T R NG I H C BÁ C H K H O A
KHOA IN
B MÔN T NG HÓA








Trn ình Khôi Quc
Email : tdkquoc@dng.vnn.vn
2
MC LC
Phn m u
1 Khái nim...........................................................................................................................4
2 Các nguyên tc iu khin t ng....................................................................................5
2.1 Nguyên tc gi n nh.............................................................................................. 5
2.2 Nguyên tc iu khin theo chng trình .................................................................. 5
3 Phân loi h thng KT..................................................................................................5
3.1 Phân loi theo c im ca tín hiu ra...................................................................... 5
3.2 Phân loi theo s vòng kín ......................................................................................... 5
3.3 Phân loi theo kh nng quan sát tín hiu..................................................................6
3.4 Phân loi theo mô t toán hc .................................................................................... 6
4 Biêu  iu khin t ng trong mt nhà máy.................................................................7
5 Phép bin i Laplace ........................................................................................................7
Chng 1: MÔ T TOÁN HC CA CÁC PHN T VÀ CA H! TH"NG I#U KHI$N
T% &NG
1 Khái nim chung ................................................................................................................ 9
2 Hàm truyn t................................................................................................................... 9
2.1 nh ngh'a :................................................................................................................9
2.2 Phng pháp tìm hàm truyn t ............................................................................... 9
2.3 Mt s ví d( v cách tìm hàm truyn t .................................................................10
2.4 Hàm truyn t ca mt s thit b in hình ..........................................................12
3 i s s  khi..............................................................................................................12
3.1 Mc ni tip.............................................................................................................. 12
3.2 Mc song song.......................................................................................................... 12
3.3 Mc phn hi............................................................................................................12
3.4 Chuyn tín hiu vào t) tr*c ra sau mt khi.......................................................... 13
3.5 Chuyn tín hiu ra t) sau ra tr*c mt khi............................................................. 13
4 Phng trình trng thái..................................................................................................... 15
4.1 *Phng trình trng thái tng quát........................................................................... 15
4.2 Xây dng phng trình trng thái t) hàm truyn t...............................................17
4.3 Chuyn i t) phng trình trng thái sang hàm truyn..........................................19
Chng 2: +C TÍNH &NG HC CA CÁC KHÂU VÀ CA H! TH"NG TRONG
MI#N TN S"
1 Khái nim chung .............................................................................................................. 23
2 Phn ,ng ca mt khâu.................................................................................................... 23
2.1 Tín hiu tác ng vào mt khâu (các tín hiu tin nh)..........................................23
2.2 Phn ,ng ca mt khâu............................................................................................ 23
3 c tính tn s ca mt khâu ...........................................................................................24
3.1 Hàm truyn t tn s...............................................................................................24
3.2 c tính tn s..........................................................................................................25
4 c tính ng hc ca mt s khâu c bn......................................................................26
4.1 Khâu t- l..................................................................................................................26
4.2 Khâu quán tính b.c 1................................................................................................ 26
4.3 Khâu dao ng b.c 2................................................................................................28
4.4 Khâu không n nh b.c 1........................................................................................ 30
4.5 Khâu vi phân lý tng.............................................................................................. 31
4.6 Khâu vi phân b.c 1...................................................................................................31
4.7 Khâu tích phân lý tng...........................................................................................32
4.8 Khâu ch.m tr/..........................................................................................................32
3
Chng 3: TÍNH 0N 1NH CA H! TH"NG I#U KHI$N T2 &NG
1 Khái nim chung .............................................................................................................. 34
2 Tiêu chu3n n nh i s................................................................................................35
2.1 iu kin cn  h thng n nh...........................................................................35
2.2 Tiêu chu3n Routh .....................................................................................................35
2.3 Tiêu chu3n n nh Hurwitz.....................................................................................36
3 Tiêu chu3n n nh tn s................................................................................................36
3.1 Tiêu chu3n Nyquist theo c tính tn s biên pha.................................................... 36
3.2 Tiêu chu3n Nyquist theo c tính tn s logarit.......................................................36
3.3 Tiêu chu3n n nh Mikhailov .................................................................................37
