MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (766.32 KB, 13 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC

KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

HỌC PHẦN: MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

(Ban hành theo quyết định số 474/ĐHKTKTCN ngày 21/ 9 /2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Cơng nghiệp)

1. THƠNG TIN CHUNG

Tên học phần (tiếng Việt): MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Tên học phần (tiếng Anh): MODELING AND SIMULATING CONTROL SYSTEMS

Khoa/Bộ môn phụ trách: Điện/ Điều khiển và Tự động hóa Giảng viên phụ trách chính: PGS.TS. Võ Thu Hà

Học phần tiên quyết : Lý thuyết điều khiển tự động Các yêu cầu của học phần: - Sinh viên phải có tài liệu học tập

- Một tài liệu tham khảo, trong mục 10.2

2. MÔ TẢ HỌC PHẦN

Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về các phương pháp mơ hình hóa và mô phỏng các hệ thống điều khiển như: mô hình hóa và mơ phỏng hệ thống liên tục, hệ ngẫu nhiên, hệ thống hàng đợi và ứng dụng Matlab-Simulink để phân tích, khảo sát hệ thống điều khiển tự động trong miền thời gian và tần số, trong không gian trạng thái và các hệ thống động học.

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

3. MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC

Kiến thức

Vận dụng bài bản các qui trình, ngun lý, phương pháp phân tích, kỹ thuật thiết kế, lập trình về mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống điều khiển, phương pháp mô phỏng; Mô phỏng hệ thống liên tục; Mô phỏng hệ thống ngẫu nhiên; Mô phỏng hệ thống

hàng đợi và các ứng dụng Matlab-Simulink mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động

Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chun mơn.

Làm chủ khoa học cơng nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả.

Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với cơng

Vận dụng bài bản các qui trình, ngun lý, phương pháp phân tích, kỹ thuật thiết kế, lập trình về mơ hình hóa và mô phỏng hệ thống điều khiển, phương pháp mô phỏng;

Mô phỏng hệ thống liên tục; Mô phỏng hệ thống ngẫu nhiên; Mô phỏng hệ thống hàng đợi và các ứng dụng Matlab-Simulink mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động

1.4.1

G2.1.1 Có khả năng sử dụng các công cụ hỗ trợ thiết kế và mơ

phỏng trên máy tính: Matlab, C/C++, PSIM, SIGMA,…

2.1.1

G2.1.2 Vận dụng, khai thác, lập trình các hệ thống điều liên tục; ngẫu nhiên; hàng đợi

2.1.2

G3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm

G3.1.1

Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chun mơn.

3.1.1

G3.1.2

Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện

3.1.2

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

G3.2.1

Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công

2.1. Khái niệm chung

2.2. Đặc điểm của mơ hình hóa hệ thống 2.3. Phân loại mơ hình hệ thống

2.4. Một số ngun tắc khi xây dựng mơ hình

Chương 3: Phương pháp mơ phỏng

3.1. Khái niệm chung về mô phỏng 3.2. Bản chất của phương pháp mô phỏng 3.3. Các bước nghiên cứu mô phỏng 3.4. Ưu nhược điểm của phương pháp mơ

4.9. Dùng phương pháp tốn tử để tìm phương trình sai phân của hệ điều khiển tự động 4.10. Khái niệm chung về toán tử tích phân số

7 Bài thảo luận chương 1,2,3,4 (trên lớp) 3 [1], [2]

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

7 Bài thảo luận chương 1,2,3,4 (trực tuyến) 3 [1], [2]

5.2. Cơ sở lý thuyết xác suất

5.3. Phân bố xác suất của các biến ngẫu nhiên 5.4. Số ngẫu nhiên (Random number) phân bố đều U(0,1)

5.5. Phương pháp tạo các biến ngẫu nhiên có phân bố mong muốn

7.1. Khái niệm chung

7.2. Giới thiệu về Matlab - Simulink

7.3.Ứng dụng Matlab – Simulink để phân tích và khảo sát hệ thống điều khiển tự động trong miền thời gian và tần số

7.4. Ứng dụng Matlab – Simulink để phân tích và khảo sát hệ thống điều khiển tự động trong không gian trạng thái

7.5. Ứng dụng Simulink để mơ hình hóa, mơ phỏng, phân tích và khảo sát các hệ thống động học

