Bộ môn Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

  • 1. Giới thiệu chung

Bộ môn Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa- Đại học Thủy lợi (Department of Automation and Control Engineering- TLACE) được thành lập từ năm 1959, nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực, phát triển nghiên cứu khoa học – chuyển giao công nghệ và phục vụ sản xuất trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa.

Với mục tiêu đào tạo các kỹ sư có tư duy và trình độ chuyên môn cao, Bộ môn không ngưng phát triển cả về nguồn nhân lực, cơ sở vật chất, cải tiến giáo trình và học liêu. Đội ngũ giảng viên hiên nay gồm các Tiến sĩ và Thạc sĩ được đào tạo bài bản tại các trường tiến tiến trên thế giới như Đức, Mỹ và trường Đại học Bách khoa Hà nội.

Bộ môn được trang bị phòng thí nghiệm trọng điểm về điều khiển và tự động hóa bao gồm các hệ điều khiển và giám sát công nghiệp như DCS, SCADA, PLCS7-1200 của hãng Siemens; các hệ thống điều khiển truyền động điện, hệ thống điều khiển robot, điều khiển quá trình, hệ thống nhúng.... Nhờ đó sinh viên có thể tiếp cận, thực hành các thiết bị thực tế hiện đang sử dụng trong công nghiệp

Các kỹ sư tốt nghiệp ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa có khả năng tư vấn, thiết kế, thi công lắp đặt, vận hành các dây truyền sản xuất trong hầu hết các lĩnh vực từ thiết kế điện công nghiệp -điều khiển và tự động hóa, đến lập trình thiết bị thông minh, hệ thống quản lý, giám sát. Thế hệ kỹ sư ra trường đã được đánh giá cao tại Trường đại học, viện nghiên cứu, các tổ chức và các cơ sở sản xuất.

Các thế hệ Thầy và trò luôn nỗ lực không ngừng, tích cực làm chủ công nghệ, rèn luyện để xứng đáng và là niềm tự hào của Bộ môn.

BAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA

TT

Họ và tên

Chức vụ

Địa chỉ email

1

TS. Phạm Đức Đại

Trưởng Bộ môn

daipd@tlu.edu.vn

 

 

 

 

 

2. Danh mục cán bộ (thông tin chi tiết xin click vào tên)

TT

Họ và tên

Chức vụ

Địa chỉ email

1

TS. Phạm Đức Đại

Trưởng Bộ môn

daipd@tlu.edu.vn

2

TS. Nguyễn Tiến Thắng

Giảng viên

thangnt@tlu.edu.vn

3

ThS. Bùi Văn Đại

Giảng viên

daibv@tlu.edu.vn

4

ThS. Nguyễn Duy Long

Giảng viên

longnd@tlu.edu.vn

5

ThS. Nguyễn Thanh Bình

Giảng viên

ntbinh@tlu.edu.vn

6

ThS. Phan Thanh Tùng

Giảng viên, NCS Canada

 

7

ThS. Đỗ Duy Hiệp

Giảng viên, NCS Nga

 

8

ThS. Lê Trung Dũng

Giảng viên, NCS Pháp

 

9

ThS. Phạm Văn Long

Giảng viên, NCS Nhật

 

 

3. Các hướng nghiên cứu

I. Điều khiển theo mô hình dự báo cho hệ phi tuyến

Một trong những hướng nghiên cứu của Bộ môn Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là phát triển bộ điều khiển theo mô hình dự báo (model predictive control) cho các hệ tuyến tính và phi tuyến (nonlinear model predictive control- NMPC). Bộ điều khiển MPC giải quyết tốt các bài toán điều khiển nhiều đầu vào và ra, và có các điều kiện rằng buộc,  điều kiện biên của các biến trạng thái và biến điều khiển. Hiện nay Bộ môn đangphát triển các thuật toán NMPC cho hệ phi tuyến đảm bảo thời gian tính toán nhanh, và đã đạt được các kết quả khả quan.

