Đề 6 – Bài tập, đề thi trắc nghiệm online Lý thuyết điều khiển tự động

1. Để loại bỏ sai số xác lập đối với tín hiệu đầu vào bậc thang, hệ thống điều khiển vòng kín cần có ít nhất bao nhiêu khâu tích phân (integrator) trong vòng hở?

A. Không cần khâu tích phân.

B. Ít nhất một khâu tích phân.

C. Ít nhất hai khâu tích phân.

D. Số lượng khâu tích phân không quan trọng.

2. Ảnh hưởng chính của việc `lượng tử hóa` (quantization) trong hệ thống điều khiển số là gì?

A. Giảm độ trễ của hệ thống.

B. Tăng độ chính xác của tín hiệu.

C. Gây ra sai số lượng tử và có thể giới thiệu nhiễu vào hệ thống.

D. Đơn giản hóa việc xử lý tín hiệu.

3. Bộ điều khiển PID số thường được triển khai bằng cách rời rạc hóa bộ điều khiển PID tương tự. Phương pháp rời rạc hóa phổ biến nhất cho khâu tích phân (I) là gì?

A. Phép xấp xỉ vi phân tiến (Forward difference).

B. Phép xấp xỉ vi phân lùi (Backward difference).

C. Phép xấp xỉ hình thang (Trapezoidal approximation) hay còn gọi là phương pháp Tustin.

D. Phép xấp xỉ đạo hàm bậc cao.

4. Trong lý thuyết điều khiển tự động, `hàm truyền` của một hệ thống tuyến tính bất biến theo thời gian (LTI) được định nghĩa là gì?

A. Tỷ số giữa biến đổi Laplace của tín hiệu đầu vào và biến đổi Laplace của tín hiệu đầu ra.

B. Tỷ số giữa biến đổi Laplace của tín hiệu đầu ra và biến đổi Laplace của tín hiệu đầu vào, với điều kiện đầu bằng không.

C. Tích chập giữa tín hiệu đầu vào và đáp ứng xung của hệ thống.

D. Đạo hàm của tín hiệu đầu ra theo thời gian.

5. Khái niệm `tính điều khiển được` (controllability) của một hệ thống trạng thái mô tả khả năng gì?

A. Khả năng hệ thống duy trì trạng thái ổn định khi có nhiễu.

B. Khả năng đưa hệ thống từ một trạng thái bất kỳ về trạng thái mong muốn trong một khoảng thời gian hữu hạn bằng cách sử dụng tín hiệu điều khiển.

C. Khả năng đo lường chính xác tất cả các trạng thái của hệ thống.

D. Khả năng hệ thống phản ứng nhanh với tín hiệu đầu vào.

6. Đáp ứng xung (impulse response) của một hệ thống LTI có mối quan hệ như thế nào với hàm truyền của hệ thống đó?

A. Đáp ứng xung là đạo hàm của hàm truyền.

B. Đáp ứng xung là tích phân của hàm truyền.

C. Đáp ứng xung là biến đổi Laplace ngược của hàm truyền.

D. Đáp ứng xung và hàm truyền không liên quan đến nhau.

7. Ưu điểm của việc sử dụng sơ đồ khối (block diagram) trong mô hình hóa hệ thống điều khiển là gì?

A. Giảm độ phức tạp của hệ thống.

B. Biểu diễn trực quan cấu trúc hệ thống và mối quan hệ giữa các thành phần, giúp phân tích và thiết kế dễ dàng hơn.

C. Tăng độ chính xác của mô hình.

D. Cho phép mô phỏng hệ thống nhanh hơn.

8. Ưu điểm chính của bộ điều khiển tích phân (I) so với bộ điều khiển tỷ lệ (P) là gì?

A. Giảm độ vọt lố của đáp ứng quá độ.

B. Loại bỏ sai số xác lập đối với tín hiệu đầu vào bậc thang.

C. Tăng tốc độ đáp ứng của hệ thống.

D. Đơn giản trong việc thiết kế và điều chỉnh.

9. Trong hệ thống điều khiển nhiều đầu vào - nhiều đầu ra (MIMO), ma trận hàm truyền mô tả mối quan hệ giữa?

A. Các đầu vào với nhau.

B. Các đầu ra với nhau.

C. Tập hợp các đầu vào và tập hợp các đầu ra, thể hiện ảnh hưởng của mỗi đầu vào lên mỗi đầu ra.

D. Đầu vào và nhiễu của hệ thống.

10. Phương pháp `quỹ đạo nghiệm số` (Root Locus) giúp ích gì trong phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển?

