Đề cương môn học Kỹ thuật điều khiển tự động

Môn tiên quyết Môn học trước Trang bị điện ­ điện tử trong máy công nghiệp (ME2005) Môn song hành CTĐT ngành 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. ­ Cơ cấu cảm biến. ­ Cơ cấu tác động. ­ Điều khiển quá trình. Course outline: This subject presents the fundamental language of control system technology. It is followed by basic components of automatic control systems including sensors, actuators, controllers, and their signal interconnection. Main contents are: ­ Common concepts and principles of a typical control system. ­ Transfer function and Laplace transformation. ­ Signal conditioning. ­ Actuators. ­ Sensors. ­ Process control. 3. Tài liệu học tập: Tài liệu học tập có thể được tải xuống từ trang BKEL (­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 sau: [1] Robert N. Bateson, Introduction to Control System Technology, 7th Edition, Prentice Hall, 2002.  [2] Curtis D. Johnson, Process Control Instrumentation Technology, 7th Edition, Prentice Hall, 2003.  [3] Christopher T. Kilian, Modern Control Technology: Components and Systems, 2nd Edition, Delmar Thomson Learning, 2001.  4. Hiểu biết, kỹ năng, thái độ cần đạt được sau khi học môn học: STT Chuẩn đầu ra môn học L.O.1 Nắm vững các thuật ngữ, khái niệm và nguyên lý hoạt động của một hệ thống tự động điển hình, ví dụ 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.1.5  ­ 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'. L.O.2 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.2.2 ­ 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. L.O.3 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.3.3 ­ Phân tích, đánh giá định tính đáp ứng của hệ thống bậc 1, bậc 2. L.O.3.4 ­ Ứng dụng Matlab để khảo sát đáp ứng theo thời gian, đáp ứng tần số của một hàm truyền được cho. L.O.3.5 ­ Minh họa được nguyên lý các mạch lọc thông thấp, thông cao và chắn dãy thông qua biểu đồ Bode. L.O.3.6 ­ Đánh giá đáp ứng của hệ thống điều khiển đối với chế độ điều khiển PID. L.O.4 Trình bày nguyên lý, phân tích, và lựa chọn từng bộ phận trong hệ thống điều khiển. 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). L.O.4.2 ­ Trình bày và minh họa khái niệm cách ly và biến đổi trở kháng. L.O.4.3 ­ Ứng dụng được mạch cầu Wheatstone trong xử lý tín hiệu. L.O.4.4 ­ Tính toán được tần số và khoảng thời gian lấy mẫu. L.O.4.5 ­ Xác định sai số của các bộ chuyển đổi ADC và DAC. L.O.4.6 ­ Thực hiện các phép biến đổi tính xung liên quan đến bộ mã hóa. L.O.4.7 ­ Trình bày đặc điểm về nguyên lý, cách vận hành sử dụng đối với một loại cảm biến nào đó. L.O.4.8 ­ Tra cứu được thông tin và trình bày trước lớp về những đặc điểm cơ bản của một thiết bị rơ­le. L.O.4.9 ­ Trình bày được các đặc điểm vận hành của động cơ bước (đảo chiều, thay đổi tốc độ). 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). L.O.5 Thực hiện sơ đồ mạch điều khiển quá trình. L.O.5.1 ­ Nhận diện các trạng thái hoạt động của một quá trình rời rạc. L.O.5.2 ­ Xây dựng lưu đồ điều khiển. 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. L.O.6 Nhận thức được mức độ hữu dụng của môn học mang lại trong công tác kỹ sư. 