Đại Học Quốc Gia TP.HCM

Vietnam National University – HCMC

Trường Đại Học Bách Khoa

Ho Chi Minh City University of Technology

Khoa Cơ Khí

Faculty of Mechanical Engineering
Đề cương môn học

Kỹ thuật điều khiển tự động
(Control system technology)
Số tín chỉ

3(2.2.5)

MSMH

ME2009

Số tiết

Tổng: 60

LT: 30

TH: 15



Tất cả các ngành thuộc khoa Cơ khí

Trình độ đào tạo

Đại học

Cấp độ môn học

Năm 2

Ghi chú khác

Riêng ngành Công nghệ may thì môn học trước là: Kỹ thuật điện (EE1005)

1. Mục tiêu của môn học:
Môn học nhằm trang bị các kiến thức cơ bản về một hệ thống điều khiển tự động bao gồm các thuật ngữ, khái niệm,
nguyên lý để từ đó sinh viên có thể phân tích, và tính chọn từng bộ phận hoặc toàn bộ hệ thống điều khiển tự động
trong thực tiễn.

Aims:
This  subject  covers  the  terminology,  concepts,  principles,  procedures,  and  computations  used  by  engineers  and
technicians to analyze, select, specify, design, and maintain control systems.

2. Nội dung tóm tắt môn học:
Môn học giới thiệu các thành phần cơ bản trong một hệ thống / quá trình điều khiển tự động bao gồm phần tử cảm
biến, phần tử tác động, phần tử điều khiển, và mối liên kết giữa các phần tử này. Các nội dung chính bao gồm:
­ Các khái niệm và nguyên lý cơ bản.
­ Hàm truyền và biến đổi Laplace.
­ Xử lý tín hiệu.

như hệ thống điều khiển vị trí.
L.O.1.1 ­ Mô tả và minh họa được các khái niệm: hệ thống điều khiển, sơ đồ khối và hàm truyền.
L.O.1.2 ­ Phân biệt được hệ thống vòng hở, vòng kín.
L.O.1.3 ­ Minh họa và giải thích được các tính chất phi tuyến của phần tử / hệ thống.
L.O.1.4 ­ Minh họa và giải thích được các dạng đáp ứng của phần tử / hệ thống.

L.O.1

L.O.1.5  ­  Nêu  được  ba  mục  tiêu  điều  khiển  cũng  như  minh  họa  ba  tiêu  chuẩn  đánh  giá  hệ  thống  điều
khiển.
L.O.1.6 ­ Minh họa được các khái niệm: cơ cấu servo, điều khiển trình tự, hệ thống điều khiển số/tương
tự … khi phân loại hệ thống điều khiển.
L.O.1.7 ­ Minh họa được các khái niệm: trở kháng, dung lượng, quán tính, và thời gian trễ của một phần
tử nào đó.
L.O.1.8 ­ Gợi ý lại được các đại lượng đo thông dụng và nguyên lý đo tương ứng đã học ở môn 'Dung sai
va kỹ thuật đo'.
Trình bày chức năng và mối liên kết giữa các thành phần trong một hệ thống điều khiển.
L.O.2.1 ­ Biểu diễn được sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển.

L.O.2

L.O.2.2 ­ Thực hiện được các phép biến đổi đơn giản sơ đồ khối hệ thống.
L.O.2.3 ­ Nhận biết vai trò chức năng của từng thành phần và mối liên hệ giữa các thành phần trong một
trạm trộn bê tông.
Áp dụng Matlab để khảo sát đáp ứng của một hệ thống điều khiển.
L.O.3.1 ­ Biểu diễn đồ thị thể hiện được đặc tính đáp ứng bước của hệ thống điều khiển vòng kín bằng
Matlab.
L.O.3.2 ­ Thực hiện được biến đổi Laplace thuận để thiết lập hàm truyền của phần tử.