 

Nguyên lý cơ bản thực hiện NMPC

Đầu vào:  Bài toán tối ưu , các thời điểm trích mẫu

Đầu ra: tín hiệu điều khiển hệ thống 

  1.  
  1. Ước lượng  tại thời điểm  và thiết lập bài toán
  1. Giải  thu được
  1. Lấy  và áp  điều khiển hệ thống đến thời điểm
  1. Dừng nếu , ngược lại thì đặt  và tiếp tục với bước (2)

 

Chuyển đổi bài toán OCP thành bài toán tối ưu phi tuyến NLP sử dụng phương pháp Collocation hoặc Multiple shooting

Phát triển thuật toán giải tối ưu như Interior-Point (IP), Sequential Quadratic Programming (SQP) để giải bài toán NLP.

II. Tối ưu hoạt động các hệ thống kỹ thuật

Hiện nay, thất thoát nước (water loss) ở việt nam chiếm khoảng 20-40% lượng nước sạch, do đó Bộ môn kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đang triển khai các dự án về giảm thiểu thất thoát nước cho các mạng cấp nước trong thành phố. Mục tiêu của dự án là sử dụng kỹ thuật tính toán để đưa ra chu trình hoạt động tối ưu cho các trạm bơm, các van điều khiển, từ đó giảm được thất thoát nước và năng lượng tiêu thụ không cần thiết của các trạm bơm. Bài toán quản lý tối ưu áp lực (Optimal Pressure Management- OPM) bằng cách tối ưu hoạt động của trạm bơm đã được áp dụng cho mạng cấp nước thành phố Thái Nguyên.

III.Triển khai tích hợp hệ thống tự động hóa thế hệ thứ 4 (Industry version 4.0)

Vấn đề tích hợp các thiết bị công nghiệp thế hệ 4.0 đang được Bộ môn triển khai và nhận được nhiều dự án hợp tác với các cơ sở sản xuất. Ưu điểm nổi trội của hệ thống là tính tương tác của các thiết bị, tối ưu hiệu quả sản xuất ở từng khâu, khả năng lưu trữ thông tin lớn.

IV. Hướng nghiên cứu điều khiển truyền động ô tô điện

 

 Nghiên cứu hệ thống trao đổi năng lượng trong ô tô điện: acquy, siêu tụ và bộ biến đổi DC-DC 

                             Hệ thống nguồn năng lượng trong ô tô điện (EVs).

- Phân tích vai trò, vị trí của bộ biến đổi DC-DC trong ô tô điện, đưa ra các cấu hình bộ biến đổi, lựa chọn cấu hình phù hợp, tính chọn thông số các phần tử mạch, mô hình hóa bộ biến đổi.

                             Cấu hình bộ biến đổi DC-DC hai chiều ba pha xếp chồng.

- Xây dựng thuật toán trao đổi năng lượng giữa acquy và siêu tụ, đưa ra các biến điều khiển, thiết kế bộ điều khiển.

 - Kết quả mô phỏng

 

V. Điều khiển bền vững cho hệ xe tự cân bằng (Robust control of wheel inverted pendulum)

Mục tiêu điều khiển:

  • Con lắc ngược giữ được vị trí thẳng đứng trong quá trình xe di chuyển
  • Xe bám theo được vận tốc và góc quay đặt trước

Phương pháp điều khiển:

  • Tách mô hình WIP thành 2 phần: phần chuyển động quay và phần chuyển động thẳng.
  • Phần chuyển động quay áp dụng phương pháp điều khiển H vô cùng.
  • Trong phần chuyển động thẳng sử dụng phương pháp Lyapunov trược tiếp kết hợp bộ phản hồi tuyến tính để tổng hợp bộ điều khiển giữ con lắc ngược tại phương thẳng đứng.
  • Ta tuyến tính hóa quanh điểm con lắc thẳng đứng, rồi sử dụng phương pháp điều khiển H vô cùng kết hợp kĩ thuật backstepping để đưa vị trí và vận tốc xe về giá trị đặt.