15 Bài thảo luận chương 5,6,7 (trên lớp) 3 [1], [2]

15 Bài thảo luận chương 5,6,7 (trực tuyến) 3 [1], [2]

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

6. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN

Mức 2: Trung bình Vận dụng, phân tích Vận dụng, Chính xác Đáp ứng, Đánh giá Mức 3: Cao Đánh giá, sáng tạo Thành thạo, Bản cứng Tổ chức, đặc trưng hóa (Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (Gx.x.x) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá

Chương 1: Vai trị của mơ hình hóa hệ thống

Chương 2: Khái niệm cơ bản về mơ hình hóa hệ thống

2.2. Đặc điểm của mơ hình hóa hệ thống 3 3 3

2.4. Một số nguyên tắc khi xây dựng mô

3

Chương 3: Phương pháp mô phỏng

3.2. Bản chất của phương pháp mô phỏng 3 3 3

3.4. Ưu nhược điểm của phương pháp mô

3.5. So sánh với phương pháp giải tích 3 3 3 3.6. Các ngôn ngữ và thiết bị mô phỏng 3 3 3

4

Chương 4: Mô phỏng hệ thống liên tục

4.1. Khái niệm chung về mô hình hệ thống

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Chương 5: Mơ hình hóa các hệ ngẫu nhiên

5.1. Khái niệm về mơ hình hóa các hệ ngẫu

5.3. Phân bố xác suất của các biến ngẫu

5.4. Số ngẫu nhiên (Random number) phân

5.5. Phương pháp tạo các biến ngẫu nhiên có

5.6. Một số ví dụ về mơ phỏng các hệ ngẫu

6

Chương 6: Mô phỏng hệ thống hàng đợi

6.1. Khái niệm chung về hệ thống hàng đợi

Chương 7: Ứng dụng Matlab – Simulink mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động

7.3.Ứng dụng Matlab – Simulink để phân tích và khảo sát hệ thống điều khiển tự động trong miền thời gian và tần số

7.4. Ứng dụng Matlab – Simulink để phân tích và khảo sát hệ thống điều khiển tự động trong không gian trạng thái

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Tham gia thảo luận, kiểm tra 15

Tham gia thảo luận, kiểm tra 45

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

+ Hình thức:

Điểm danh theo thời gian tham

 Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mơ hình giáo cụ trực quan trong giảng dạy. Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính mỗi chương.

 Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Hình thức giảng dạy: Trực tiếp; Trực

tuyến; Kết hợp trực tiếp và trực tuyến

(Tùy theo từng học phần GV áp dụng phương pháp giảng dạy phù hợp)

 Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận.

 Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau.

9. QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1. Quy định về tham dự lớp học

 Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học. Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

 Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay khơng có lý do đều bị coi như không hồn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau.

 Tham dự các tiết học lý thuyết

 Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn tài liệu học tập.  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ

 Tham dự thi kết thúc học phần

 Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9.2. Quy định về hành vi lớp học

 Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy. Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm.

 Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định. Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học.

 Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học.

 Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học.

10. TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1. Tài liệu học tập:

[1]. PGS.TS. Võ Thu Hà, Ths. Nguyễn Thị Thành, Ths. Phạm Văn Huy, Ths. Nguyễn

Cao Cường, Mơ hình hóa và mô phỏng hệ thống điều khiển, Khoa Điện, Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp, 2019.

10.2. Tài liệu tham khảo:

[2]. Ths. Nguyễn Hải Bình, Ths. Trần Quốc Đạt, Ths. Hà Huy Giáp, Ths. Phạm Văn Minh,

Tài liệu học tập Lý thuyết điều khiển tự động, 2020.

[3]. Phạm Công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006.

[3]. Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2018.

[4] Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động thông thường và hiện đại

(Quyển 1 - Hệ tuyến tính ), NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2009.

[5] Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

11.HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TỰ HỌC

Sinh viên tìm hiểu trước + Tài liệu học tập Chương 1.

TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 1 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) - SV trả lời các câu hỏi cuối chương 1 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình.

1.1. Khái niệm chung

1.2. Một số định nghĩa cơ bản 1.3. Hệ thống và mơ hình hệ thống 1.4. Triển vọng phát triển của phương pháp mơ hình hóa hệ thống

Chương 2: Khái niệm cơ bản về mơ hình hóa hệ thống

Sinh viên tìm hiểu trước + Tài liệu học tập Chương 2

TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 2 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt tìm hiểu các nguyên tắc và phân loại mô hình hệ thống.

