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
ĐộngLựcHọcvàĐiềuKhiển
(DynamicSystemsandControl)
Sốtínchỉ 3(2.2.5) MSMH ME3011
Sốtiết Tổng:60 LT:30 TH:30 TN:0BTL/TL:x
MônkhôngxếpTKB
Tỉlệđánhgiá BT:20% TN: KT: BTL/TL:50% Thi:30%
Hìnhthứcđánhgiá Thitrắcnghiệm,90phút
Môntiênquyết
Mônhọctrước Kỹthuậtđiềukhiểntựđộng(ME2009)
Mônsonghành
CTĐTngành KỹthuậtCơđiệntử
Trìnhđộđàotạo Đạihọc
Cấpđộmônhọc Năm3
Ghichúkhác
1.Mụctiêucủamônhọc:
Mônhọcnhằmtrangbịcáckiếnthứccơbảnvềmôhìnhhóacáchệthốngđộnglựchọcvàđápứngcủacáchệ
thốngnày.Cácphươngphápphântíchvàthiếtkếcáchệthốngđiềukhiểntuyếntínhcóhồitiếpcũngsẽđượctrình
bày.
Aims:
This course provides to the students with the basic engineering the knowledge of dynamic modeling of physical
systems(mechanical,electrical,fluid,andthermalsystems)andresponseofthesesystems.Analysisanddesign
methodsforlinearfeedbackcontrolsystemsarealsopresented.
2.Nộidungtómtắtmônhọc:
Nhữngnộidungsauđâysẽđượcgiảngdạyvàthảoluậntrongmônhọc:
Môhìnhtoánhọccủacáchệthốngtuyếntínhliêntục:sơđồkhối,phươngtrìnhtrạngthái,biếnđổiLaplace,hàm
truyền,môphỏngsố
Lýthuyếthệthốngtuyếntínhliêntục:đápứngtrạngtháivớiđiềukiệnđầu,đápứngtrạngtháivớingõvào,đáp
ứngtrênmiềntầnsố,ổnđịnhcủacácphươngtrìnhtrạngthái,ổnđịnhBoundedInputBoundedOutput(BIBO)
Thiếtkếvàphântíchhệthốnghồitiếptuyếntínhliêntục:TiêuchuẩnổnđịnhNyquist,biểuđồBode,phươngpháp
quỹđạonghiệmsố,chấtlượngcủahệthốngđiềukhiển,bộđiềukhiểnPID,phươngpháphiệuchỉnhbộđiềukhiển
PID
Hệthốngrờirạc:hệthốngsố,khâulấymẫubậcnhất,tácđộngcủatốcđộlấymẫulênhệthốngđiềukhiển,chuyển
đổitừphươngtrìnhviphânsangphươngtrìnhsaiphân,chuyểnđổiz,phươngphápđặtcựctronghệrờirạc.
Courseoutline:
Thefollowingtopicswillbepresentedanddiscussedinthiscourse:
Mathematicalmodelsofsystems:Blockdiagrams,statemodels,Laplacetransform,transferfunctions,numerical
simulation
 Linear system theory: Initial state response, Input response, frequency response, stability of state models,
BoundedInputBoundedOutput(BIBO)stability
Feedbackcontroldesignandanalysis:Nyquiststabilitycriterion,Bodeplot,RootLocustechnique,stabilitymargin,
controlperformance,PIDcontrol,PIDturningmethod.
 Discrete linear system: Sampling digital systems, zeroorder hold, effect of sample rate on control systems,
convertingdifferentialequationstodifferenceequations,ztransforms,polelocation.
3.Tàiliệuhọctập:
TàiliệuhọctậpcóthểđượctảixuốngtừtrangBKEL(http://elearning.hcmut.edu.vn/).Cácslidebàigiảngđượccập
nhậthàngtuầntheotiếnđộhọctậptrênlớp.Bêncạnhđó,sinhviêncóthểtựhọc,tìmhiểusâuhơnthôngquacác
tàiliệudướiđây:
•Sáchvàgiáotrìnhchính:
[1]KatsuhikoOgata,Moderncontrolengineering,PrenticeHall,5edition,2010
[2]NguyễnThịPhươngHàvàHuỳnhTháiHoàng,Lýthuyếtđiềukhiểntựđộng,NXBĐHQGHCM,2006
•Tàiliệuthamkhảo:
[3] Karl Johan Astrom, Feedback systems: an introduction for scientists and engineers,
http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php/Main_Page,updatedto2008
[4]MatlabHandbook,http://www.mathworks.com/support/books/
[5]BenjaminC.Kuo,Automaticcontrolsystems,PrenticeHall,1995
[6]JohnDoyle,BruceFrancis,AllenTannenbaum,FeedbackControlTheory,MacmillanPublishingCo.,1990
[1]NguyễnThịPhươngHàvàHuỳnhTháiHoàng,Lýthuyếtđiềukhiểntựđộng,NXBĐHQGHCM,2006.