 

VI. Điều khiển đồng bộ hệ 2 tay máy (Synchronization control of Bilateral Teleoperation)

Sử dụng phương pháp biến sóng (wave variable method) để điều khiển đồng bộ hệ 2 tay máy

 

4. Danh sách các đề tài nghiên cứu

TS Phạm Đức Đại: Điều khiển tối ưu áp lực nhằm giảm thiểu lượng nước rò rỉ trong hệ thống phân phối nước qui mô lớn;

Ths. Bùi Văn Đại: Thiết kế, chế tạo robot khảo sát dưới nước phục vụ công trình thuỷ lợi;

 

5. Cơ sở vật chất

Bộ môn kỹ thuật điều khiển và tự động hóa có 1 phòng thí nghiệm tại Hà Nội  và 1 phòng thí nghiệm trọng điểm điều khiển và tự động hóa tại cơ sở mở rộng –ĐHTL- phố hiến Hưng yên.

1. Phòng thí nghiệm Hà nội với máy móc hiện đại tại tầng 1 nhà B5. Diện tích 80m2, phục vụ  giảng dạy cho các môn:

  • Thí nghiệm truyền động điện
  • Thí nghiệm kỹ thuật cơ điện
  • Thí nghiệm mạch điện
  • Thí nghiệm điện tử
  • Thí nghiệm điện tử công suất
  • Thí nghiệm kỹ thuật điện từ
  • Thí nghiệm hệ thống điện

 

Bàn thí nghiệm động cơ không đồng bộ

Bàn thí nghiệm máy biến áp

Bàn thí nghiệm điều khiển động cơ

Bàn thí nghiệm hòa đồng bộ

 

Thiết bị thí nghiệm Điện tử công suất

  

Người quản lý:

NguyễnThị Thanh và Nguyễn Duy Long

Từ khóa:

Điện tử công suất, chỉnh lưu 1 pha, 3 pha, Nghịch lưu, điều áp xoay chiều, xung áp 1 chiều

Mô tả thiết bị:

Tính năng chính:

-       Chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển.

-       Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển.

-      Nghịch lưu 3 pha

-       Thí nghiệm với tải thuần trở, trở cảm, điện cảm, động cơ.

 

Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật:

-       Nguồn điện: 3 pha 380V xoay chiều; 1pha 220V xoay chiều.

-       Tải trở 1W đến 200W ;

-       Tải cảm 1mH, 50mH, 100mH.   

Thông tin khác

Tài liệu thí nghiệm  điện tử công suất

Thiết bị thí nghiệm Truyền động điện

 

Người quản lý:

Nguyễn Duy Long

Từ khóa:

Truyền động điện, động cơ điện một chiều, động cơ không đồng bộ, biến tần

Mô tả thiết bị:

Tính năng chính:

·         Thí nghiệm với động cơ điện một chiều:

-          Thực hiện xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song và độc lập ở các chế độ làm việc khác nhau bằng thực nghiệm.

·         Thí nghiệm với động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc      

·         Thí nghiệm Điều chỉnh tự động truyền động điện – Hệ truyền động động cơ điện một chiều dùng chỉnh lưu cầu 3 pha:

-          Tìm hiểu, cài đặt tham số bộ điều khiển PI, PID và vận hành hệ truyền động

-      Tìm hiểu nguyên lý hoạt động biến tần

-      Tìm hiểu phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ theo nguyên lý U/F, FOC, và DTC

Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật:

-       Nguồn điện: 3 pha 380V xoay chiều; 1pha 220V xoay chiều.

-       Động cơ điện một chiều 150kW

-       Động cơ không đồng bộ 150kW

-        

Thông tin khác

Tài liệu thí nghiệm Truyền động điện; điều khiển truyền động điện

Thiết bị thí nghiệm PLC

  

Người quản lý:

Nguyễn Thị Thanh và Nguyễn Duy Long

Từ khóa:

Lập trình PLC S7; Logic; Process control

Mô tả thiết bị:

Tính năng chính:

-       Thực hiện các bài toán điều khiển Logic

-       thực hiện thuật toán điều khiển PID, Fuzzy

-       PLC  kết nối với PC

-     Thiết kế giao diện HMI

 

Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật:

-       Nguồn điện: 1pha 220V xoay chiều.