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 2 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình.

2.1. Khái niệm chung

2.2. Đặc điểm của mơ hình hóa hệ thống

2.3. Phân loại mơ hình hệ thống 2.4. Một số nguyên tắc khi xây

Sinh viên tìm hiểu trước

+ Tài liệu học tập Chương 3: Phương pháp mô phỏng các mục từ 3.1 đến 3.4

TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 3 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt tìm hiểu Ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp mô phỏng, các bước nghiên cứu mô phỏng

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 3 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình.

3.1. Khái niệm chung về mô phỏng 3.2. Bản chất của phương pháp mơ

Sinh viên tìm hiểu trước

+ Tài liệu học tập Chương 3: Phương pháp mô phỏng các mục từ 3.5 đến 3.7

TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 3 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt tìm hiểu các ngơn ngữ và phương pháp mô phỏng

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 3 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập

Sinh viên tìm hiểu trước

+ Tài liệu học tập Chương 4: Mô phỏng hệ thống liên tục, các mục từ 4.1 đến 4.5

TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 4 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu Thế nào là mơ hình hệ thống liên tục, hệ thống gián đoạn và hàm truyền hệ liên tục và hệ gián đoạn

4.1. Khái niệm chung về mơ hình

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

4.5. Hàm truyền số của hệ gián đoạn

gián đoạn trong các tài liệu tham khảo [2], [3], [4], [5]

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 4 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 4 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu phương pháp tốn tử để tìm phương trình sai phân của hệ điều khiển tự động

- SV tham khảo thêm phần hệ liên tục và hệ gián đoạn, cách tìm hàm truyền liên tục và hàm truyền gián đoạn trong các tài liệu tham khảo [2], [3], [4], [5]

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 4 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập

+ Chuẩn bị bài báo cáo slide của nhóm đã thực hiện để trình bày ( theo yêu cầu GV)

Bài thảo luận chương 1,2,3,4

+ Chuẩn bị bài báo cáo slide của nhóm đã thực hiện để trình bày ( theo yêu cầu GV) TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 5 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu Phương pháp tạo các biến ngẫu nhiên có phân bố mong muốn và mơ phỏng hệ ngẫu nhiên

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 5 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình.

5.1. Khái niệm về mơ hình hóa các hệ ngẫu nhiên

5.2. Cơ sở lý thuyết xác suất 5.3. Phân bố xác suất của các biến ngẫu nhiên

5.4. Số ngẫu nhiên (Random number) phân bố đều U(0,1)

5.5. Phương pháp tạo các biến ngẫu nhiên có phân bố mong muốn TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 6 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu các khái niệm về hệ thống hàng đợi

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 6 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình.

6.1. Khái niệm chung về hệ thống hàng đợi (Queueing System) TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi 6.5. Chiều dài hàng đợi

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Chương 6 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu các khái niệm về hệ thống hàng đợi

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 6 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 6 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu các khái niệm về hệ thống hàng đợi

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 6 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập

TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 6 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV tìm hiểu 1 ví dụ về hệ thống hàng đợi

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 6 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập

+ Tài liệu học tập Chương 7: Ứng dụng Matlab – Simulink mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động các mục 7.1 và 7.2 TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 7 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV cài đặt phần mềm

Matlab/Simulink và tìm hiểu cách sử dụng phần mềm Simulink

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 7 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình.

7.1. Khái niệm chung

7.2. Giới thiệu về Matlab -

+ Tài liệu học tập Chương 7: Ứng dụng Matlab – Simulink mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động các mục 7.3 đến 7.5 TL hướng dẫn học tập, slide và câu hỏi Chương 7 đã được up trên LMS.(SV tìm đúng mã học phần, tên lớp học phần để nghiên cứu) + Đặc biệt SV Ứng dụng Matlab – Simulink để phân tích và khảo sát hệ thống điều khiển tự động trên miền thời gian, tần số và không gian trạng thái và ứng dụng phân tích hệ động học

- SV trả lời các câu hỏi cuối chương 7 trong TLHT [1] đã được gửi trên LMS

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập

</div>