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技師◆程序控制
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98年 - 98 專技高考_化學工程技師:程序控制#35763
科目:
技師◆程序控制 |
年份:
98年 |
選擇題數:
0 |
申論題數:
10
試卷資訊
所屬科目:
技師◆程序控制
選擇題 (0)
申論題 (10)
【已刪除】一、一熱交換器及其回饋控制系統示意圖如下,其中,y
sp
為設定點(0-100%);y(t)為溫 度T(t)之量測訊號(0-100%);e(t)=y
sp
-y(t)為誤差;K
c
為比例控制參數(%/%); p(t)=K
c
e(t)為控制器依據誤差值e(t)之大小所作的輸出改變量(%);u
b
(t)為控制器輸 出“趨勢"值(bias value, 0-100%);u(t)=p(t)+u
b
(t)為控制器輸出訊號(0-100%)。 試導證當u
b
(t)與u(t)之關係為
時(如圖中所示),此一回饋控制 器即為吾人熟知的比例積分控制器,其積分時間為何?(10 分)
【已刪除】二、如右圖之壓力槽壓力控制系統,控制閥為FO(AirFailure-Open)型;其壓力感測器PT1 之設計使用範 圍為 0-50 psig,比例壓力控制器(PC1)之設定點 為 15 psig。當壓力槽內壓力為 15 psig時,壓力控制 器之輸出值為 12 psig(控制器輸出訊號範圍為 3- 15 psig);當壓力槽內壓力為 25 psig時,控制閥為 全開。試問此壓力控制器應為正作用或反作用?其 比例常數K
c
為何?(10 分)
【已刪除】三、如下圖(a)之熱交換器溫度控制系統,其中溫度感測器TT之量測範圍為 100-200℉;溫 度控制器TC為比例積分控制且比例帶(Proportional Band, PB)設為 25,積分時間常數 (T
i
)為 3 分鐘;線性控制閥為Air-to-Open(AO)且C
v
值為 4(gallon/min/psi
1/2
);假設 冷卻水通過控制閥之壓降固定為 25 psi。若穩態時控制器TC之輸出訊號為 12 mA (控 制器輸出訊號範圍為 4-20 mA),試問冷卻水之流量為何?若熱交換器中程序流體之 出口溫度突升高 5℉,試問此一瞬間控制器之輸出訊號為何?冷卻水之流量為何? 圖(a)之設計雖然簡單,但是實務上圖(b)的設計方式也獲廣泛採用,試簡單評論圖(a) 設計方式的缺點及圖(b)設計方式的優點。(20 分)
⑴使用串級控制的主要目的。(6 分)
⑵若感測器的準確性與再現性無法兼顧,則串級控制中次環路(secondary loop)的 感測器應以何者為重?(請簡述理由)(6 分)
⑶如下圖為一加熱反應程序,主要受控變數為反應器內溫度T
R
,假設此程序中之燃 料流量F
fuel
,進料溫度T
i
及流量F
A
等均時常變動,並明顯影響到加熱爐出口溫度 T
H
及反應器內的溫度控制狀況,請為此一加熱反應程序設計一套三層次串級控制 (Three Levels Cascade Control)系統,並請簡要敘述為何此串級控制系統之控制 效果通常明顯優於傳統單純的回饋控制方式。(8 分)
五、某控制器之轉移函數為G
C
(s)=(T
d
s+1)e
-Ls
/(T
g
s+1)。今假設當G
C
(s)之輸入訊號的拉氏 轉移函數為X(s)=1/s時,我們希望其輸出訊號的改變能延後 1 分鐘才開始作用,且 開始作用時瞬間之輸出訊號改變量為最終穩態值改變量的一半,若已知T
g
值為 5 分 鐘,則T
d
及L之值分別為何?(10 分)
⑴試求能 維持閉環穩定的最大比例控制器參數K
C
;
⑵試求一K
C
值使得此閉環系統之Gain Margin為 2;
⑶試求一K
C
值使得此閉環系統之Phase Margin為 45°。(30 分)