-       Module vào ra số DI, DO 24V, và tương tự AI        

Thông tin khác

Tài liệu thí nghiệm điều khiển logic và PLC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Thiết bị thí nghiệm Vi xử lý

 

Người quản lý:

Nguyễn Thị Thanh và Nguyễn Duy Long

Từ khóa:

Kit thí nghiệm  ARM9 Mini2440; Kit thí nghiệm dsPic80

Mô tả thiết bị:

Tính năng chính:

-       Thực hiện các bài toán điều khiển Logic     

-       Thực hành với các bộ chuyển đổi D/A và A/D

-       Thực hiện thuật toán điều khiển PID, PI

-       Thực hiện các bài toán điều khiển nhiệt độ dùng Vi xử lý

-        Hiển thị và điều khiển động cơ bước

-        Điều khiển từ xa

 

Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật:

-       Nguồn điện: 24 VDC

-       Các bộ chuyển đổi D/A và A/D        

Thông tin khác

Tài liệu thí nghiệm vi xử lý

Thiết bị thí nghiệm truyền thông công nghiệp

  

Người quản lý:

Nguyễn Thị Thanh và Nguyễn Duy Long

Từ khóa:

PROFIBUS; ASi- bus

Mô tả thiết bị:

Tính năng chính:

-       Thực hành với các bus truyền thông trong công nghiệp như PROFIBUS, ASi- bus.

Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật:

-       Máy tính lập trình

-    PLC S7-1200

-   PROFIBUS

Thông tin khác

Tài liệu thí nghiệm truyền thông công nghiệp

 

 

 

 

 

 

 

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  • 6. Các môn học chuyên ngành

-          Truyền động điện.

-          Điều khiển truyền động điện

-          Điện tử công suất

-          Vi xử lí

-          Điều khiển logic và PLC

-          Mạng truyền thông công nghiệp.

-          Kỹ thuật  Robot

-          Mô phỏng và nhận dạng

-          Điều khiển mờ và mạng nơron

-          Điều khiển số

 

Danh mục các học phần ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

TT

Môn học (Tiếng Việt)

Môn học (Tiếng Anh)

Mã môn học

II

GIÁO DỤC CHUYÊN NGHIỆP

PROFESSIONAL EDUCATION

 

II.1

Kiến thức cơ sở khối ngành

Foundation Subjects

 

19

Đồ họa kỹ thuật I

Technical Graphics 1

DRAW213

20

Cơ học cơ sở I

Engineering Mechanics 1

MECH213

II.2

Kiến thức cơ sở ngành

Core Subjects

 

21

Giới thiệu ngành nghề

Study and Careers in Engineering

EENG121

22

Mạch điện I

Circuits I

EENG131

23

Mạch điện II 

Circuits II

EENG141

24

Thí nghiệm mạch điện

Circuits Lab

EENG148

25

Toán ứng dụng cho kĩ sư điện

Applied Mathematics for Electric Engineers

EENG144

26

Điện tử I

Electronics I

EENG142

27

Thí nghiệm điện tử I

Electronics Lab I

EENG149

28

Hệ thống tuyến tính I

Linear Systems I

EENG143

29

Hệ thống điều khiển

Control Systems

EENG151

30

Kỹ thuật điện từ

Electromagnetics

EENG152

31

Kỹ thuật cơ điện

Electromechanics

EENG153

32

Thí nghiệm kỹ thuật cơ điện

Electromechanics Lab

EENG158

33

Ngôn ngữ lập trình

Programming & Introductory
Data Structure

CSE280

34

Kĩ thuật đo lường

Measurement and Instrumentations

EENG155

35

Thiết bị điện

Electrical Equipments

EENG161

36

Cung cấp điện

Power Supply

EENG162

37

Điều khiển logic và PLC

Logic Control and PLC

EENG163

38

Điện tử công suất

Power Electronics

EENG164

39

Thí nghiệm điện tử công suất

Power Electronics Lab

EENG168

40

Truyền động điện

Electric Drive Systems

EENG165

41

Thí nghiệm truyền động điện

Electric Drive Systems Lab

EENG169

II.3

Kiến thức ngành

Core Area Subjects

 

