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高考申論題 113年 [農業機械] 農業機電與控制

第 一 題

📖 題組:
有一溫室設施環控系統其控制流程圖設計採用兩種不同方式,試問下圖中二種機電控制系統在K1 = K2 = 1時,T1和T2具有相同轉移函數,(每小題 10 分,共 20 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

試求H = ?

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首先辨識方塊圖中的基本結構,利用「負回饋閉迴路轉移函數公式」與「方塊串聯相乘法則」分別求出 T1 與 T2 系統的轉移函數。接著將 K1=K2=1 代入並令兩轉移函數相等,即可建立一元一次方程式並解得未知的回饋增益 H。

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【解題思路】運用控制系統方塊圖的化簡法則(如串聯與負回饋公式)分別求出系統 T1 與 T2 的轉移函數,再依據兩者相等的條件解出未知的回饋增益 H。 【詳解】 已知:

小題 (二)

同時評估下列兩系統規劃設計方式在K1 = K2 = 1時,何者對參數K1的變化靈敏度較大?

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本題的核心在於計算自動控制系統的「靈敏度函數」。解題時,首先需依據方塊圖寫出兩系統的閉迴路轉移函數 T1 與 T2,並利用 K1=K2=1 時 T1=T2 的條件求出未知回授參數 H。接著,套用靈敏度定義公式,分別對 K1 進行偏微分計算出兩系統對 K1 的靈敏度數值,最後進行大小比較即可得出結論。

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【解題思路】利用方塊圖化簡求得 $T_1$ 與 $T_2$ 之閉迴路轉移函數,並由兩者在特定條件下相等的關係求出回授參數 $H$;接著套用系統靈敏度公式 $S_K^T = \frac{\partial T}{\partial K} \cdot \frac{K}{T}$,分別計算出兩者對 $K_1$ 的靈敏度並進行比較。 【詳解】 已知:

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