淡江大學電機工程學系碩士班學位論文
淡江大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
本論文探討自我適應之動態差異型演化法則應用於半空間二維週期性導體之逆散射問題。針對物體照射TM(Transverse Magnetic)極化波之情況，在半空間中週期性導體的逆散射進行探討。 利用在導體表面的邊界條件及在物體外部量測的散射電場，可推導出一組非線性積分方程，將散射場積分方程式透過動差法求得散射電場相關資訊。在此使用傅立葉極數展開及描述物體的形狀，並在演算法中使用自我適應之動態差異型演化法重建半空間週期性導體之形狀。 不論初始的猜測值如何，自我適應之動態差異性演化法總會收歛到整體的極值(global extreme)，因此在數值模擬顯示中，即使最初的猜測值遠大於實際值，我們仍可求得準確的數值解，成功的重建出物體的週期大小、形狀函數。而且在數值模擬顯示中，量測的散射場即使加入均勻分佈的雜訊存在，依然可以得到良好的重建結果，研究證實其有良好的抗雜訊能力。我們也發現，在週期性導體中，週期大小的收斂速度總是優於形狀函數。因此可知週期大小對散射場之貢獻最大，形狀函數對散射場的貢獻次之。
- 學位論文
在傳統盲蔽式通道估測法中，相位模糊 (phase ambiguity)是一個潛在的問題。 目前文獻在探討其採用的盲蔽式通道估測方法時，都忽略此問題或假設通道相位的資訊在接收端為已知，實際上在接收端無法得知真實通道相位。在Chern和Cheng所發表的文獻中，他們結合時間-空間編碼 (ST-BC)與非補零 (None zero-padding)冗餘符碼的概念，設計出一組混合式展頻碼 (Hybrid padding chip-spreading codes)，以解決相位模糊的問題，並抑制符碼區塊間干擾 (Inter-block interference; IBI)。 他們所採用的時間-空間編碼架構，是假設傳送端為兩根天線，而接收端有N根接收天線。他們的目的是希望估測通道向量的第一個參數值以取得相位初始值，因此僅取得其中一根天線之通道相位初始值。本論文延伸先前文獻中提出之方法並做改進，以獲取兩根天線之相關通道向量的完整參數初始值，並利用功率法則 (Power method) 求得相關自相關矩陣 (Autocorrelation matrix)的最小特徵值所對應之特徵向量，使通道參數的估測能快速收斂。 由於是採用時間-空間編碼架構，本論文所提出的改進方法，是將文獻中原本的混合式非補零展頻碼在兩根天線之間做交替(Interleave) 使用。即在第一個時間區塊 (Time block) 採用如同文獻中之作法，以取得通道資訊 (h1) 的初始值，在第二個時間區塊，我們將原本設計插入在第一根天線之混合式非補零展頻碼向量，改置入於第二根天線，以取得另一組通道資訊 (h2) 的初始值。相較於先前文獻的作法，其所得之通道資訊初始值較以前完整。 結合功率法則所得到的通道估測能更快收斂。最後，透過從接收到的訊號移除冗餘符碼，可以進一步提高系統效能並抑制多用戶干擾及符碼間干擾。
- 學位論文
