
110 年特種考試地方政府公務人員考試試題
※注意:可以使用電子計算器。
不必抄題,作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上,於本試題上作答者,不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號:
頁次:
-
一、飛機的爬升一般是由機翼(wing)與升降舵(elevator)所分別產生的力
LW與LE所造成的。而除了產生高度的變化以外,同時亦會使得飛機攻
角(angle of attack)
隨之改變。假設升降舵與機身的夾角為 E,且在兩
個角度
與E都很小的狀況下,可透過線性化將飛機的高度與攻角動態
模式簡化成:
ℎ
=−(−)
=(−)−
上式中,所有系統參數 k1、k2、k3與k4均為正實數。
推導出輸出為攻角
與輸入為 E以及輸出為高度 h與輸入為 E之轉移
函數(transfer function)。(15 分)
假設升降舵與機身的夾角 E給定一單位步階(unit step)函數,已知
,求解
、
h
與
。(15 分)
尾翼
機翼
水平線
機身 升降舵
LW
LE
E

代號:
頁次:
-
轉速命令 轉速
電壓
馬達
二、下圖為一閉迴路控制系統之方塊圖,其中R(s)與Y(s)分別表示輸入與輸出。
欲使此閉迴路控制系統穩定之 K值範圍為何?(5分)
假設 K為一正實數,繪製此閉迴路控制系統之根軌跡圖(root locus
plot),並標示出極點(pole)、零點(zero)、根軌跡與虛數軸交會之位
置、根軌跡離開實數軸的位置(breakaway point)與進入實數軸的位置
(re-entry point),以及各所對應之 K值。(20 分)
欲使此二階系統的阻尼比(damping ratio)為 0.707 時,K值該如何設
計?且此設計的系統自然頻率(natural frequency)為何?(15 分)
三、考慮以下之單一回授馬達速度控制之方塊圖。其中馬達之轉移函數為
,輸入為電壓,輸出為轉速。
給定控制器
(
c
G s
,則此馬達速度控制系統的頻寬
(單位為
rad/sec)為何?(10 分)
給定控制器
(
c
G s
,轉速命令為一弦波(sinusoidal)
BW
,
t表示時間(單位為sec),則馬達穩態(steady-state)轉速應為何?(10 分)
給定控制器
( )
c P
G s K
= + ,如欲使馬達控制系統對於單位斜坡(unit
ramp)輸入之穩態誤差(steady-stateerror)為
,且2%安定時間(settling
time)為 0.2 秒。則此控制器該如何設計?(10 分)