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農業機電整合與控制工程研究
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111年 - 111 高等考試_二級_農業機械：農業機電整合與控制工程研究#111033
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題組內容
四、下圖為利用運算放大器之負迴授設計一 PID 控制器，其中各元件之參數 值分別為 C
1
= 4 μF；C
2
= 0.1 μF；R
1
= 400 kΩ；R
2
= 300 kΩ。
(一)試求其帶入參數值後之傳遞函數（transfer function）V
o
(s)/V
i
(s)。 （12 分）
其他申論題
一、一 些 高 性 能 系 統 之 控 制 結 構 常 結 合 用 於 快 速 響 應 的 前 饋 控 制 （ feedforward control ） 和 用 於 較 低 頻 率 精 度 的 反 饋 控 制 （ feedback 。以下方塊圖表示一受控工廠 G ( s) 的控制結構。試簡化此系統方 control） 塊圖至最簡方塊圖，即無反饋迴路之方塊圖。（16 分）
#475952
二、針對下圖兩個質量的機械平移系統進行建模，寫出他們的運動方程式， 並繪出此系統之方塊圖。在此系統中，輸入定義為位移 ，而不是力， 此輸入位移 與 x2 的方向一致，係以與 x2 同向之位移加諸於 M 2 上，輸 出定義為位移 x1 (t) 與 x2 (t) 。（16 分）
#475953
(一) 工 作 台 準 確 地 移 動 了 7.5 cm， 控 制 系 統 總 共 接 收 到 多 少 脈 衝 數 （pulses）？（10 分）
#475954
(二)接收到的脈衝速率為何（pulses/sec）？（6 分）
#475955
(二)並說明此控制系統其 P、I、D 之對應項。 （4 分）
#475957
五、一穩壓電路如圖所示，假設我們需要設計一個穩壓 15 V 的直流電源，以 提供一機電整合系統穩定電源。假設目前手頭上僅有一 Vin = 24 V 不甚 穩定的直流電源可用。隨著負載 RL 的變化，齊納（Zener）電流 Iz 隨 RL 增大而增大，而隨 RL 減小而減小。如果我們知道最大可能的負載電阻 （假設輸出不會是開路）大小由限流電阻 R 來控制。 假設我們選擇的齊納（Zener）二極體消耗的功率為 1 W。請問我們選擇 的限流電阻 R 至少需多少 Ω？（18 分）
#475958
六、計算以下開環傳遞函數（open-loop transfer function）的系統之 K 值，使 該函數提供 4 dB 的增益裕度（gain margin）。（18 分）
#475959
(一)請計算負載電流之有效值。
#475960
(二)請計算負載電流之三次諧波成分。
#475961
(三)請計算負載電流之總諧波失真率（Total Harmonic Distortion,THD） 。
#475962
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