5.5. Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân bố 1,2,3,4, 14 cực 3 5.6. Thiết kế bộ điều khiển PID 15 Chữa bài tập + Kiểm tra 6 1,2,3,4, 5. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức 1: Thấp Mức 2: Trung bình Mức 3: Cao 5
6. Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G.1.2.1 G2.1.1 G2.1.2 G2.2.1 G3.1.1 G3.1.2 Chương 1: Khái niệm chung về điều khiển tự động 1.1. Khái niệm điều khiển 2 2 2 2 1 1.2. Các nguyên tắc điều khiển 2 2 2 2 1.3. Phân loại điều khiển 2 2 2 2 1.4. Một số ví dụ về các hệ thống điều khiển 2 2 2 2 Chương 2: Mô hình toán học hệ thống điều khiển liên tục 2.1. Khái niệm về mô hình toán học 2 2 2 2 2 2.2. Hàm truyền 2 2 2 2 2.3. Hàm truyền của hệ thống tự động 2 2 2 2 2.4. Phương trình trạng thái (PTTT) 2 2 2 2 Chương 3: Khảo sát tính ổn định của hệ thống ĐKTĐ 3 3.1. Khái niệm ổn định 2 2 2 2 3.2. Tiêu chuẩn ổn định đại số 2 2 2 2 3.3. Phương pháp quỹ đạo nghiệm số (QĐNS) 2 2 2 2 3.4. Tiêu chuẩn ổn định tần số 2 2 2 2 Chương 4: Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 4.1. Các tiêu chuẩn chất lượng 2 2 2 2 4 4.2. Sai số xác lập 2 2 2 2 4.3. Đáp ứng quá độ 2 2 2 2 4.4. Các tiêu chuẩn tối ưu hóa đáp ứng quá độ 2 2 2 2 6
7. 4.5. Quan hệ giữa chất lượng trong miền tần số 2 2 2 2 và chất lượng trong miền thời gian Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển tuyến tính liên tục 5.1. Khái niệm 2 2 2 2 5.2. Ảnh hướng của các khâu hiệu chỉnh đến 2 2 2 2 chất lượng củ a hệ thống 5.3. Thiết kế hệ thống dùng phương pháp QĐNS 2 2 2 2 5 5.4. Thiết kế hệ thống dùng phương pháp biểu 2 2 2 2 đồ Bode 5.5. Thiết kế hệ thống dùng phương pháp phân 2 2 2 2 bố cực 5.6. Thiết kế bộ điều khiển PID 2 2 2 2 6. PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Điểm Quy định TT thành G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G.1.2.1 G2.1.1 G2.1.2 G2.2.1 G3.1.1 G3.1.2 (Theo QĐ Số: 686/QĐ-ĐHKTKTCN) phần 1. Kiểm tra thường xuyên Điểm quá + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 1 trình x x x x x x x x x phút, hỏi đáp (40%) + Số lần: Tối thiểu 1 lần/sinh viên 7
8. Điểm Quy định TT thành G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G.1.2.1 G2.1.1 G2.1.2 G2.2.1 G3.1.1 G3.1.2 (Theo QĐ Số: 686/QĐ-ĐHKTKTCN) phần + Hệ số: 1 2. Kiểm tra định kỳ lần 1 + Hình thức: Tự luận x x x x + Thời điểm: Sau khi học hết chương 2 + Hệ số: 2 3. Kiểm tra định kỳ lần 2 + Hình thức: Tự luận x x x x x + Thời điểm: sau khi học hết chương 6 + Hệ số: 2 4. Kiểm tra định kỳ lần 3 + Hình thức: Tự luận x x x x x x x x x + Thời điểm: sau khi học hết chương 8 + Hệ số: 2 5. Kiểm tra chuyên cần + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham x x x x x x x x x gia học trên lớp + Hệ số: 3 8
9. Điểm Quy định TT thành G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G.1.2.1 G2.1.1 G2.1.2 G2.2.1 G3.1.1 G3.1.2 (Theo QĐ Số: 686/QĐ-ĐHKTKTCN) phần Điểm thi + Hình thức: Tự luận kết thúc 2 + Thời điểm: Theo lịch thi học kỳ x x x x x x x x học phần x + Tính chất: Bắt buộc (60%) 9
10. 7. PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mô hình giáo cụ trực quan (mô hình 3D của một số chi tiết cơ khí điển hình) trong giảng dạy. Tập trung hướng d n học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính m i chương.  Giảng viên sẽ mô tả các hoạt động thực tế trong quá trình sản xuất của một doanh nghiệp liên quan đến việc xây dựng, đọc và giải thích được các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp.  Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Phương pháp thuyết trình; Phương pháp thảo luận nhóm; Phương pháp mô phỏng; Phương pháp minh họa; Phương pháp miêu tả, làm m u.  Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận.  Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau. 8. QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1. Quy định về tham dự lớp học  Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học. Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý.  Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay không có lý do đều bị coi như không hoàn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau.  Tham dự các tiết học lý thuyết  Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn sách bài tập hình họa vẽ kỹ thuật  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ  Tham dự thi kết thúc học phần  Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học 9.2. Quy định về hành vi lớp học  Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy. Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm.  Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định. Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học. 10
11.  Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học.  Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học. 9. TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1. Tài liệu học tập: [1]. Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động thông thường và hiện đại, Quyển 1, NXB khoa học và kỹ thuật, 2009. 10.2. Tài liệu tham khảo: [2]. Nguyễn Công Phương, Trương Ngọc Tuấn, Bài tập Điều khiển tự động, NXB khoa học và kỹ thuật, năm 2008. [3]. Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, MH/DI.00005, 2009. [4]. Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2018 10. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN  Các Khoa, Bộ môn phổ biến đề cương chi tiết cho toàn thể giáo viên thực hiện.  Giảng viên phổ biến đề cương chi tiết cho sinh viên vào buổi học đầu tiên của học phần.  Giảng viên thực hiện theo đúng đề cương chi tiết đã được duyệt. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Trưởng khoa Trưởng bộ môn Người biên soạn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 11