本論文提出一智慧型控制器於輪型倒單擺系統中使其可自我保持平衡。硬體設計方面，整個系統係以Arduino DUE微控制實驗板為主要控制核心，並配合自製的I/O介面卡，包含了光學解碼晶片以及馬達驅動晶片，使控制系統能與直流伺服馬達溝通。本論文感測器採用陀螺儀偵測輪型倒單擺系統的傾斜角度，且陀螺儀資訊做角度計算前，會先透過卡曼濾波器(Kalman Filter)改善陀螺儀測量時的測量誤差，藉此可以更準確地計算出目前輪型倒單擺系統之傾斜情況。控制器設計方面，本論文設計一自我平衡及移動控制系統，其中包含平衡控制器及轉向控制器。平衡控制器利用一解耦合模糊滑動模式控制(Decouple Fuzzy Sliding Mode Control, DFSMC)方法進行設計，因輪型倒單擺系統的運動平衡控制問題涉及兩個方面，姿態平衡控制及運動軌跡控制，因此透過所提出之解耦合方法可同時解決此兩種控制問題。轉向控制器利用模糊滑動模式控制方法設計輪型倒單擺系統的兩輪速度差補償及方向控制。最後，經由不同實驗結果顯示本論文所設計之控制方法確實可使輪型倒單擺系統達到自我平衡，並且具有移動及轉向等功能。
- 學位論文
本論文實現一個利用雙手運動來補償人形機器人重心移動的平衡控制方法。本論文透過一台小型人形機器人之腳底加裝壓力感測器來量測重心，再加上本論文所提出之雙手運動補償方法來讓人形機器人可以實現雙腳及單腳支撐下的自主平衡，並完成如抬腳或踢球等需要平衡能力的動作。在機器人的動作軌跡部分，本論文運用工業用核心電腦計算出機器人雙足末端點位置後傳給FPGA (Field-Programmable Gate Array)，再透過FPGA內部之模組運算相對於末端點的關節馬達角度以控制人形機器人的姿態。在平衡的部分，本論文以機器人的重心位置來判斷機器人的平衡狀態，而後根據所提出的模糊控制器來修正機器人的雙手轉動以完成平衡動作。由實驗結果得知，本論文所提出之系統可以有效的修正機器人姿態，以增加平衡穩定性。
- 學位論文
本論文研究穿牆多導體影像問題，利用非同步粒子群聚法(Asynchronous Particle Swarm Optimization)來處理埋藏於牆壁之後的電磁成像問題。 將未知形狀的物體，埋藏在牆壁之後，從外部入射電磁波照射埋藏在牆壁之後的未知物體，並在牆壁外部量測其散射場，利用在導體表面的邊界條件及量測到的散射電場，可推導出一組非線性積分方程，將散射場積分方程式透過動差法求得散射電場相關資訊。在此使用傅立葉級數展開及描述物體的形狀，將電磁成像問題轉化為求解最佳化問題，並在演算法中使用非同步粒子群聚法重建埋藏於牆後之雙導體之形狀。藉由將量測而得的散射場和非同步粒子群聚法所計算出的散射場數值相比較，若兩個散射場之差值越小，則表示重建出來的未知物體越良好。 不論初始的猜測值如何，非同步粒子群聚法總會收斂到全域極值(Global Extreme)，因此，在數值模擬顯示中，即使最初的猜測值與實際值相差甚遠，我們仍然可求得準確的數值解，成功的重建出物體形狀函數，量測的散射場即使加入高斯分佈的雜訊，依然可以得到良好的重建結果。
- 學位論文
在本論文中所呈現的是戶外無線通訊系統的通道特性分析。在戶外的環境中，有許多阻擋物會干擾和減弱接收訊號的功率，例如車輛樹木和建築物高低。所以我們的目的是要分析與了解戶外無線通訊系統的通道特性。 我們考慮了兩種不同形式的傳送端天線陣列與六種傳送端天線高度來評估戶外環境中的路徑損失。藉由使用遺傳基因演算法與動態差異演算法兩種演算法，來改善陣列天線的天線場型，使得無線通訊訊號傳輸具有良好的指向性並減少環境的多路徑干擾產生的路徑損失。 在本文中，吾人利用遺傳基因演算法與動態差異演算法來把具有指向性的天線陣列加入戶外環境裡，用射線彈跳-影像法（SRB-image method）來模擬傳播通道,進而分別分析兩種演算法如何改良天線場型，使得所需區域的路徑損失(Path Loss)下降更多，並減少基地台上的功率浪費，並比較兩種演算法在兩種不同形狀的天線陣列和六種傳送端高度下的各項優缺點。 