化學工程 102 年程序控制考古題

如圖一之閉環控制系統，試透過羅氏穩定準則（Routh Stability Criteria）判定能維持 閉環控制系統穩定之Kc(%/%)值範圍。（15 分） 圖一

圖二為某一閉環控制系統使用三組比例、積分、微分控制器參數之伺服響應，已知 此三組比例、積分、微分控制器參數分別為Kc=6, Ti=5, Td=1；Kc=5, Ti=5, Td=1；Kc=5, Ti=5, Td=0，試判斷此三個響應分別使用那一組控制參數，並請 說明判斷的理由。（15 分） 圖二

某一閉環控制系統使用比例積分控制器(Kc=2%/%, Ti=4 min)，在時間為0 時，設 定點由原穩態值50%調整為60%，其伺服響應如圖三所示，試大略估計此一響應之 震盪週期P(min)。假設你的主管告訴你，震盪週期P(min)與積分控制參數值 (Ti=4 min)之比應約略介於1.5 至2 之間較合理。依你的觀察，此一響應是否符合 此一性能評估標準？在不改變比例控制參數值的前提之下，試根據此一指示，建議 一個恰當的積分控制參數值。（15 分） 圖三 102年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 類 科： 化學工程技師 全一張 （背面）

某一液位控制系統如圖四所示，操作人員表示此一控制閥呈現明顯的非線性特性，已造 成操作上的困擾。你如何解決這個問題？請將設計繪在試卷上並附說明。（15 分） 圖四

如圖五所示，某一製程需要依一定比例混合A 及B 兩股進料（亦即A／B=R）， 其中進料B 受上游單元影響，流量經常有小幅度的變動，另外，假設混合後之進料 成分可量測（如圖五中之AT-101）。 試為其設計一個比例控制及串級控制系統，以儘可能控制混合後之進料成分。 （10 分） 請分析其靈敏度（即B 股進料有一單位變動量時，A 股進料之變動量）。（10 分） 圖五 六、如圖六所示，反應物進料使用蒸汽加溫之後進入反應器，假設反應器主要的受控變 數為反應器出口組成，由於組成量測通常需時較長，而且此一製程的外界干擾可能 相當多，因此，常使用串級控制方式提升控制效果。 試利用圖六中已標註之量測資料(CT-101, TT-102, FT-103)，於試卷上繪出你所設 計的串級控制系統（示意圖即可），設計圖中需包括所謂的External Reset Feedback(ERF)，並說明ERF 在串級控制系統中的作用。（10 分） 此一控制閥應選用空氣失調時開（Air Failure Open, FO）或空氣失調時關（Air Failure Close, FC）？你所搭配的控制器分別應選用正作用（Direct or Positive Action）型或反作用（Reverse or Negative Action）型？請敘述理由。（10 分） 圖六