A. Xác định đáp ứng tần số của hệ thống.

B. Phân tích ảnh hưởng của độ lợi vòng kín đến vị trí các nghiệm của phương trình đặc trưng và do đó ảnh hưởng đến tính ổn định và đáp ứng.

C. Tính toán sai số xác lập của hệ thống.

D. Thiết kế bộ bù pha cho hệ thống.

11. Trong hệ thống điều khiển số, quá trình `lấy mẫu` (sampling) có vai trò gì?

A. Chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự.

B. Rời rạc hóa tín hiệu thời gian liên tục thành chuỗi các giá trị rời rạc tại các thời điểm lấy mẫu.

C. Làm mịn tín hiệu số.

D. Tăng cường độ mạnh của tín hiệu.

12. Thời gian xác lập (settling time) trong đáp ứng quá độ thường được định nghĩa là gì?

A. Thời gian từ khi bắt đầu đáp ứng đến khi đạt giá trị cực đại.

B. Thời gian cần thiết để đáp ứng đi vào và duy trì trong một phạm vi phần trăm nhất định (ví dụ 2% hoặc 5%) xung quanh giá trị xác lập.

C. Thời gian cần thiết để đáp ứng đạt đến 90% giá trị xác lập.

D. Thời gian từ khi tín hiệu đầu vào thay đổi đến khi đầu ra bắt đầu thay đổi.

13. Yếu tố nào sau đây KHÔNG phải là thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển vòng kín?

A. Bộ điều khiển (Controller).

B. Đối tượng điều khiển (Plant).

C. Bộ cảm biến (Sensor).

D. Bộ khuếch đại công suất (Power Amplifier) của tín hiệu điều khiển đầu vào.

14. Trong thiết kế bộ điều khiển PID, việc `điều chỉnh` các tham số Kp, Ki, Kd nhằm mục đích gì?

A. Thay đổi cấu trúc hệ thống điều khiển.

B. Tối ưu hóa đáp ứng của hệ thống để đạt được các yêu cầu kỹ thuật mong muốn (ví dụ: thời gian xác lập, độ vọt lố, sai số xác lập).

C. Giảm độ phức tạp của bộ điều khiển.

D. Tăng độ nhạy của hệ thống với nhiễu.

15. Trong hệ thống điều khiển, `sai số xác lập` (steady-state error) thường xuất hiện khi nào?

A. Chỉ khi hệ thống là hệ thống vòng hở.

B. Khi hệ thống chịu tác động của nhiễu ngẫu nhiên.

C. Khi tín hiệu đầu vào là tín hiệu bậc thang, bậc thang hoặc parabol và hệ thống không đủ `loại` để theo dõi chúng.

D. Chỉ khi hệ thống có bộ điều khiển PID.

16. Trong lý thuyết điều khiển tự động, `độ vọt lố` (overshoot) thường được dùng để mô tả đặc tính nào của đáp ứng quá độ?

A. Thời gian hệ thống đạt đến giá trị xác lập.

B. Giá trị cực đại mà đầu ra vượt quá giá trị xác lập trước khi ổn định.

C. Thời gian cần thiết để đáp ứng đạt đến 50% giá trị xác lập.

D. Sai số giữa giá trị đặt và giá trị xác lập.

17. Điều gì xảy ra với băng thông của hệ thống điều khiển khi độ lợi vòng hở tăng lên (trong một giới hạn nhất định)?