L.O.3

L.O.5.3 ­ Hiện thực mạch điện điều khiển trình tự từ lưu đồ điều khiển.
L.O.5.4 ­ Thực hiện mạch điện động lực từ lưu đồ điều khiển.
Nhận thức được mức độ hữu dụng của môn học mang lại trong công tác kỹ sư.

L.O.6

L.O.6.1 ­ Giới thiệu về mình tự tin và ngắn gọn.
L.O.6.2 ­ Thiết lập hợp đồng nhóm.
L.O.6.3 ­ Minh họa những lợi ích mang lại trong việc ứng dụng tự động hóa thông qua bản đồ tư duy.

STT

Course learning outcomes
Demonstrate  terminologies  and  common  concepts  of  a  typical  control  system,  e.g.  a  position  control
system.
L.O.1.1 ­ Illustrate the concept: control systems, block diagrams and transfer function.
L.O.1.2 ­ Present basic characteristics of the open­loop / closed­loop control system.
L.O.1.3 ­ Illustrate and explain the nonlinear properties of the element / system.

L.O.1

L.O.1.4 ­ Illustrate and explain types of response for an element.
L.O.1.5 ­ Name 3 control objectives and 3 criteria of good control.
L.O.1.6 ­ Demonstrate concepts: servomechanism, process control, digital control systems / analog ...
L.O.1.7 ­ Illustrate concepts: resistance, capacity, inertia, and time delay for a certain element.
L.O.1.8 ­ Recall common parameters and their measurement principles learned in the course of Tolerance
and Measurement
Present functions and links between elements in a control system.

L.O.2

L.O.4.9 ­ Present working principle of stepping motors in terms of speed and direction.
L.O.4.10 ­ Compare four types of actuator: mechanical system, electrical system, electronic system and
micro­controller system.
Design control systems for sequential operations.
L.O.5.1 ­ Identify states of a discrete process

L.O.5

L.O.5.2 ­ Establish a sequential function chart.


L.O.5.3 ­ Implement a control circuit using relay from a given sequential function chart.
L.O.5.4 ­ Implement a power circuit using relay from a given sequential function chart.
Realize “work­ready engineers” and advantages in applications of manufacturing automation.
L.O.6

L.O.6.1 ­ Introduce yourself confidently and concisely.
L.O.6.2 ­ Establish a group contract.
L.O.6.3 ­ Illustrating the benefits of the automation through mind maps.

5. Hướng dẫn cách học ­ chi tiết cách đánh giá môn học:
­ Lý thuyết + bài tập: học trên lớp15 buổi, 3 tiết / buổi.
­ Thí nghiệm: 3 buổi (tương ứng 3 bài: Lab #1, Lab #2, Lab #3), 5 tiết / buổi. Phân nhóm: 20 sinh viên / nhóm.
­ Bài Lab #1: thực hiện trong tuần 4 / tuần 5.
­ Bài Lab #2: thực hiện trong tuần 8 / tuần 9.
­ Bài Lab #3: thực hiện trong tuần 13 / tuần 14.
Tài liệu được đưa lên BKEL hàng tuần. Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học. Điểm tổng kết môn học
được đánh giá xuyên suốt quá trình học, cơ bản gồm hai cột điểm: điểm quá trình (70%) và điểm thi cuối kỳ (30%).
+ Bài tập:
• Bài tập trên lớp (nhóm)

đối với mỗi ngày nộp trễ.

