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104年 - 104 專技高考_化學工程技師：程序控制#41517
科目：
技師◆程序控制 |
年份：
104年 |
選擇題數：
0 |
申論題數：
7
試卷資訊
所屬科目：
技師◆程序控制
選擇題 (0)
申論題 (7)
【已刪除】一、若在測量訊號中引入正向單位步階變化（unit step change）並輸入至某一離線之比 例積分控制器（PI controller），則相應控制器輸出 p′(t ) 會如下圖所示。請計算其控 制器增益（controller gain, K
c
）及積分時間（integral time, τ
1
）。（10 分）
【已刪除】二、假設一個從 10 到 20 psi 壓力的步階變化（step change）會造成以下壓力計的測量響 應（response）：
再假設此輸入與輸出間關係可表示成：
，其中 P′ 與 R′ 分別代 表實際壓力偏離值（psi）及壓力計輸出偏離值（mm）。請利用下圖粗略估計出前 述二階轉換函數中之 K、ζ 及 τ。（15 分）
【已刪除】三、一個程序的真實轉換函數為
為了能設計出相應控制器，請將上述函數簡化成二階帶時延（SOPDT）的形式。請 利用 Skogestad 之 half-rule 近似法，即將最大欲忽略之時間常數（time constant）的 一半看作是時延（time delay），另外一半則加到此簡化函數中最小被保留之時間常 數上，而其他欲忽略之較小時間常數則全部看作是時延。（15 分）
四、低溫液態之乙二醇（比重 1.11）在正常情況下以 200 gpm 之流率被泵過裝有冷凝器 及控制閥之管線，假設整條管線之總壓降保持固定，但通過冷凝器的壓力降會與流 率平方成正比且在正常情況下是 30 psi；另外，假設在正常情況下通過控制閥的壓 力降是 10 psi，其相應流量特性（flow characteristic）函數值為 0.5，即 f (l ) = 0.5 而 在此 l 為閥桿位置；最後假設除了冷凝器及控制閥以外通過管線本身之壓降可忽略。 在正常情況下操作一段時日後，因預測市場未來需求減少，欲將前述管線中流率降 低至 50 gpm。若原設計中採線性（linear）控制閥且其流量特性函數為 f (l ) = l ，則 相應控制閥閥桿位置為何？若改採等百分比（equal percentage）控制閥且其流量特 性函數為 f (l ) = 25
l -1
，則相應控制閥閥桿位置為何？（18 分）
【已刪除】五、考慮以下三階程序控制系統之方塊圖：
其中，
。請計算出使系統 穩定之控制器參數 K
c
的範圍。（20 分）
六、假設某程序可以被簡單的時延（time delay）模式描述，並以比例控制器控制之。另 外，控制閥與感測器的轉換函數可分別表示為 G
v
( s) = K
v
= 0.5 及 G
m
( s) = K
m
= 2 。 若小幅改變設定點會造成系統輸出以 5 分鐘為週期的持續震盪，則請計算此時的控 制器增益（controller gain）及前述程序模式中時延長度。（12 分）
【已刪除】七、考慮以下兩個液位控制結構：
若兩系統中控制器及感測器皆為直接驅動（direct acting），即輸出與輸入的改變方 向（增加或減少）相同，則請分別決定兩者正確的控制閥的型態（Air-to-Open or Air-to-Close）。（10 分）
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，其中 P′ 與 R′ 分別代 表實際壓力偏離值（psi）及壓力計輸出偏離值（mm）。請利用下圖粗略估計出前 述二階轉換函數中之 K、ζ 及 τ。（15 分）
為了能設計出相應控制器，請將上述函數簡化成二階帶時延（SOPDT）的形式。請 利用 Skogestad 之 half-rule 近似法，即將最大欲忽略之時間常數（time constant）的 一半看作是時延（time delay），另外一半則加到此簡化函數中最小被保留之時間常 數上，而其他欲忽略之較小時間常數則全部看作是時延。（15 分） 
。請計算出使系統 穩定之控制器參數 Kc 的範圍。（20 分） 