所屬科目:技師◆程序控制
(一)由於液體具腐蝕性,故絕不可讓液體滿溢出水槽,則控制閥應該選用air-to-open(ATO)還是 air-to-close(ATC)?理由為何?(5 分)
(二)若液位傳送器(transmitter)為線性元件,當量測液位高度為 0.5 m 時,傳送出 1 V 電壓訊號,量測液位高度為 13 m 時,傳送出 5 V 電壓訊號,則此傳送器之增益(gain)為何?(5 分)
(三)液位控制器應選用直接作用(direct acting)還是反向作用(reverse acting)的控制器?若使用比例控制器,控制器增益(controller gain)可設定為正值或負值,應如何設定?請說明理由。(10 分)
(一)
(二)
(三)
(四)
(一)請寫出閉環路轉移函數(closed-loop transfer function)與。(14 分)
(二)請計算可使此閉環路系統穩定之 KC 值的範圍。(10 分)
(三)令 KC = 1.2,若設定點 r 發生單位階梯變化(unit step change),系統達穩態時,控制變數 y 之偏差(offset)為何?(6 分)
四、以連續環圈法(continuous cycling method)調諧控制器參數。當比例控制器的比例帶(proportional band)設定為 50 % 時,系統產生持續震盪的應答,如圖四所示。請利用 Ziegler-Nichols(ZN)調諧法則計算比例積分(PI)控制器之參數值。ZN 調諧法則: Kc= 0.45Kcu ,τl =Pu ⁄1.2,其中Kcu與Pu分別為極限增益(ultimate gain)與極限週期(ultimate period)。(10 分)
(一)設計一個比率控制(ratio control) ,能夠將進料流量(w)與蒸汽流量的比率維持在 0.5 , 請說明控制架構並繪製其示意圖( schematic diagram)。(8 分)
(二)欲透過調節蒸汽流量來控制第二個槽之出口溫度(T2),而進料入口溫度(T0)視為擾動。若溫度 T2 和 T0都可被測量,試設計一個結合前饋控制(feedforward control)與回饋控制(feedback control)之系統,以改善單獨使用回饋控制之效果,請說明控制架構並繪製其示意圖。(12 分)