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 L.O.1 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.1.4 ­ 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 L.O.2 Present functions and links between elements in a control system. L.O.2.1 ­ Sketch a block diagram of a control system L.O.2.2 ­ Reduce block diagrams to a simpler form. L.O.2.3 ­ Identify main components and their interconnection in a cement mixing system. L.O.3 Apply Matlab to analyze the response of the component / system. L.O.3.1 ­ Plot the response to a step input for a closed­loop control system using Matlab L.O.3.2 ­ Implement Laplace Transforms to derive the transfer function of the element L.O.3.3 ­ Quantitative analyze the responses of 1st order systems, 2nd order systems. L.O.3.4 ­ Use Matlab to study time response and frequency response of a given transfer function. L.O.3.5  ­  Illustrate  the  principles  of  the  low­pass  filter,  high­pass  filter  and  notch  filter  through  bode diagram. L.O.3.6  ­  Identify  the  effect  of  proportional  coefficient,  integral  coefficient  and  derivative  coefficient  to system performance. L.O.4 Discuss the principles, analyze and select equipment in practical applications. L.O.4.1 ­ Design  inverting amplifier, noninverting amplifier, summing amplifier, differential amplifier using op­amp. L.O.4.2 ­ Illustrate concepts of isolation and impedance changes. L.O.4.3 ­ Apply the Wheatstone bridge circuit in the signal processing. L.O.4.4 ­ Calculate sampling rate and sampling period. L.O.4.5 ­ Determine quantization error of an A/D converter. L.O.4.6 ­ Calculate the number of pulse required for an encoder in a certain application. L.O.4.7  ­  Present  basic  characteristics  and  usage  of  a  certain  sensor  applied  in  motion  systems  or industrial processes. L.O.4.8 ­ Look up basic specifications of a certain relay. 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. L.O.5 Design control systems for sequential operations. L.O.5.1 ­ Identify states of a discrete process 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. L.O.6 Realize “work­ready engineers” and advantages in applications of manufacturing automation. 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) : 15% • Bài tập về nhà (nhóm) : 5% • Bài tập về nhà (cá nhân) : 15% + Thực hành: • Thực hành : 15% + Quá trình: • Hoạt động nhóm : 10% • Chuyên cần : 10% + 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. 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 Hoạt động đánh giáThầy/Cô Sinh viên L.O.6.1 ­ Giới thiệu về mình tự tin và ngắn gọn. ­ Tự giới thiệu về mình ­ Trình bày mẫu giới thiệu ­ Tổng hợp danh sách sinh viên ­ Soạn tiêu chí chấm ­ Thực hành tự giới thiệu theo mẫu cung cấp ­ Làm bài tập cá nhân ở nhà IHW #1 IHW #1 1 Giới thiệu về mônhọc IHW #1 L.O.6.2 ­ Thiết lập hợp đồng nhóm. ­ Giới thiệu lướt qua đề cương môn học ­ Giải thích các hoạt động cá nhân và nhóm ­ Thúc đẩy hoạt động nhóm ­ Tóm tắt và giới thiệu chuẩn ABET ­ Tải tài liệu tham khảo ­ Hoàn chỉnh rubrics để đánh giá hợp đồng nhóm ­ Cung cấp rubrics để đánh giá sự cộng tác trong nhóm ­ Thảo luận theo nhóm về những yêu cầu đối với một kỹ sư ngày nay ­ Tìm hiểu về cách đánh giá môn học ­ Hình thành nhóm, thảo luận và thiết lập hợp đồng GHW #1 ­ In và nộp bản hợp đồng nhóm. Hạn chót: buổi học tới GHW #1 L.O.6.3 ­ Minh họa những lợi ích mang lại trong việc ứng dụng tự động hóa thông qua bản đồ tư duy. ­ Giới thiệu ngắn gọn về bản đồ tư duy ­ Thảo luận tất cả những vấn đề liên quan đến môn học và biểu diễn thông qua bản đồ tư duy AIC #1 ­ Trình bày trước lớp về kết quả thảo luận của nhóm mình. AIC #1 2 Chương 1: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản ­ Sơ đồ khối và hàm truyền đạt ­ Hệ thống điều khiển vòng hở / vòng kín L.O.1.1 ­ Mô tả và minh họa được các khái niệm: hệ thống điều khiển, sơ đồ khối và hàm truyền. ­ 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 ­ Thể