研究結果顯示，發射天線越高的情況之下，路徑耗損越少，因為當傳送端天線越高時，在接收端部分，會有更高的機率接收到藉由反射與繞射的訊號，其中動態差異演算法所模擬出的數值結果皆優於遺傳基因演算法，而環型天線陣列所模擬出來的數值結果又優於叉型天線陣列。模擬的數值結果，可以提供工程師，或是使用者，在設計天線或是傳送端的擺放，甚至是使用上，做為參考。
- 學位論文
本論文設計實現一個小型人形機器人的行走訓練平台，其可以對一個在長×寬為300(公分)×120(公分)場地上的小型人形機器人分別做定位與追蹤，並且可以對人形機器人進行升降與移動的動作。在平台系統的設計與實現上，主要有三項：(1)視覺為基礎的定位系統，(2)通訊與策略系統，以及(3)模糊控制系統。在視覺為基礎的定位系統之設計與實現上，本系統分別在平台與機器人上面放置一些定位色塊與機器人色塊，並且使用二個攝影機來擷取這些色塊的影像資訊，以及設計一個視覺系統來對平台與機器人做定位。在通訊與策略系統之設計與實現上，本系統負責傳送定位系統所得到的平台與機器人的座標，並且做策略分析來決定平台所需進行的動作。在模糊控制系統之設計與實現上，本系統在X軸方向移動與Y軸方向移動分別提出一個兩輸入一輸出的模糊控制器來控制Ｘ軸方向與Ｙ軸方向的馬達，讓平台具有X軸與Y軸移動的能力，並且對人形機器人的行走做自主的目標追蹤移動。最後，由定位誤差與小型人形機器人移動的追蹤實驗結果可知，本論文所設計實現的小型人形機器人的行走訓練平台，確實可以有效的應用在小型人形機器人的行走訓練上。
- 學位論文
本論文研製一個基於手勢輸入之即時通系統。此系統利用撓性感測器(flex sensor)與加速度計，搭配一組穿戴式機構，量測各手指的彎曲角度和手腕的傾斜方向，並將量測所得資訊以RS232傳輸協定傳至電腦端，經濾波後進行手勢辨識演算以產生相對應的文字。最後搭配TCP/IP協定，以自製之即時通介面與其他電腦進行互動。 在手勢辨識演算方面，本論文先採用一決策樹架構，將不同手勢進行初步分類，再由一改良式的機率類神經網路進行最後的手勢辨識。實驗顯示此方法降低了辨識時的計算負擔，提高了整體的辨識效率。
- 學位論文
在現今的醫療或可攜式電子產品中，為了延長電池使用的時間及其使用壽命，低功率消耗的系統晶片因應而生。而在系統晶片中，記憶體通常佔有較大的面積，所以記憶體功率消耗的大小，往往影響著整個系統晶片的功率消耗。因此，本論文主要是研發能在低供應電壓下操作之新型低功耗靜態隨機存取記憶體。使用次臨界電壓作為供應電壓直接大幅降低整體操作功率。 以整合於系統晶片之研製為考量，設計能應用於次臨界電壓之新型低功耗靜態隨機存取記憶體，完成整體SRAM的模擬與設計，再進行電路佈局與晶片製造，最後進行測試驗證。整體電路設計分為四個部份：一、記憶體單元電路架構設計，二、雙端記憶體單元寫入操作概念改變，三、新型預充電訊號產生器(Precharge Signal Generatorl：PSG)設計，四、次臨界電壓新型低功耗靜態隨機存取記憶體設計。結合以上四個步驟，目的在於設計出一個新型具可選擇性預充電機制之靜態隨機存取記憶體。 在本論文中的靜態隨機存取記憶體提出了不同於傳統操作方式的寫入操作概念，結合新型預充電系統以進一步的節省漏電流功率消耗，使其能夠應用於先進低功耗之系統晶片中。