A. Băng thông giảm xuống.

B. Băng thông không đổi.

C. Băng thông tăng lên.

D. Băng thông có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào hệ thống.

18. Bộ điều khiển vi phân (D) trong bộ điều khiển PID có vai trò chính là gì?

A. Loại bỏ sai số xác lập.

B. Cải thiện đáp ứng quá độ bằng cách giảm độ vọt lố và thời gian xác lập.

C. Tăng độ chính xác của hệ thống ở trạng thái xác lập.

D. Làm cho hệ thống ổn định hơn khi có nhiễu tần số cao.

19. Khái niệm `biên độ dự trữ` (Gain Margin) trong phân tích tần số biểu thị điều gì?

A. Khoảng thời gian hệ thống có thể chịu đựng nhiễu trước khi mất ổn định.

B. Mức độ thay đổi độ lợi vòng hở tối đa mà hệ thống vẫn duy trì được tính ổn định.

C. Sai số xác lập tối đa cho phép của hệ thống.

D. Tần số cắt biên của hệ thống.

20. Hệ thống điều khiển `loại 0` có đặc điểm gì về sai số xác lập đối với tín hiệu đầu vào bậc thang?

A. Sai số xác lập bằng 0.

B. Sai số xác lập là một hằng số hữu hạn.

C. Sai số xác lập tiến đến vô cùng.

D. Sai số xác lập thay đổi theo thời gian.

21. Khái niệm nào sau đây mô tả chính xác nhất về `hệ thống điều khiển vòng kín`?

A. Hệ thống mà đầu ra không ảnh hưởng đến hoạt động điều khiển.

B. Hệ thống mà tín hiệu điều khiển chỉ được tạo ra dựa trên tín hiệu đặt.

C. Hệ thống sử dụng phản hồi âm để so sánh đầu ra thực tế với đầu ra mong muốn và điều chỉnh.

D. Hệ thống mà bộ điều khiển hoạt động độc lập với đối tượng điều khiển.

22. Trong hệ thống điều khiển thích nghi (Adaptive Control), mục tiêu chính là gì?

A. Giảm chi phí thiết kế hệ thống.

B. Tự động điều chỉnh các tham số của bộ điều khiển để duy trì hiệu suất mong muốn khi đặc tính đối tượng hoặc nhiễu thay đổi.

C. Làm cho hệ thống hoạt động nhanh hơn.

D. Đơn giản hóa cấu trúc hệ thống điều khiển.

23. Hệ thống điều khiển `phi tuyến` khác biệt cơ bản so với hệ thống `tuyến tính` ở điểm nào?

A. Hệ thống phi tuyến luôn phức tạp hơn hệ thống tuyến tính.

B. Trong hệ thống phi tuyến, nguyên lý chồng chất không còn áp dụng được, tức là đáp ứng với tổng các đầu vào không bằng tổng đáp ứng với từng đầu vào riêng lẻ.

C. Hệ thống phi tuyến không thể ổn định.

D. Hệ thống phi tuyến không có ứng dụng thực tế.

24. Tiêu chí ổn định Routh-Hurwitz được sử dụng để xác định điều gì về một hệ thống tuyến tính?

A. Độ chính xác của hệ thống ở trạng thái xác lập.

B. Thời gian đáp ứng quá độ của hệ thống.

C. Tính ổn định của hệ thống, tức là hệ thống có ổn định hay không.

D. Độ lợi tĩnh của hệ thống.

25. Ví dụ nào sau đây KHÔNG phải là một kỹ thuật điều khiển phi tuyến phổ biến?

A. Điều khiển trượt (Sliding Mode Control).

B. Điều khiển phản hồi tuyến tính hóa (Feedback Linearization).

C. Điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative Control).

D. Điều khiển thích nghi mô hình mẫu (Model Reference Adaptive Control - MRAC) áp dụng cho hệ phi tuyến.

26. Phương pháp nào sau đây thường được sử dụng để phân tích tính ổn định trong miền tần số của hệ thống điều khiển?

A. Tiêu chuẩn Routh-Hurwitz.

B. Phương pháp quỹ đạo nghiệm số (Root Locus).

C. Biểu đồ Bode và tiêu chuẩn Nyquist.

D. Phương pháp mô phỏng thời gian.

27. Bộ điều khiển tỷ lệ (P) trong hệ thống điều khiển vòng kín có tác dụng chính là gì?

A. Loại bỏ hoàn toàn sai số xác lập.

B. Giảm thời gian đáp ứng quá độ và độ vọt lố.

C. Tạo ra tín hiệu điều khiển tỷ lệ với sai số hiện tại, giúp giảm sai số.

D. Tăng tính ổn định của hệ thống.

28. Hệ thống điều khiển bền vững (Robust Control) tập trung vào việc đảm bảo điều gì?

A. Hệ thống hoạt động tốt nhất trong điều kiện lý tưởng.

B. Hệ thống duy trì hiệu suất và tính ổn định trong phạm vi không chắc chắn về mô hình đối tượng và nhiễu.

C. Hệ thống có thể thích nghi với mọi loại thay đổi.

D. Hệ thống có độ phức tạp tối thiểu.

29. Phép biến đổi Laplace được sử dụng rộng rãi trong lý thuyết điều khiển tự động vì lý do chính nào?

A. Đơn giản hóa việc phân tích hệ thống phi tuyến.

B. Chuyển đổi phương trình vi phân trong miền thời gian thành phương trình đại số trong miền tần số phức `s`, giúp phân tích và thiết kế dễ dàng hơn.

C. Tăng tốc độ mô phỏng hệ thống.

D. Giảm độ nhiễu của tín hiệu.

30. Trong sơ đồ khối, các khối được kết nối với nhau bằng các mũi tên biểu thị điều gì?

A. Năng lượng truyền giữa các khối.

B. Tín hiệu truyền giữa các khối.

C. Vật liệu trao đổi giữa các khối.

D. Thông tin về cấu trúc của các khối.