hiện sự mối liên hệ giữa các thành phần trong hệ thống AIC #2 L.O.1.2 ­ Phân biệt được hệ thống vòng hở, vòng kín. ­ Nêu những thí dụ về các hệ thống điều khiển khác nhau, yêu cầu biểu diễn dưới dạng sơ đồ khối hệ thống và đặt vấn đề đề sinh viên suy nghĩ. ­ Nhắc về thí dụ chiếc xe: người lái không kinh nghiệm + đồng hồ xe gắn máy / người lái có kinh nghiệm + không có đồng hồ xe. ­ dẫn dắt để đưa tới các khái niệm: vòng hở, vòng kín  (từ thực tế cho đến điều khiển tốc độ băng tải, cho đến vị trí anten) ­ Quan sát về khả năng đảm bảo tính chính xác, ổn định của các hệ thống hệ thống điều khiển ­ Tự suy luận ra các thành phần cấu thành hệ thống. AIC #3 L.O.2.1 ­ Biểu diễn được sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển. ­ Phân tích các thành phần chức năng cơ bản ­ Nêu thí dụ về các thành phần chức ­ Nghe và trao đổi các vấn đề được nêu ­ Làm AIC #4 AIC #4 3Chương 1: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản  ­ Biểu diễn sơ đồ khối ­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 khối 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. ­ Hướng dẫn sử dụng Matlab (ghép nối ma trận, trích ma trận con, vẽ đồ thị, và tạo hàm) ­ Post IHW #2 ­ Post file hướng dẫn sử dụng Matlab ­ Nghe và trao đổi các vấn đề được nêu ­ Làm IHW #2 IHW #2, LAB #1 L.O.1.3 ­ Minh họa và giải thích được các tính chất phi tuyến của phần tử / hệ thống. ­ Từ thì dụ điều khiển vị trí bàn máy, cho input và hỏi output. Từ đó dẫn đến đặc tính tuyến tính mong muốn của phần tử / hệ thống ­ Nhấn mạnh lợi ích của tính tuyến tính ­ Chỉ rõ bản chất phi tuyến của phần tử, nêu thí dụ tính phi tuyến của bộ truyền bánh răng ­ Nghe và trao đổi các vấn đề được nêu ­ Thảo luận nhóm để làm câu 1, AIC #5 (10') AIC #5 L.O.1.4 ­ Minh họa và giải thích được các dạng đáp ứng của phần tử / hệ thống. ­ 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 làm câu 2, AIC #5 (10') AIC #5, LAB #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. ­ Đặt vấn đề về các mục tiêu mong muốn của hệ thống điều khiển ­ Lưu ý nhấn mạnh về sự tồn tại (khác không) của giá trị sai lệch, cách tính thời gian xác lập ­ Giới thiệu các tiêu chuẩn đánh giá .. Tùy thuộc vào hiện trạng ­ Nghe và trao đổi các vấn đề được nêu ­ Thảo luận nhóm để làm câu 3, AIC #5 (5') AIC #5, LAB #1 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 ­ Thảo luận nhóm để làm câu 4, AIC #5 (5') AIC #5 ­ Dẫn dắt công thức 4 Chương 1: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản ­ Phân loại hệ thống điều khiển ­ Khái niệm trở kháng, dung lượng, quán tính, và thời gian trễ ­ Lab #1: Ứng dung Matlab trong phân tích đáp ứng 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. ­ Yêu cầu 1 sinh viên lên vẽ lại sơ đồ khối HTĐK vòng kín ­ Minh họa có những cách phân loại chi tiết các HTĐK ­ Lướt qua từng chủ đề trong slide, và gợi ý từng chủ đề để sinh viên thảo luận ­ Đối với loại tín hiệu: nhắc lại ưu điểm của tín hiệu số ­ Nghe, trao đổi và thảo luận nhóm các vấn đề được nêu ­ Làm bài tập về nhà GHW #2. Thời hạn: 1 tuần GHW #2 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. ­ Giới thiệu ngắn gọn các đặc tính chung: trở kháng, dung lượng, quán tính, và thời gian trễ  ­ Phân công cho từng nhóm một phần từ nào đó (điện, lỏng, khí, nhiệt, cơ) và yêu cầu thảo luận trong 25' ­ Thảo luận và minh họa các đặc tính của phần tử được yêu cầu theo AIC #6 ­ Từng nhóm trình bày trước lớp về kết quả thảo luận cho phần tử liên quan AIC #6 5 Chương 2: Hàm truyền và biến đổi Laplace ­ Biến đổi Laplace ­ Đánh giá định tính đáp ứng của phần tử L.O.3.2 ­ Thực hiện được biến đổi Laplace thuận để thiết lập hàm truyền của phần tử. ­ Giới thiệu ngắn gọn sự tương đồng giữa các phần tử thông qua phương trình vi phân ­ Minh họa phép biến đổi Laplace trong khảo sát pt vi phân bậc 1 ­ Nêu hình thức cuối cùng của hàm truyền ­ Luyện tập công cụ biến đổi Laplace ­ Làm AIC #7 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. ­ Luyện tập để đánh giá định tính đặc điểm đáp ứng  ­ Làm AIC #8 AIC #8 L.O.3.4 ­ Ứng dụng Matlab để khảo sát đáp ứng theo thời gian, đáp ứng tần số của một hàm truyền ­ Viết lên bảng các dạng hàm truyền bậc 2 khác nhau và yêu cầu sinh viên bình luận dạng đáp ứng tương ứng ­ Yêu cầu so sánh dạng đáp ứng của 2 hàm truyền có dạng đáp ứng giảm chấn tới hạn để từ đó dẫn dắt đến nhu cầu tìm giá trị xác lập nhanh ­ Trao đổi và thảo luận  ­ Làm IHW #3 IHW #3 6Chương 2: Hàm truyền và biến đổi Laplace ­ Đánh giá định lượng đáp ứng của phần tử Chương 4: Hệ thống xử lý tín hiệu ­ Các mạch op­amp cơ bản được cho. chóng ­ Giới thiệu định lý đầu cuối để tìm giá trị xác lập ­ Lướt qua các slide để giới thiệu về đáp ứng tần số ­ Minh họa sử dụng các lệnh Matlab để tìm đáp ứng 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). ­ Giới thiệu nhu cầu về xử lý tín hiệu ­ Lướt qua các giả thiết khi phân tích mạch op­amp ­ Giới thiệu ứng dụng chức năng so sánh ­ Yêu cầu nhóm thảo luận khi làm bài tập để tự ôn lại các mạch op­amp cơ bản đã học  ­ Lưu ý khả năng thiết lập hàm bậc 1 từ mạch tổng ­ Trao đổi và thảo luận cách áp dụng các mạch op­amp cơ bản ­ Làm AIC #9 AIC #9 7 Chương 3: Hệ thống xử lý tín hiệu ­ Xử lý tín hiệu tương tự ­ Xử lý tín hiệu số L.O.4.2 ­ Trình bày và minh họa khái niệm cách ly và biến đổi trở kháng. ­ Lướt qua các slides ­ Trình bày các bài toán thường gặp ­ Trao đổi với từng nhóm cụ thể ­ Hiểu rõ từng ứng dụng bài toán ­ Thảo luận nhóm để làm AIC #10 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. ­ Giới thiệu về nhiễu tín hiệu ­ Minh họa thế nào là tín hiệu bị nhiễu và cách xử lý ­ Trao đổi và thảo luận cách áp dụng các mạch op­amp cơ bản ­ Làm AIC #10, câu 2 AIC #10 L.O.4.3 ­ Ứng dụng được mạch cầu Wheatstone trong xử lý tín hiệu. ­ Lướt qua các slides ­ Trình bày các bài toán thường gặp ­ Trao đổi với từng nhóm cụ thể ­ Hiểu rõ bài toán L.O.4.4 ­ Tính toán được tần số và khoảng thời gian lấy mẫu. ­ 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 ­ Thảo luận nhóm và trình bày trước lớp về vấn đề được nêu ­ Thảo luận nhóm để làm AIC #11 AIC #11 L.O.4.5 ­ Xác định sai số của các bộ chuyển đổi ADC và DAC. ­ 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 ­ Nghe, thảo luận và đặt câu hỏi ­ Thảo luận nhóm để làm AIC #11 AIC #11 L.O.1.8 ­ Gợi ý lại 8Chương 4: Cơ cấu cảm biến ­ Tổng thể về các đại lượng đo thông dụng.  ­ Lab #2: Xử lý tín hiệu encoder và hiển thị trên dãy LED 7 đoạn (kit MIC 01); khảo sát cảm biến tiệm cận. được các đại lượng đo thông dụng và nguyên lý đo tương ứng đã học ở môn 'Dung sai va kỹ thuật đo'. ­ Cho sinh tổng quan những đại lượng thường đo ­ Phân công chủ đề để sinh viên tìm hiểu và báo cáo ­ Thảo luận nhóm để làm AIC #12 AIC #12 L.O.4.6 ­ Thực hiện các phép biến đổi tính xung liên quan đến bộ mã hóa. ­ 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 ­ Nghe, thảo luận và đặt câu hỏi ­ Thảo luận nhóm để làm AIC #13 AIC #13, LAB #2 9 Chương 4: Cơ cấu cảm biến ­ Đo lượng di động và cảm biến tiệm cận. L.O.4.7 ­ Trình bày đặc điểm về nguyên lý, cách vận hành sử dụng đối với một loại cảm biến nào đó. ­ Trình bày bảng rubric để chấm phần thuyết trình ­ Góp ý cho từng nhóm những điểm còn hạn chế khi trình bày. ­ Tiến hành thí nghiệm trên lớp về module MIC01. ­ Mỗi nhóm trình bày về nội dung cảm biến được phân công ­ Chỉnh sữa và upload slide báo cáo lên BKEL. OPR #1 10 Chương 5: Cơ cấu tác động ­ Nhóm cơ cấu đóng mở điện cơ. 