Chng 4: CH4T L5NG CA QUÁ TRÌNH I#U KHI$N
1 Khái nim chung .............................................................................................................. 38
1.1 Ch  xác l.p.......................................................................................................... 38
1.2 Quá trình quá .......................................................................................................38
2 ánh giá ch6t l7ng ch  xác l.p.............................................................................. 38
2.1 Khi u(t) = U0.1(t)...................................................................................................... 39
2.2 Khi u(t) = U0.t...........................................................................................................39
3 ánh giá ch6t l7ng quá trình quá  ...........................................................................39
3.1 Phân tích thành các biu th,c n gin....................................................................39
3.2 Phng pháp s Tustin............................................................................................. 39
3.3 Gii phng trình trng thái.....................................................................................39
3.4 S8 d(ng các hàm ca MATAB ................................................................................ 39
4 ánh giá thông qua  d tr n nh.............................................................................. 40
4.1  d tr biên  .....................................................................................................40
4.2  d tr v pha....................................................................................................... 40
4.3 Mi liên h gia các  d tr và ch6t l7ng iu khin.........................................40
Chng 5: NÂNG CAO CH4T L5NG VÀ T0NG H5P H! TH"NG
1 Khái nim chung 41
2 Các b iu khin – Hiu ch-nh h thng ........................................................................ 41
2.1 Khái nim.................................................................................................................41
2.2 B iu khin t- l P.................................................................................................41
2.3 B bù s*m pha Lead................................................................................................. 41
2.4 B bù tr/ pha Leg..................................................................................................... 42
2.5 B bù tr/-s*m pha Leg -Lead...................................................................................43
2.6 B iu khin PI (Proportional Integral Controller) ................................................ 44
2.7 B iu khin PD (Proportional Derivative Controller) .......................................... 44
2.8 B iu khin PID (Proportional Integral Derivative Controller)............................ 45
Chng 6: CONTROL SYSTEM TOOLBOX & SIMULINK TRONG MATLAB
1 Control System Toolbox .................................................................................................. 47
1.1 nh ngh'a mt h thng tuyn tính.........................................................................47
1.2 Bin i s  tng ng.....................................................................................49
1.3 Phân tích h thng.................................................................................................... 50
1.4 Ví d( tng h7p.......................................................................................................... 52
2 SIMULINK ...................................................................................................................... 54
2.1 Khi ng Simulink.................................................................................................54
2.2 To mt s  n gin............................................................................................55
2.3 Mt s khi th9ng dùng......................................................................................... 56
2.4 Ví d(.........................................................................................................................57
2.5 LTI Viewer...............................................................................................................58
Phn m u
4







iu khin hc là khoa hc nghiên cu nhng quá trình iu khin và thông tin trong các
máy móc sinh vt. Trong iu khin hc, i tng iu khin là các thit b, các h thng k
thut, các c c sinh vt…
iu khin hc nghiên cu quá trình iu khin các i tng k thut c gi là iu
khin hc k thut. Trong ó « iu khin t ng » là c s lý thuyt ca iu khin hc k
thuât.
Khi nghiên cu các qui lut iu khin ca các h thng k thut khác nhau, ngi ta s
dng các mô hình toán thay th cho các i tng kho sát. Cách làm này cho phép chúng ta
m rng phm vi nghiên cu và tng quát bài toán iu khin trên nhiu i tng có mô t
toán hc ging nhau.
Tài liu này nhm gii thiu mt s kin thc c bn v iu khin t ng h tuyn tính
liên tc. Nó có th dùng làm tài liu hc tp cho sinh viên k thut các ngành không chuyên
v iu khin cng nh làm tài liu tham kho cho sinh viên ngành in.
1 Khái nim
Mt h thng KT 7c xây dng t) 3 b ph.n ch yu theo s  sau :
Trong ó :
- O : i t7ng iu khin
- C : b iu khin, hiu ch-nh
- M : c c6u o l9ng
Các loi tín hiu có trong h thng gm :
- u : tín hiu ch o (còn gi là tín hiu vào, tín hiu iu khin)
- y : tín hiu ra
- f : các tác ng t) bên ngoài
- z : tín hiu phn hi
- e : sai lch iu khin
Ví d v mt h thng iu khin
n gin
C O
M
u
f
y
e
z
h
l
Qi
Q0
Phn m u
5
2 Các nguyên tc iu khin t ng
2.1 Nguyên tc gi n nh
Nguyên tc này gi tín hiu ra b:ng mt h:ng s trong quá trình iu khin, y = const. Có 3
phng pháp  thc hin nguyên tc gi n nh gm :
- Phng pháp bù tác ng bên ngoài (a)
- Phng pháp iu khin theo sai lch
- Phng pháp h;n h7p
2.2 Nguyên tc iu khin theo chng trình
Là gi cho tín hiu ra y = y(t) theo mt chng trình ã 7c nh s<n.  mt tín hiu
ra nào ó thc hin theo chng trình, cn phi s8 d(ng máy tính hay các thit b có lu tr
chng trình. Ngày nay, 2 thit b thông d(ng ch,a chng trình iu khin là :
- PLC (Programmable Logic Controller)
- CLC (Computerized Numerical Control)
3 Phân loi h thng KT
3.1 Phân loi theo c im ca tín hiu ra
- Tín hiu ra n nh
- Tín hiu ra theo chng trình
3.2 Phân loi theo s vòng kín
- H h: là h không có vòg kín nào.
- H kín: có nhiu loi nh h 1 vòng kín, h nhiu vòng kín,…
C
O
M
u
f
y
e
a)
M
b)
f
C
u e y
O
M2
c)
f
C
u e y
O
M1