[2]KatsuhikoOgata,Moderncontrolengineering,PrenticeHall,2010.
[3]KarlJohanAstrom,Feedbacksystems:anintroductionforscientistsandengineers,
http://www.cds.caltech.edu/~murray/amwiki/index.php/Main_Page,2008.
[4],MatlabHandbook,http://www.mathworks.com/support/books/,.
[5]BenjaminC.Kuo,Automaticcontrolsystems,PrenticeHall,1995.
[6]JohnDoyle,BruceFrancis,AllenTannenbaum,FeedbackControlTheory,MacmillanPublishingCo.,1990.
4.Hiểubiết,kỹnăng,tháiđộcầnđạtđượcsaukhihọcmônhọc:
STT Chuẩnđầuramônhọc
L.O.1
Sinhviêncókhảnăngliệtkênhữngnộidungcơbảntronglýthuyếtđiềukhiểnchohệtuyếntính:Hàm
truyền,phươngtrìnhtrangthái,cácđặctínhcủađápứngchuyểntiếp,phươngphápquỹđạonghiệmsố,
biểuđồBode,biểuđồNquist,bộbùsớmphavàtrễpha,bộđiềukhiểnPID,hàmtruyềnrờirạc.
L.O.1.1Cókhảnăngmôtảkháiniệmhàmtruyền
L.O.1.2Cókhảnăngmôtảkháiniệmphươngtrìnhtrạngthái
L.O.1.3Cókhảnăngmôtảmốiquanhệgiữahàmtruyềnvàphươngtrìnhtrạngthái
L.O.1.4Cókhảnăngmôtảđặctínhcủacủađápứngchuyểntiếp
L.O.1.5Cókhảnăngmôtảphươngphápquỹđạonghiệmsố
L.O.1.6CókhảnăngmôtảphươngphápbiểuđồBode
L.O.1.7CókhảnăngmôtảphươngphápbiểuđồNquist
L.O.1.8Cókhảnăngmôtảcấutrúcvàđặctínhcủabộbùsớmpha,trễpha,vàsớmtrễpha
L.O.1.9CókhảnăngmôtảcấutrúcvàđặctínhbộđiềukhiểnPID
L.O.1.10Cókhảnăngmôtảkháiniệmhàmtruyềnrờirạc
L.O.2
Dùngcácphươngtrìnhviphânthôngthường,biếnđổiLaplace,sinhviêncókhảnăngmôhìnhhóađộng
lựchọccủacáchệthốngcơkhívàđiệnđơngiản
L.O.2.1Cókhảnăngthànhlậpcácphươngtrìnhviphânmôtảcáchệthốngvậtlýđơngiảnnhư:khối
lượnglòxogiảmchấn,mạchRLC,conlắcngược.
L.O.2.2Xâydựngđượchàmtruyềncủamộthệthốngtuyếntínhbấtbiếntheothờigian
L.O.2.3Xâydựngđượcphươngtrìnhtrạngtháicủamộthệthốngtuyếntínhbấtbiếntheothờigian
L.O.2.4Xâydựngđượcchuyểnđổigiữahàmtruyềnvàphươngtrìnhtrạngtháicủamộthệthốngtuyến
tínhbấtbiếntheothờigian
L.O.3
SửdụngtiêuchuẩnRouthHurwitz,biểuđồBode,vàphươngphápquỹđạonghiệmsố,sinhviêncókhả
năngxácđịnhổnđịnh,tínhchấtcủađápứngchuyểntiếpvàđápứngxáclậpcủahệtuyếntínhmộtđầu
vàovàmộtđầura(singleinputsingleoutput,SISO)
L.O.3.1Kiểmtrađượctínhổnđịnhcủamộthệthốngtuyếntínhbấtbiếntheothờigiantheotiêuchuẩn
RouthHurwitz
L.O.3.2Kiểmtrađượctínhổnđịnhvàcáctínhchấtcủađápứngchuyểntiếpcủahệthốngtuyếntínhbất
biếntheothờigiannhư(độvọtlố,thờigianquáđộ)bằngphươngphápbiểuđồBode
L.O.3.3Kiểmtrađượcđộổnđịnhvàcáctínhchấtcủađápứngchuyểntiếpcủahệthốngtuyếntínhbất
biếntheothờigiannhư(độvọtlố,thờigianquáđộ)bằngphươngphápbiểuđồBode
L.O.3.4Xácđịnhđượcgiátrịxáclậpcủacủacủahệthốngtuyếntínhbấtbiếntheothờigiantheođịnhlý
giátrịđầucuối
L.O.4
SửdụngbiểuđồBode,phươngphápquỹđạonghiệmsố,phươngphápđặtcực,sinhviêncókhảnăng
thiếtlậpluậtđiềukhiểnchocáchệtuyếntínhbấtbiếntheothờigianthỏamãncácchỉtiêuchấtlượng
L.O.4.1SửdụngphươngphápbiểuđồBodethiếtkếcácbộđiềukhiểnsớmpha,trễpha,sớmtrễpha
L.O.4.2Sửdụngphươngphápquỹđạonghiệmsốthiếtkếcácbộđiềukhiểnsớmpha,trễpha,sớmtrễ
pha
