化學工程 108 年程序控制考古題

圖一為一壓力控制系統。請問本壓力控制系統目的是什麼？請以圖 形表示程序本身包括那些部分。繪出本控制系統塊解圖（Block Diagram）。請標示DV（Disturbance Variable）、SP（Set Point）、 MV（Manipulated Variable）、CV（Controlled variable）分別在圖一的 位置。（20 分） 圖一壓力控制系統（p: pressure; vp: valve position）

考慮圖二之液位系統：其中q 為體積流率，h 為液高，R 為出料阻抗 （Resistance）（R= Ch1/2，C 為常數）。槽截面積A = 3 ft2；某一穩態操 作時qos =16 cfm（cubic feet per minute），hs = 4 ft。當進料流率q(t)由 16 cfm 增為20 cfm 時，請求出本系統在此穩態操作附近之線性化動態模 式及h(t)。（20 分） 圖二液位系統 vp3(t) P3(t) P1(t) P4(t) vp4(t) vp1(t) PT 11 PC 11

請寫出圖三所示之時域（time domain）之工作方程式（working equations）。 其中PI 為比例積分控制器，其轉移函數為 ) 2 1 1(3 ) ( s s GPI + = ； s s R 2 ) ( = ； s s N 1 ) ( = ； 3 = F τ 。（20 分） 圖三一控制迴路方塊圖

試以圖四來執行一比例積分控制器 ) 1 1( K E(s) M(s) )s( G c c s Iτ + = = 。 請證明圖四之方塊圖即是在執行上式。（10 分） 如何在個人電腦內以圖四方塊圖之設計寫一軟體控制器？（10 分） 圖四比例積分控制器方塊圖

在圖五中若 1 s 5 2 (s) GP + = 且閉迴路控制要求為 1 s 5.0 1 R(s) C(s) + = ，請設計一 PI 控制器 )s 1 1( K (s) G c c Iτ + = ，請求其 c K 與 Iτ 。（20 分） 圖五一控制迴路方塊圖 C(s) + R(s) E(s) M(s) Gp (s) Gc (s) R(s) + M(s) Kc + C(s) MI(s) 1 + s I τ 1 E(s) PI