化學工程 97 年程序控制考古題

在程序系統中控制閥有所謂的AO（air to open）閥與AC（air to close）閥。而控制 器又有所謂的正作用（direct action）控制器與反作用（reverse action）控制器。通常 控制器輸出增加則儀控空氣隨之增加。圖一有3 個控制迴路，即FC 操控FCV（flow control valve）、LC 操控LCV（level control valve）與PC 操控PCV（pressure control valve）。請決定當儀控空氣停掉時，各控制閥與控制器之正確選擇以期確保工場安 全。請以表一之格式作答。（18 分） 圖一 表一 FCV LCV PCV AO or AC FC LC PC Direct or Reverse

一程序動態系統如下式： 0 ) 0 ( )3 ( )1 ( 4

1 4 1       y t u t u y dt dy 請求解並作圖y(t)，t=0~8，其中u(t)為unit step function。（12 分） 三、程序系統為 )1 3 )( 1 30 ( 1 ) ( ) ( ) (     s s s X s Y s Gp p 。若 s s X 1 ) (  且吾人欲將其 ) (s Y 應答以FOPDT （First Order Plus Dead Time）模式 1 ) ( ) ( ) (      s e K s X s Y s p m s Gm   來近似，請：求 ) (t Yp ， 求 ) (t Ym ，擬合（Fitting）Ym ) ( 283 .0 ) ( 6     t Yp   與Ym ) ( 632 .0 ) ( 3     t Yp   ， 找出此  ， ， p K 之數值。（20 分） 97年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師考試暨普通考試記帳士考試、97年第二次 專門職業及技術人員高等暨普通考試消防設備人員考試、普通考試不動產經紀人考試試題代號：01560 等 別：高等考試 類 科：化學工程技師 科 目：程序控制 全一張 （背面） M(s) GP(s) GC(s) E(s) R(s) C(s) GD(s) D(s) Fc, CAc F, CAi F, CA1 volume V1 volume V2 F, CA2 CC 四、在圖二中若 1 2 3 ) (   s s Gp 且閉環路控制要求為 1 1 ) ( ) (  s s R s C ，所設計一PI 控制器 ) 1( ) ( 1 s I c c K s G    ，其 c K 與 I 之值為何？（10 分） 圖二 圖二中R(s)是set-point 轉移函數；E(s)是error 轉移函數；Gc(s)是controller 轉移函 數；Gp(s)是process 轉移函數；M(s)是manipulated variable 轉移函數；C(s)是 controlled variable 轉移函數。D(s) 是disturbance variable 轉移函數；GD(s) 是 disturbance 轉移函數。

圖三是一連續攪拌槽系統，成分沒有化學反應，CA2 是欲控制之成分濃度變數。操 作過程中 Ai C 是干擾變數（disturbance variable）。 Ac C 調整用之成分濃度、 c F 是調 整變數。 c F 使用量相對F 量甚小，故可假設 c F F F   。作答請注意圖三之變數是 絕對量（如F 值）而圖二之變數（如R(s)值）是偏離量： 以圖三之程序由質量平衡與線性化求得於圖二中代表程序與干擾之轉移函數Gp(s)、 GD(s)；（20 分） 在圖二中若以一比例控制器進行控制圖三之系統，則圖二中之D(s)、R(s)、E(s)、 Gc(s)、M(s)與C(s)之變數是指什麼變化量？（12 分） 求 ) ( ) ( s R s C 與 ) ( ) ( s D s C 。（8 分） 圖三