L.O.4.3SửdụngphươngphápđặtcựcthiếtkếbộđiềukhiểnPID
L.O.5
Sửdụngphépbiếnđổiz,sinhviêncókhảnăngthiếtlậpmôhìnhrờirạccủamộthệtuyếntínhliêntục
đượclấymẫu
L.O.5.1Thiếtlậpđượcphươngtrìnhsaiphânvàhàmtruyềnrờirạctừhàmtruyềncủahệtuyếntínhliên
tụcrờirạchóabởimộtkhâugiữmẫubậcnhất
L.O.5.2Thiếtlậpđượcphươngtrìnhsaiphântừphươngtrìnhtrạngtháicủahệtuyếntínhliêntụcrời
rạchóabởimộtkhâugiữmẫubậcnhất
L.O.6
Sửdụngkỹthuậtmôhìnhhóavàphươngphápthiếtkếbộđiềukhiển,sinhviêncókhảnăngthiếtkếbộ
điềukhiểnchonhữnghệthốngcơkhíđơngiản
L.O.6.1Cókhảnăngpháttriểnphươngtrìnhviphânmôtảđộnglựchọccủamộtứngdụngđơngiản
L.O.6.2Cókhảnăngthiếtkếbộđiềukhiểncókhảnăngthỏamãncácđặctínhđápứngcủaứngdụng
L.O.6.3Cókhảnăngmôphỏngđápứngcủahệthốngđượcđiềukhiểnbằngphươngphápmôphỏngsố
STT Courselearningoutcomes
L.O.1
Studentsshouldbeabletolistbasicconceptsinlinearcontroltheory(i.e.,transferfunction,statespace
models,transientresponsespecifications,rootlocusmethod,Bodediagram,Nyquistdiagram,Leadand
lagcompensation,PIDcontroller,discretetransferfunction)
L.O.1.1Studentsshouldbeabletodescribethedefinitionoftransferfunctions
L.O.1.2Studentsshouldbeabletodescribethedefinitionofstateequationmodels
L.O.1.3  Students should be able to describe the relationship between a transfer function and a state
equationmodelofalineartimeinvariantsystem
L.O.1.4  Students should be able to describe the characteristic of dynamic responses of linear time
invariantsystems
L.O.1.5Studentsshouldbeabletodescribetherootlocusmethod
L.O.1.6StudentsshouldbeabletodescribetheBodediagram
L.O.1.7StudentsshouldbeabletodescribetheNquistdiagram
L.O.1.8Studentsshouldbeabletodescribethelead,lag,andleadlagcompensators
L.O.1.9StudentsshouldbeabletodescribethePIDcontroller
L.O.1.10Studentsshouldbeabletodescribethedefinitionofdiscretetransferfunctions
L.O.2
Usingordinary differentialequations, Laplacetransform, studentsshould beable tomodel dynamicsof
simplemechanicalandelectricalsystems
L.O.2.1Studentsshouldbeabletoderiveordinarydifferentialequationsofsimplephysicalsystems,i.e.,
massdamperspring,RLC,invertedpendulumsystems
L.O.2.2Studentsshouldbeabletoderiveatransferfunctionofalineartimeinvariantsystem
L.O.2.3Studentsshouldbeabletoderiveastateequationmodelofalineartimeinvariantsystem
L.O.2.4 Studentsshould be ableto derive thetransformation between a transfer functionand a state
equationmodelofalineartimeinvariantsystem
L.O.3
UsingRouthHurwitzcriteria,Bodediagram,androotlocus,studentsshouldbeabletodeterminestability,
transientandsteadyresponsesofalinearsingleinputsingleoutput(SISO)system
L.O.3.1  Students should be able to check stability of a linear time invariant system by using Routh
Hurwitzcriterion
L.O.3.2Studentsshouldbeabletocheckstabilityandtodeterminedynamicresponsecharacteristicsof
alineartimeinvariantsystembyusingBodediagram