6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:
­ TS. Phạm Công Bằng 
­ TS. Đoàn Thế Thảo 
­ TS. Võ Tường Quân 
­ TS. Nguyễn Duy Anh 
­ Th.S Nguyễn Đàm Tấn
­ TS. Phùng Trí Công
­ TS. Trần Việt Hồng

7. Nội dung chi tiết:
Tuần/
Chương

Nội dung

Chuẩn đầu ra chi
tiết

Hoạt động dạy và học
Thầy/Cô
­ Tự giới thiệu về
mình
­ Trình bày mẫu giới
thiệu

L.O.6.1 ­ Giới thiệu
về mình tự tin và
ngắn gọn.

nhóm
­ Thúc đẩy hoạt động
nhóm
­ Tóm tắt và giới
thiệu chuẩn ABET

­ Thảo luận theo
nhóm về những yêu
cầu đối với một kỹ sư
ngày nay
­ Tìm hiểu về cách
đánh giá môn học
GHW #1

­ Hình thành nhóm,
­ Tải tài liệu tham
thảo luận và thiết lập
khảo
hợp đồng GHW #1
­ Hoàn chỉnh rubrics
­ In và nộp bản hợp
để đánh giá hợp
đồng nhóm. Hạn
đồng nhóm
chót: buổi học tới
­ Cung cấp rubrics
để đánh giá sự cộng
tác trong nhóm

­ Thảo luận tất cả

truyền đạt
­ Hệ thống điều
khiển vòng hở / vòng
L.O.1.2 ­ Phân biệt
kín
được hệ thống vòng
hở, vòng kín.

­ Giới thiệu hệ thống:
người + xe để tạo
thành hệ thống điều
khiển xe 40km/h
­ dẫn dắt để đưa tới
các khái niệm: htđk,
sơ đồ khối và hàm
truyền

­ Thảo luận nhóm về
những thành phần
cấu thành hệ thống
đảm bảo vận tốc
40km/h
AIC #2
­ Thể hiện sự mối
liên hệ giữa các
thành phần trong hệ
thống

­ Nêu những thí dụ
về các hệ thống điều

­ Phân tích các thành
phần chức năng cơ
L.O.2.1 ­ Biểu diễn
bản
­ Nghe và trao đổi
được sơ đồ khối của ­ Nêu thí dụ về các
các vấn đề được nêu AIC #4
một hệ thống điều
thành phần chức
­ Làm AIC #4
khiển.


năng

L.O.3.1 ­ Biểu diễn
đồ thị thể hiện được
đặc tính đáp ứng
bước của hệ thống
điều khiển vòng kín
bằng Matlab.

­ Phân tích tầm quan
trọng của bộ điều
khiển
­ Nêu thí dụ về chế
độ điều khiển P trong
hệ thống điều khiển
vị trí bàn máy.
­ Nghe và trao đổi

­ Thảo luận nhóm để AIC #5
làm câu 1, AIC #5
(10')

­ Từ thì dụ điều khiển
vị trí bàn máy, dẫn
dắt vấn đề khi thay
đổi giá trị G1
­ Đặt tình huống khi
chạy từ vị trí này đến
vị trí kia sao cho
nhanh nhất.
­ Từ thì dụ điều khiển
vị trí bàn máy, nhấn
mạnh dạng đáp ứng
có thể được chọn
theo ý muốn … và
điều này tùy thuộc
vào ứng dụng

­ Nghe và trao đổi
các vấn đề được nêu
­ Thảo luận nhóm để AIC #5, LAB #1
làm câu 2, AIC #5
(10')

­ Đặt vấn đề về các
mục tiêu mong muốn
của hệ thống điều
khiển

­Vai trò của controller
trong hệ thống điều
khiển vòng kín
­ Tính phi tuyến
­ Dạng đáp ứng
­ Mục tiêu và tiêu chí
đánh giá chất lượng
HTDK
­ Đơn giản sơ đồ
L.O.1.4 ­ Minh họa
khối
và giải thích được
các dạng đáp ứng
của phần tử / hệ
thống.

L.O.2.2 ­ Thực hiện
được các phép biến
đổi đơn giản sơ đồ
khối hệ thống.

