110年 - 110 高等考試_三級_輪機技術：船用電學與自動控制#102812

一、有一直流電動機的端電壓(V_T)為 250 V、額定電流為 125 A、總電樞電阻(R_a)為 0.15 Ω。請計算繼電器 1AR 至 3AR 的R₁ ~R₃ 電阻值以及其V_a啟動電壓值，用以將電流限制為額定值的 200%。當電樞電流在每一階段達到電動機的額定電流時，繼電器 1AR 至 3AR 應該動作。（25 分）

(一)該電源所提供的總實功率、總虛功率以及總視在功率；（各 3 分，共 9 分）

(二)合成負載（the combined loads）的功率因數；（4 分）

(三)線電流的大小值；（4 分）

(四)可將系統功率因數校正為 95%落後的星形連接的電容器組的電容值。（8 分）

三、考慮某一回授控制系統的方塊圖如下：
請使用 Ziegler-Nichols 極限靈敏度法（Ultimate sensitivity method）來計算 PID 控制器的參數。（25 分）
註：無須進行脈衝響應實驗（Impulse response experiment）來求K_u 和P_u，而可以使用以下公式：

(一)請說明控制器參數的範圍，用以使此閉迴路控制系統能穩定運轉。（10 分）

(二)使用給定的控制器類型是否有可能達到μ ≥ 2的穩定裕度（Stability （15 分） margin）？請評估該控制器設計的可行性，並解釋其理由。

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