L.O.3.3Studentsshouldbeabletocheckstabilitytocheckstabilityandtodeterminedynamicresponse
characteristicsofalineartimeinvariantsystembyusingrootlocusmethod
L.O.3.4Studentsshouldbeabletodeterminesteadystateresponseofalineartimeinvariantsystemby
usingfinalvaluetheorem
L.O.4
Using Bode diagram, rootlocus technique, pole placement method, students should be able to derive
feedbackcontrollawsofagivenlinearSISOsystemthatsatisfiesthedesiredcontrolperformance
L.O.4.1Studentsshouldbeabletodesignlead,lag,andleadladcontrollersofalineartimeinvariant
systembyusingBodediagram
L.O.4.2Studentsshouldbeabletodesignlead,lag,andleadladcontrollersofalineartimeinvariant
systembyusingrootlocusmethod
L.O.4.3StudentsshouldbeabletodesignPIDcontrollerofalineartimeinvariantsystembyusingpole
placementmethod
Usingztransform,studentsshouldbeabletoderivethediscretetimemodelofagivencontinuoustime
sampleddatasystem
L.O.5 L.O.5.1Studentsshouldbeabletoderiveadifferenceequationandadiscretetransferfunctionfroma
transferfunctionofalineartimeinvariantsystemincludingazeroorderholddevice(ZOH)
L.O.5.2Studentsshould beabletoderive adifferenceequationfrom differentialequationsofa linear
timeinvariantsystemincludingazeroorderholddevice(ZOH)
L.O.6
Usingmodelingtechniquesandcontroldesignmethods,studentsshouldbeabletodesigncontrollersof
practicalsimpleimplementationsinmechanicalengineering
L.O.6.1  Students should be able to develop ordinary differential equations describing dynamics of a
simpleapplicationinmechatronics
L.O.6.2  Students should be able to design controllers satisfying characteristic responses for a simple
applicationinmechatronics
L.O.6.3Studentsshouldbeabletosimulateasimpleapplicationwithacontrollerinmechatronics
5.Hướngdẫncáchhọcchitiếtcáchđánhgiámônhọc:
Điểmtổngkếtmônhọcđượcđánhgiáxuyênsuốtquátrìnhhọc
Sinhviênđượcyêucầuphảithamdựgiờgiảngtrênlớpítnhất70%(sốlầnđượcđiểmdanhchuyêncần).Ngoài
ra,sinhviênphảihoànthànhtấtcảbàitậpvềnhàđúnghạncũngnhưthựchiệnđầyđủcácphầnthuyếttrìnhcủa
nhóm.Đâylànhữngđiềukiệncầnđểsinhviênđạtmônhọcnày.
Sinhviêncầnlưuýthờihạnnộpbàitập.Nộpmuộnsẽkhôngđượcchấpnhậnnếukhôngcómộtlýdochínhđáng
đãđượctrìnhbàyvàphêduyệtcủagiảngviêntrướcngàyđếnhạn.Bàitậpnộpmuộnchophépsẽbịtrừđi2điểm
đốivớimỗingàynộptrễ.
+Bàitập:
•Bàitậpvềnhà(cánhân) :20%
+Quátrình:
•Bàitậplớn :50%
+Thi:
•Thicuốikỳ :30%
Điềukiệndựthi:
•Sinhviênđượcyêucầuphảithamdựgiờgiảngtrênlớpítnhất70%(sốlầnđượcđiểmdanhchuyêncần).Ngoài
ra,sinhviênphảihoànthànhtấtcảbàitậpvềnhàđúnghạncũngnhưthựchiệnđầyđủcácphầnthuyếttrìnhcủa
nhóm.Đâylànhữngđiềukiệncầnđểsinhviênđạtmônhọcnày.
•Sinhviêncầnlưuýthờihạnnộpbàitập.Nộpmuộnsẽkhôngđượcchấpnhậnnếukhôngcómộtlýdochínhđáng
đãđượctrìnhbàyvàphêduyệtcủagiảngviêntrướcngàyđếnhạn.Bàitậpnộpmuộnchophépsẽbịtrừđi2điểm
đốivớimỗingàynộptrễ.