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. ­ Ôn lại chức năng của cơ cấu tác động ­ Giới thiệu sơ về hệ thống trạm trộn bê tông ­ Thảo luận nhóm và làm bài AIC #14 AIC #14 L.O.4.8 ­ Tra cứu được thông tin và trình bày trước lớp về những đặc điểm cơ bản của một thiết bị rơ­le. ­ Nhấn mạnh vai trò của rơ­le ­ Chuẩn bị một số rơ­ le cho các nhóm để tìm hiểu ­ Lắng nghe, thảo luận và tìm kiếm thông tin về rơ­le được giao ­ Soạn slide và trình bày trước lớp về đặc điểm, thông số kỹ thuật của rơ­le được giao OPR #2 11 Chương 5: Cơ cấu tác động ­ Nhóm cơ cấu đóng mở bán dẫn ­ Hệ thống truyền động thủy lực, khí nén ­ Hệ thống truyền động điện L.O.4.9 ­ Trình bày được các đặc điểm vận hành của động cơ bước (đảo chiều, thay đổi tốc độ). ­ Lướt qua các nhóm cơ cấu tác động ­ Đối với mỗi loại động cơ: đặt câu hỏi về yếu đổi thay đổi tốc độ, và đảo chiều động cơ. ­ Dùng Arduino kích xung điều khiển một động cơ bước. ­ Lắng nghe và trao đổi. ­ Làm AIC #15 sau khi quan sát phần minh họa về động cơ bước AIC #15 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 ­ Thảo luận nhóm ­ Làm AIC #16 AIC #16 ­ Lấy thí dụ về cảm 12 Chương 6: Điều khiển quá trình ­ Cơ cấu điều khiển. ­ Điều khiển khiển quá trình rời rạc. L.O.5.1 ­ Nhận diện các trạng thái hoạt động của một quá trình rời rạc. biến ở bồn nước để phân biệt rõ: quá trình rời rạc – quá trình liên tục. ­ Nhấn mạnh về phạm vi ứng của các quá trình trình tự. ­ Đưa các thí dụ khác nhau để sinh viên thảo luận, phân tích và nhận diện trạng thái. ­ Lắng nghe và thảo luận nhóm để làm AIC #17. AIC #17 L.O.5.2 ­ Xây dựng lưu đồ điều khiển. ­ Nêu ra các ứng dung về điều khiển trình tự ­ Mô tả trình tự bằng lời ­ Thúc đẩy quá trình trao đổi nhóm ­ Lắng nghe, trao đổi và làm bài tập AIC #18 ­ Xem trước về bài tập nhóm GHW #3 AIC #18, GHW #3 13 Chương 6: Điều khiển quá trình ­ Bộ điều khiển khả trình ­ Lab #3: Điều khiển trình tự dung rơ­le 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 tập AIC #19 AIC #19, LAB #3 L.O.5.4 ­ Thực hiện mạch điện động lực từ lưu đồ điều khiển. ­ Trình bày hình thành bảng chân trị và từ đó thiết lập các biểu thức và mạch động lực ­ Minh họa dung chương trình PLC ­ FX training ­ Trao đổi và luyện tập AIC #19 ­ Hoàn thiện bài tập GHW #3 AIC #19, GHW #3 14 Chương 6: Điều khiển quá trình ­ Điều khiển khiển quá trình liên tục L.O.3.6 ­ Đánh giá đáp ứng của hệ thống điều khiển đối với chế độ điều khiển PID. ­ Chuẩn bị hàm truyền động cơ DC ­ Đặt bài toán điều khiển vị trí và sau đó là điều khiển vận tốc. ­ Dẫn dắt từ từ các loại bộ điều khiển từ P, PI và PID ­ Chuẩn bị chương trình demo PID trên maple ­ Chuẩn bị kit thực hành MIC02 ­ Lắng nghe, trao đổi và mô phỏng dựa trên hàm truyền hệ thong. ­ Quan sát mô phỏng của chương trình demo trên maple và làm bài tập AIC #20 ­ Cho sinh viên thực hành trên kit MIC02 về điều khiển PID. AIC #10. 15 Ôn tập ­ Lướt qua các mục chuẩn đầu ra môn học ­ Thực hiện phần đánh giá thành viên nhóm dựa trên bản hợp đồng nhóm ­ Thực hiện khảo sát hoạt động giảng dạy của Thầy/Cô ­ Thực hiện khảo sát mức độ đạt chuẩn 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 cbpham@hcmut.edu.vn, pcbang75@gmail.com Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2015 TRƯỞNG KHOA CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG