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技師◆冷凍空調自動控制
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110年 - 110 專技高考_冷凍空調工程技師:冷凍空調自動控制#104221
> 申論題
題組內容
一、請回答下列問題:(25 分)
(一)吾人經常使用轉移函數(Transfer function),對需要控制的動態系統 (Dynamic system)建立模型,進行控制器設計。請詳述如何透過拉氏 轉換(Laplace transform)對動態系統進行建模,另詳述須符合那四項 要件的動態系統,才能夠有效建立轉移函數模型。
相關申論題
(二)若有一冷凍空調系統,其動態方程式為 ,其中q' (t)為冷凍空調裝置在空間中取走或加入的熱量,若取走為負(-)值,加 入則為正(+)值;mCv 為空間中質量乘上其等容(Constant Volume)比 熱;T(t)為冷凍空調空間中隨時間(t)動態改變之溫度;T∞ 則為冷凍空調 空間以外的環境溫度,在此可視為常數; 則為冷凍空調空間內外的 熱阻值(Thermal resistance) ,在此可視為常數。在初始條件為零情況 下,若可以建立模型,請以 s 複變數寫出轉移函數模型,若不能建立 模型,請說明其原因。
#440979
(三)若另有一冷凍空調系統,其動態方程式為 ,其中 dt Rth (t) 多項變數定義均與前小題相同,唯一差別是該系統因為人為因素,經 常開啟與關閉冷凍空調系統庫門,造成空間內外熱阻值隨時間而變, 因此表示為。在初始條件為零情況下,若可以建立模型,請以 s 複變數寫出轉移函數模型。若不能建立模型,請說明其原因。
#440980
(一)有一變頻空調系統(Air conditioner)配置比例-積分-微分控制器(PID ,透過控制壓縮機轉速(Compressor speed) controller) ,調整室內空調 製冷能力(Cooling capacity) ,如下圖所示。請寫出該控制器如何利用 控制誤差 e(t),寫出控制壓縮機轉速的數學方程式。
#440981
(二)該變頻空調系統進行智慧化改善,改以近代控制(Modern control)理 論重新設計控制器架構,如下圖所示。請寫出該控制器如何利用控制 誤差 e(t),寫出控制壓縮機轉速的狀態方程式。
#440982
(三)對於空調機智慧化,引入更多感測裝置,例如智慧眼(Smart eye)或 是空氣品質感測器(IAQ sensor) 。採用近代控制理論設計的控制器架 構,與傳統比例-積分-微分控制器的主要差異為何?請詳述。
#440983
(一)判斷這個控制系統是否穩定,並說明判斷依據為何。
#440984
(二)判斷這個系統是否具備可控制性,並說明其判斷依據為何。
#440985
(三)請說明古典控制理論判斷穩定度與近代控制理論判斷可控性之差異 為何。
#440986
(一)利用以上變數,推導調速控制輸入 Ea 對應於磁懸浮冰水主機製冷能 力 q'(t)的狀態方程式。
#440987
(二)磁懸浮軸承可以將黏滯係數降至極低,為傳統軸承的 1/100,請說明磁 懸浮冰水主機是如何利用磁懸浮軸承來改善冰水主機控制特性。
#440988
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