­ Dẫn dắt vấn đề về
nhu cầu tìm hàm
truyền đạt hệ thống
… xuất phát từ khái
niệm hệ thống điều
khiển

­ Nghe và trao đổi
các vấn đề được nêu

­ Đối với loại tín hiệu:
nhắc lại ưu điểm của
­ Khái niệm trở
tín hiệu số
kháng, dung lượng,
quán tính, và thời
­ Giới thiệu ngắn gọn
gian trễ
các đặc tính chung:
trở kháng, dung
­ Lab #1: Ứng dung L.O.1.7 ­ Minh họa
lượng, quán tính, và
được các khái niệm:
Matlab trong phân
thời gian trễ 
trở kháng, dung
tích đáp ứng hệ
­ Phân công cho
lượng, quán tính, và
thống điều khiển.
từng nhóm một phần
thời gian trễ của một
từ nào đó (điện, lỏng,
phần tử nào đó.
khí, nhiệt, cơ) và yêu
cầu thảo luận trong
25'

­ Nghe, trao đổi và
thảo luận nhóm các

­ Làm AIC #7
khảo sát pt vi phân
bậc 1
­ Nêu hình thức cuối
cùng của hàm truyền

AIC #7

L.O.3.3 ­ Phân tích,
đánh giá định tính
đáp ứng của hệ
thống bậc 1, bậc 2.

­ Lướt qua các slide
­ Dẩn dắt để minh
họa tính phổ biến
của các hệ thống bậc
1, 2
­ hệ thống bậc 1: giải
thích về ý nghĩa
hằng số thời gian
tau.
­ hệ thống bậc 2:
phân tích mối quan
hệ giữa nghiệm của
mẫu số hàm truyền
đến dạng đáp ứng
tương ứng của phần
tử.



IHW #3


Chương 2: Hàm
truyền và biến đổi
Laplace
6

được cho.

­ Đánh giá định
lượng đáp ứng của
phần tử
Chương 4: Hệ thống
xử lý tín hiệu
­ Các mạch op­amp
cơ bản
L.O.4.1 ­ Thiết kế các
mạch Op­amp để xử
lý các phép toán đơn
giản (khuếch đại đảo,
khuếch đại không
đảo, mạch tổng,
mạch vi sai).

chóng
­ Giới thiệu định lý
đầu cuối để tìm giá
trị xác lập

­ Trình bày các bài
và minh họa khái
toán thường gặp
niệm cách ly và biến
­ Trao đổi với từng
đổi trở kháng.
nhóm cụ thể

­ Hiểu rõ từng ứng
dụng bài toán
AIC #10
­ Thảo luận nhóm để
làm AIC #10

L.O.3.5 ­ Minh họa
được nguyên lý các
mạch lọc thông thấp,
thông cao và chắn
dãy thông qua biểu
đồ Bode.

­ Trao đổi và thảo
luận cách áp dụng
các mạch op­amp cơ AIC #10
bản
­ Làm AIC #10, câu 2

­ Giới thiệu về nhiễu
tín hiệu
­ Minh họa thế nào là

L.O.1.8 ­ Gợi ý lại

­ Đặt vấn đề làm sao
thống kê mẫu số
lượng xe moto chạy
qua đường Tô Hiến
Thành, đặc biệt tại
khúc bãi giữ xe cổng
giữa.
­ Yêu cầu các nhóm
thảo luận và chỉ định
nhóm trình bày cách
lấy mẫu
­ Tổng kết về các
định lý lấy mẫu
­ Minh họa các
trường hợp ứng
dụng ADC / DAC
­ Minh họa khái niệm
độ phân giải
­ Phân loại số thông
số để xác định bộ
DAC

­ Thảo luận nhóm và
trình bày trước lớp
về vấn đề được nêu AIC #11
­ Thảo luận nhóm để
làm AIC #11



Chương 4: Cơ cấu
cảm biến
9

­ Đo lượng di động
và cảm biến tiệm
cận.