1

Hệ thống truyền thông

Communication systems

AUTO384

2

Điều khiển số

Digital Control

AUTO272

3

Điều khiển nâng cao

Advanced Control

AUTO372

4

Kỹ thuật vi xử lí

Microprocessor

AUTO274

5

Đồ án tự động hóa I

Automation Project I

AUTO270

6

Đồ án tự động hóa II

Automation Project II

AUTO280

7

Điều khiển quá trình

Process Control

AUTO281

8

Điều khiển truyền động điện

Control of Electric Devices

AUTO282

9

Kỹ thuật Robot

Computer-Aided Control System  Analysis

AUTO385

II.4

Học phần tốt nghiệp

Graduation thesis

 

II.5

Kiến thức tự chọn

Selectives

 

1

Điện tử II

Electronics II

EENG371

2

Thiết kế cung cấp điện

Power Supply System Design

AUTO370

3

Thiết bị điện tử trạng thái rắn

Solid-State Electronic devices

AUTO389

4

Điều khiển hệ thống năng lượng tái tạo

Control of Renewable Energy Systems

AUTO382

5

Mô phỏng và nhận dạng

System Simulation & Identification

AUTO383

6

Thiết kế mạch tích hợp

Integerated circuit design

​EENG381

7

PLC nâng cao

Advanced PLC

AUTO273

8

Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển bằng máy tính

Data Acquisition and computer control

AUTO386

9

Vi điều khiển và ứng dụng

Microprocessor and application

AUTO387

10

Điều khiển mờ và mạng nơron

Fuzzy logic control and Neural Network

AUTO388

11

Hệ thống tuyến tính II

Linear Systems II

AUTO271

12

Sử dụng máy tính trong phân tích hệ thống điều khiển

 Computer-Aided Control System Analysis

AUTO283

13

Tư động hóa trạm bơm tưới tiêu

Automaton of irrigating and draining pump stations

AUTO390

 

Tổng cộng (I + II)

Total

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  • 7. Sách xuất bản

- Phân tích mạch điện - Tập 1, BM Kĩ thuật điện, Đại học Thủy lợi, NXB KHTN&CN;

- Phân tích mạch điện - Tập 2, BM Kĩ thuật điện, Đại học Thủy lợi, NXB KHTN&CN;

- Giáo trình: Mạch vi điện tử, Tài liệu dịch, ĐH Thủy Lợi.;

- Hệ thống tuyến tính, Tài liệu dịch, ĐH Thủy Lợi;

- Hệ thống điều khiển, Tài liệu dịch, ĐH Thủy Lợi;

- Giáo trình: Kĩ thuật điện cơ, Tài liệu dịch, ĐH Thủy Lợi;

- Điều khiển logic lập trình: thiết kế & ứng dụng, BM Kĩ thuật điện dịch, ĐH Thủy lợi, NXB KHTN&CN, 2014;

- Điện tử công suất,tài liệu dịch ĐHTL

 

  • 8. Hợp tác

Bộ môn Kỹ thuật điều khiển & tự động hóa có mối quan hệ hợp tác với nhiều đơn vị, tổ chức trong nước và quốc tế.

Trong nước:

- Với các trường đại học: Trường Đại học Bách Khoa, Trường Đại Kỹ thuật Thái nguyên, …

Nước ngoài:TU Ilmenau (Đức)

 

  • 9. Liên hệ

Bộ môn Kỹ thuật điều khiển & tự động hóa - Trường Đại học Thủy lợi

Phòng 310 nhà A5

Điện thoại: (+84) 0945047785

E-mail: daipd@tlu.edu.vn