TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN
-----------------------------------------

BÀI GIẢNG

LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
ThS. NGUYỄN XUÂN NGUYÊN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9.2007

Page 1 - Bai Giang KT


Mở đầu

Giới thiệu chương trình

Chương 1. Khái niệm về điều khiển tự động.
Chương 2. Cơ sở toán học.
Chương 3. Mô tả toán học hệ tuyến tính liên tục.
Chương 4. Khảo sát tính ổn đònh của hệ thống.
Chương 5. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển.
Chương 6. Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục.
Page 2 - Bai Giang KT


Chương 1

Khái niệm về điều khiển tự động

I. Khái niệm về điều khiển


ứng của hệ thống.
- Điều hoà nhiệt độ : vì không thoả mãn với nhiệt

độ nóng quá hay quá lạnh.
- Ổn đònh điện áp : vì không thoả mãn với việc
điện áp thay đổi thất thường,...
Page 5 - Bai Giang KT


I. Khái niệm về điều khiển
9 Muốn tăng độ chính xác, tăng năng suất

và hiệu quả kinh tế.
- Điều khiển các xe hay máy bay từ nơi này đến
nơi khác một cách an toàn và chính xác,
- Các quá trình sản xuất với vô số các mục tiêu
cần điều khiển để thoả mãn các yêu cầu về sự an
toàn, độ chính xác và hiệu quả kinh tế,…
Page 6 - Bai Giang KT


I. Khái niệm về điều khiển
3. Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển ?

Hệ thống điều khiển gồm có 3 thành phần
cơ bản:
- Đối tượng điều khiển,
- Cảm biến hay thiết bò đo lường,
- Bộ điều khiển.


II. Phân loại điều khiển
Sự phân loại hệ thống điều khiển chỉ mang tính
qui ước. Tuỳ theo mục đích, có nhiều cách phân loại
khác nhau.

1. Phân loại theo cấu trúc hệ thống
- Hệ thống vòng hở : Là hệ thống có tác động
điều khiển độc lập với tín hiệu ngõ ra.
- Hệ thống vòng kín : Là hệ thống có tác động điều
khiển phụ thuộc vào tín hiệu ngõ ra.
Page 9 - Bai Giang KT


Hệ thống điều khiển vòng hở

Page 10 - Bai Giang KT


Heọ thoỏng ủieu khieồn voứng kớn

Page 11 - Bai Giang KT


II. Phân loại điều khiển
2. Phân loại theo mục tiêu điều khiển
Mục tiêu điều khiển thường gặp nhất là sai số
giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào càng nhỏ càng
tốt.Tuỳ theo dạng tín hiệu vào mà có các loại điều
khiển khác nhau.


III. Nhiệm vụ của điều khiển
2. Thiết kế hệ thống
Biết cấu trúc và thông số của đối tượng điều
khiển, thiết kế bộ điều khiển để hệ thống thoả
mãn các yêu cầu về chất lượng cho trước.

3. Nhận dạng hệ thống
Xác đònh cấu trúc và thông số chưa biết của hệ
thống.
Môn học lý thuyết điều khiển tự động chỉ giải
quyết bài toán phân tích và thiết kế hệ thống.
Page 15 - Bai Giang KT


Chương 2

CƠ SỞ TOÁN HỌC
ThS. NGUYỄN XUÂN NGUYÊN

Page 16 - Bai Giang KT


Chương 2

Cơ sở toán học

Đối tượng điều khiển rất đa dạng. Do đó cần có cơ sở toán
học để phân tích, thiết kế các hệ điều khiển có bản chất vật lý
khác nhau.


G
G
Fh = m a

mà:

d 2x
dv
a =
=
dt
dt 2
F h = F − Kx − Cv = F − Kx − C

nên:

dx
d2x
F − Kx − C
=m 2
dt
dt

⇒

d2x
dx
m 2 + C + Kx = F
dt

+
+ an c(t ) =
a0
a
...
a
n −1
1
n
n −1
dt
dt
dt
dr (t )
d m − 1r (t )
d m r (t )
+ b1
+ ... + bm − 1
+ bmr (t )
b0
m
m −1
dt
dt
dt
Page 19 - Bai Giang KT


I. Phương trình vi phân
9 Việc khảo sát hệ thống dựa vào phương trình vi


II. Biến đổi Laplace
2. Tính chất
9 Tính tuyến tính

L{af1 (t) + bf2 (t)} = aF1 (s) + bF2 (s)
9 Đònh lý chậm trễ

L{ f (t − T )} = e L{ f (t)} = e F(s)
−Ts

−Ts

Page 22 - Bai Giang KT


II. Biến đổi Laplace
9 Ảnh của đạo hàm
⎧ df (t ) ⎫
+
=
sF
(
s
)
−
f
(
0
)

Thông thường để tìm biến đổi Laplace ngược, ta
thực hiện biến đổi F(s) về dạng cơ bản, sau đo sử
dụng bảng tra biến đổi Laplace.
Page 24 - Bai Giang KT


II. Biến đổi Laplace
4. Biến đổi Laplace của các hàm cơ bản
9 Hàm nấc đơn vò
⎧1
⎪⎪
u (t ) = ⎨
⎪
⎪⎩0

⇒

u(t)

,

if

t≥0
1

,

if