Chương 5: Cơ cấu
tác động
10

­ Lướt qua các
nguyên lý đo lượng
dịch chuyển
­ Tập trung nhấn
mạnh đến encoder
­ Giới thiệu các loại
cảm biến tiệm cận
­ Cho xem các loại
cảm biến thực tế

­ Trình bày bảng
rubric để chấm phần
thuyết trình
L.O.4.7 ­ Trình bày
­ Góp ý cho từng
đặc điểm về nguyên
nhóm những điểm

­ Ôn lại chức năng
của cơ cấu tác động
­ Thảo luận nhóm và
­ Giới thiệu sơ về hệ
AIC #14
làm bài AIC #14
thống trạm trộn bê
tông

­ Lắng nghe, thảo
luận và tìm kiếm
­ Nhóm cơ cấu đóng L.O.4.8 ­ Tra cứu
­ Nhấn mạnh vai trò thông tin về rơ­le
mở điện cơ.
được thông tin và
của rơ­le
được giao
trình bày trước lớp
­ Chuẩn bị một số rơ­ ­ Soạn slide và trình OPR #2
về những đặc điểm
le cho các nhóm để bày trước lớp về đặc
cơ bản của một thiết
tìm hiểu
điểm, thông số kỹ
bị rơ­le.
thuật của rơ­le được
giao
­ Lướt qua các nhóm
cơ cấu tác động


về yếu đổi thay đổi
tốc độ, và đảo chiều
động cơ.

­ Lắng nghe và trao
đổi.
­ Làm AIC #15 sau
AIC #15
khi quan sát phần
minh họa về động cơ
bước

­ Dùng Arduino kích
xung điều khiển một
động cơ bước.
L.O.4.10 ­ Trình bày
đặc điểm và so sánh
giữa 4 loại cơ cấu
điều khiển (cơ, điện,
điện tử và vi điều
khiển).

­ Gợi ý về các
phương án điều
khiển khác nhau.
­ Thúc đẩy sinh viên
phân tích ưu nhược
điểm của từng giải
pháp: kích thước và
tính linh hoạt

và làm bài tập AIC
AIC #18, GHW
#18
#3
­ Xem trước về bài
tập nhóm GHW #3

L.O.5.3 ­ Hiện thực
mạch điện điều khiển
trình tự từ lưu đồ
điều khiển.

­ Minh họa cách
chuyển từ lưu đồ
thành mạch điện
điều khiển

­ Lắng nghe và luyện AIC #19, LAB
tập AIC #19
#3

­ Trình bày hình
thành bảng chân trị
và từ đó thiết lập các
L.O.5.4 ­ Thực hiện
biểu thức và mạch
­ Lab #3: Điều khiển mạch điện động lực động lực
từ lưu đồ điều khiển.
trình tự dung rơ­le
­ Minh họa dung

phạm vi ứng của các AIC #17.
quá trình trình tự.
­ Đưa các thí dụ
khác nhau để sinh
viên thảo luận, phân
tích và nhận diện
trạng thái.

­ Chuẩn bị hàm
truyền động cơ DC
­ Đặt bài toán điều
khiển vị trí và sau đó
L.O.3.6 ­ Đánh giá
là điều khiển vận tốc.
đáp ứng của hệ
­ Dẫn dắt từ từ các
thống điều khiển đối loại bộ điều khiển từ
với chế độ điều khiển P, PI và PID
PID.
­ Chuẩn bị chương
trình demo PID trên
maple
­ Chuẩn bị kit thực
hành MIC02

­ Lướt qua các mục
chuẩn đầu ra môn
học

Ôn tập

đầu ra môn học.

8. Thông tin liên hệ:
Bộ môn/Khoa phụ trách

Bộ môn Cơ Điện Tử ­ Khoa Cơ Khí

Văn phòng

Tòa nhà B11 ­ Phòng 210

Điện thoại

38688611

Giảng viên phụ trách

Phạm Công Bằng

E­mail

[email protected], [email protected]
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2015


TRƯỞNG KHOA

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG