HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
(Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa)
Lưu hành nội bộ
HÀ NỘI - 2006

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Nhìn chung, cơ sở điều khiển tự động là môn học trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ
bản
để phân tích và tổng hợp hệ thống điều khiển kỹ thuật trong miền thời gian và miền tần số
bằng công cụ toán học. Trong sách hướng dẫn học tập này, chúng ta tập trung xét các hệ thống
trong miền liên tục và miền rời rạc, đề cập đến các vấn đề cơ bản nhất của lý thuyết hệ thống điều
khiển được ứng dụng cho kỹ thu
ật. Các phương pháp được đề cập đến để phân tích và tổng hợp hệ
thống là phương pháp kinh điển khảo sát theo hàm truyền đạt của hệ thống và phương pháp không
gian trạng thái. Nội dung chính sẽ bao gồm 7 chương:
Chương 1: Mô tả toán học hệ thống ĐKTĐ liên tục.
Chương II. Các đặc tính của hệ thống ĐKTĐ liên tục.
Chương III. Khảo sát tính ổn định của hệ th
ống ĐKTĐ liên tục.
Chương IV. Khảo sát chất lượng hệ thống ĐKTĐ liên tục.
Chương V. Tổng hợp hệ thống ĐKTĐ liên tục.
Chương VI. Mô tả toán học hệ thống ĐKTĐ rời rạc.
Chương VII. Phân tích và tổng hợp hệ thống ĐKTĐ rời rạc.
Ngày nay, các công cụ để điều khiển đều biến đổi nhanh chóng và hoàn thiện, nh
ưng những
nguyên lý cơ bản vẫn không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể. Các vấn đề được đề cập trong
sách hướng dẫn này dựa trên các giáo trình về Điều khiển tự động trong và ngoài nước nhưng
được tóm tắt và cô đọng giúp học viên nắm được những vấn đề cơ bản nhất của môn học.
Vì thời gian có hạn, chắc còn một số sai sót không tránh khỏi, nhóm biên soạn mong nhận
được các góp ý c
ủa người đọc để hoàn thiện trong các lần xuất bản sau.
Tác giả
Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động 4

điều khiển và nhiệm vụ cơ bản của điều khiển là phải tác động lên đầu vào của đối tượng điều
khiển sao cho đại lượng cần điều khiển đạt được giá trị mong muốn. Thiết bị điều khiển là tập hợp
tất cả các phần tử của hệ thống nhằm mụ
c đích tạo ra giá trị điều khiển tác động lên đối tượng.
Giá trị này được gọi là tác động điều khiển.
Đại lượng cần điều khiển còn được gọi là đại lượng ra của hệ thống ĐKTĐ. Những tác
động từ bên ngoài lên hệ thống được gọi là tác động nhiễu.
Có ba phương thức điều khiển là phương thức điều khi
ển theo chương trình, phương thức
bù nhiễu và phương thức điều khiển theo sai lệch.
Trong phương thức điều khiển theo chương trình, tín hiệu điều khiển được phát ra do một
chương trình định sẵn trong thiết bị điều khiển. Với phương thức bù nhiễu, tín hiệu điều khiển
được hình thành khi xuất hiện nhiễu loạn tác động lên hệ thống, tín hiệu đi
ều khiển phát ra nhằm
bù lại sự tác động của nhiễu loạn để giữ cho giá trị ra của đại lượng cần điều khiển không đổi. Vì
vậy hệ bù nhiễu còn được gọi là hệ bất biến.
Chương 1. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động 5
Trong kỹ thuật thường sử dụng phương thức điều khiển theo sai lệch, trong đó tín hiệu điều
khiển là sự sai lệch giữa giá trị mong muốn và giá trị đo được của đại lượng cần điều khiển. Sơ đồ
cấu trúc của hệ điều khiển tự động theo sai lệch được mô tả trên hình 1.1.


làm hai loại chính, phụ thuộc vào tính chất của các phần tử trong hệ thống là hệ thống tuyến tính
và hệ thống phi tuyến.
- Hệ tuyến tính là hệ thống mà tất cả các phần tử của nó đều là tuyến tính.
- Hệ phi tuyến là hệ thống mà chỉ cần một trong các phần tử của nó là phi tuyến.
Nội dung cơ bản nhất của lý thuy
ết điều khiển tự động là đi sâu nghiên cứu hệ tuyến tính.
Đặc trưng cơ bản nhất của các phần tử tuyến tính là nguyên lý xếp chồng, nghĩa là khi có một tổ
hợp tín hiệu tác động ở đầu vào của phần tử thì tín hiệu ra sẽ bằng tổ hợp tương ứng của các tín
hiệu ra thành phần. Hệ thống phi tuyến không có tính chất này.
C O
M
u

y
e
f
x
Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động điên hình