6.DựkiếndanhsáchCánbộthamgiagiảngdạy:
TSNguyễnDuyAnh
TS.PhạmCôngBằng
TS.NguyễnQuốcChí
TS.LêĐứcHạnh
TS.LêThanhHải
TSTrầnViệtHồng
TS.VõTườngQuân
TS.ĐoànThếThảo
PSG.TS.NguyễnTấnTiến
7.Nộidungchitiết:
Tuần/
Chương Nộidung Chuẩnđầurachi
tiết
Hoạtđộngdạyvàhọc Hoạtđộng
đánhgiá
Thầy/Cô Sinhviên
Chương1:Môhình
hóacủacáchệ
thốngđộnglựchọc
1.1Phươngtrìnhvi
L.O.2.1Cókhả
năngthànhlậpcác
phươngtrìnhviphân
môtảcáchệthống
vậtlýđơngiản
như:khốilượnglò
xogiảmchấn,mạch
RLC,conlắcngược.
Giảngbài Làmmộtbáocáo
nhỏ AIC#1
Làmmộtcardứng
1phânthôngthường
1.2Chuyểnđổi
Laplace
1.3Hàmtruyền
L.O.1.1Cókhả
năngmôtảkhái
niệmhàmtruyền
Giảngbài
dungđểmôtảvấn
đềtạilớp
Đọctrướctàiliệu
chobuổihọcsau
AIC#2
L.O.2.2Xâydựng
đượchàmtruyềncủa
mộthệthốngtuyến
tínhbấtbiếntheo
thờigian
Giảngbài
Làmmộtcardứng
dungđểmôtảvấn
đềtạilớp
Đọctrướctàiliệu
chobuổihọcsau
AIC#2
2
1.4Phươngtrình
trạngthái
1.5Mốiliênhệgiữa
hàmtruyềnvà
phươngtrìnhtrạng
thái
1.6Môphỏngvới
Matlab
L.O.1.2Cókhả
năngmôtảkhái
niệmphươngtrình
trạngthái
Giảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#1
L.O.2.3Xâydựng
đượcphươngtrình
trạngtháicủamộthệ
thốngtuyếntínhbất
biếntheothờigian
Giảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#1
L.O.1.3Cókhả
năngmôtảmốiquan
hệgiữahàmtruyền
vàphươngtrình
trạngthái
Mổxẻvấnđềđã
giaođọctrước
Giảngbài
Làmbàitậpvềnhà HW#1
L.O.2.3Xâydựng
đượcphươngtrình
trạngtháicủamộthệ
thốngtuyếntínhbất
biếntheothờigian
Mổxẻvấnđềđã
giaođọctrước
Giảngbài
Làmbàitậpvềnhà HW#1
L.O.6.3Cókhả
năngmôphỏngđáp
ứngcủahệthống
đượcđiềukhiển
bằngphươngpháp
môphỏngsố
Giảngbài Luyệntậptạilớp
Làmbàitậpvềnhà
3
Chương2:Lýthuyết
độnglựchochệ
tuyếntính
2.1Đápứngbậc
nhất
2.2Đápứnghệbậc
hai
L.O.1.4Cókhả
năngmôtảđặctính
củacủađápứng
chuyểntiếp
Giảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#2
4
2.3Đápứnghệbậc
cao
2.4Cácđặctínhcủa
đápứngchuyểntiếp
2.5Cácđặctínhcủa
đápứngxáclập
L.O.1.4Cókhả
năngmôtảđặctính
củacủađápứng
chuyểntiếp
Giảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#2
L.O.3.4Xácđịnh
đượcgiátrịxáclập
củacủacủahệ
thốngtuyếntínhbất
biếntheothờigian
theođịnhlýgiátrị
đầucuối
Nêuvídụứngdụng
Mổxẻvàgiảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#2
5
Chương3:Lýthuyết
điềukhiểnhệthống
hồitiếp
3.1Tiêuchuẩn
RouthHurwitz
3.2Phươngpháp
L.O.3.1Kiểmtra
đượctínhổnđịnh
củamộthệthống
tuyếntínhbấtbiến
theothờigiantheo
tiêuchuẩnRouth
Hurwitz
Giảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#3
L.O.1.5Cókhả
năngmôtảphương
phápquỹđạo
nghiệmsố
Giảngbài Làmbàitậpvềnhà HW#3
L.O.3.3Kiểmtra
đượcđộổnđịnhvà