Đề thi cuối học kỳ I năm học 2016-2017 môn Điều khiển quá trình - ĐH Sư phạm Kỹ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỀ THI CUỐI KỲ HỌC KỲ 1 NĂM HỌC 16-17
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Môn: ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Mã môn học: PCTR421929
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Đề số: 01; Đề thi có 2 trang.
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
Thời gian: 60 phút.
------------------------Được phép sử dụng tài liệu

Bài 1 (3đ): Cho hệ thống gia nhiệt có sơ đồ khối như hình vẽ:

Tsp ( s)
 o F 

Km

Tsp ( s)

E (s)

 mA

 mA

P( s)

Kc

 mA

K IP

Pt ( s)

 psi 

Tm ( s)
K
 mA m

Kv

Ps ( s)

K2
 s 1

 psi 

T (s)

T (s)
 o F 

Cảm biến đo nhiệt độ ngõ ra có tầm đo (span) là 50 (oF) và zero là 55 (oF), dòng điện
trả về 4-20 (mA). Các thông số của hệ: K c  5 , K IP  0.75 [psi/mA], Kv  1.2 , hằng số
thời gian   5 [min]; bỏ qua đặc tính động học của van và cảm biến. Hệ đang hoạt
động với nhiệt độ đặt bằng 80 (oF). Kỹ sư vận hành thay đổi giá trị đặt từ 80 (oF) lên
85 (oF), nhiệt độ ra của bồn tăng dần dần lên giá trị xác lập mới bằng 84.14 (oF).
a. Hỏi offset của hệ bằng bao nhiêu? Tính giá trị độ lợi K 2 ?

b. Tìm phương trình của sự thay đổi nhiệt độ ngõ ra của bồn T(t)?
c. Vẽ lại lưu đồ P&ID của hệ thống?
Bài 2: (4đ) Một quá trình bao gồm cả cảm biến và van điều khiển có thể được mô hình
hóa bởi hệ bậc 4 như sau:
G(s) 

1
(5s  1)( s  1)(0.2s  1)(0.4 s  1)

a. Xấp xỉ hàm truyền về hệ bậc 2 có trễ (SOPTD) sử dụng quy tắc của Skogestad?
b. Sử dụng mô hình xấp xỉ của câu a với bộ điều điều khiển tỉ lệ Gc(s) = Kc. Tìm
điều kiện của Kc để hệ kín ổn định?
c. Chọn Kc = 9, tính offset của hệ khi tín hiệu vào thay đổi nấc đơn vị?
d. Để tăng chất lượng điều khiển, các kỹ sư đã sử dụng bộ điều khiển PID. Tìm các
thông số của bộ điều khiển bằng phương pháp IMC, biết hằng số thời gian của hệ
kín  c = 0.8 (s).
Bài 3: (3đ)
a. Express briefly the component of a measurement device?
b. Describe the operation principle of a thermocouple? Which type of
thermocouple is used popularly? Why?
c. Transmitters with current output (4-20 mA) are used extensively throughout the
process control industry. Give some reasons for that fact?
(SV có thể trả lời bằng tiếng Việt)

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

1


Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi.

Chuẩn đầu ra của học phần (về kiến thức)
[G 2.1]: Mô hình hóa các quá trình thường gặp trong
công nghiệp bao gồm: mức, lưu lượng, áp suất, nhiệt
độ.
[G 1.1]: Trình bày được cấu trúc của một hệ thống
điều khiển quá trình, ký hiệu, vai trò của các phần tử
trong một hệ thống điều khiển quá trình
[G 2.2]: Trình bày được nguyên lý cấu tạo, hoạt động
của van tuyến tính, các thiết bị đo các thông số quá
trình như: cảm biến đo mức, nhiệt độ, lưu lượng, áp
suất
[G 1.2]: Giải thích được ảnh hưởng của các thông số
của bộ điều khiển đến chất lượng của quá trình điều
khiển
[G 4.2]: Mô hình hóa các thông số quá trình, dùng
một số phần mềm chuyên dụng mô phỏng động học
các thông số quá trình
[G 4.3]: Thiết kế bộ điều khiển để điều khiển các quá
trình công nghệ trong công nghiệp
[G 3.2]: Hiểu được các thuật ngữ tiếng Anh dùng
trong hệ thống điều khiển quá trình

Nội dung kiểm tra
Câu 1a, Câu 1b, Câu 2a

Câu 1c, Câu 3a, Câu 3b

Câu 2b, Câu 2c
Câu 1b, Câu 2a
Câu 2d

Câu 3

Ngày

tháng

năm

Thông qua bộ môn

Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV

1