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應用動態規劃於混合動力機車之設計與分析

由於雙動力源的混合動力系統擁有低油耗及低污染之優點，近年來被廣為探討，並依其不同之硬體架構，發展出各種控制策略。因此本研究之目的即在利用最佳化方法，設計混合動力機車之控制策略。本文所提之混合動力機車採用與傳統機車相同之硬體架構，而後輪則以變繞組式輪轂馬達取代。能源管理系統以駕駛者決定之動力需求為參考輸入，採用以法則為基礎之控制策略，決定引擎與馬達之動力分配，盡量避開引擎於低效率區域運轉。本文透過動態規劃(Dynamic Programming)方法之觀察結果，歸納引擎之高效率區域，設計控制策略。並利用簡單形搜尋法(Simplex Method)，以ECE40行車型態為依據，搜尋出最佳化引擎高效率區之參數。最後以整車模擬程式進行模擬，並針對其結果加以分析探討。

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前撞警示系統之設計與分析

分析近年的交通事故，主要發生原因為夜晚視線不佳、天候因素以及人為因素而導致車輛與前方障礙物碰撞，由前撞導致之財物損失及傷亡人數亦不在少數。為了防止事故之發生，本研究將進行前撞警示系統之設計與分析，利用架設於車前之雷射雷達進行前方車輛或障礙物偵測，以得到相對距離。將相對距離微分後，即可得到相對速度。接著將相對距離除以相對速度，即可得到本車與前方車輛或障礙物之碰撞時間（Time-to-Collision, TTC）。但由於直接微分得到之相對速度會放大感知器雜訊，使得TTC有大幅跳動之現象，本研究將設計一個卡爾曼濾波器估測相對速度，以降低雜訊之影響。最後將利用偵測距離以及TTC定義不同之警示層級，在有危險的行車狀況下，發布相關的警示訊號，以提昇車輛行駛時的安全性能，降低交通事故發生率與人員死傷數。

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再生煞車之設計與分析

傳統車輛在煞車時皆是使用機械摩擦方式並產生廢熱散發於空氣中，煞車能量無任何利用而造成能量浪費，為解決此能量浪費之問題，本論文將設計一再生煞車系統，以提升能量使用效率。本論文利用直驅式車輪馬達作為動能與電能之間轉換橋樑，當車輪馬達於煞車產生反電動勢時，將電能回收於鎳氫電池中。再搭配閉迴路PID控制器，決定PWM之工作週期(duty cycle)，進而控制煞車力，以達成力矩控制與煞車能量回充目的。在研究中首先將建立一整體車輛動態模型，其包含駕駛者行為模型、輪胎模型、馬達模型及電池模型。再利用此模型進行煞車力控制策略與控制器之設計，最後架設再生煞車實驗平台，驗證控制器控制策略與能量回充效率。

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微型喇叭聲學特性測試與模擬

本研究針對微型喇叭進行實驗與模擬兩項工作，利用音頻測試系統來量測微型喇叭單體的特性，透過阻抗曲線進而得知T-S參數，再將參數帶入模擬電路運算，如此即可預測喇叭的特性。由於T-S參數是決定一個喇叭特性的絕對指標之ㄧ，有了T-S參數則可預測喇叭的性能，但由於實驗的精準度將會影響T-S參數的可靠程度，參數的取得必須利用密閉空間的容積作為改變的測試條件，由於容積量以及喇叭於空間的密閉程度，這些條件的改變將有可能影響T-S的結果，本研究希望透過改變實驗條件，從中了解T-S參數的變化情形，尋找出一個適當的結果以及規則性。模擬項目可分為阻抗曲線(Impedance Curve)與頻率響應(Frequency Response)兩部分。此外，並觀察改變喇叭加裝後容積、前容積及出音孔對於喇叭特性改變的趨勢，藉由所得到的趨勢結果，方便未來對於微型喇叭音效的開發，有其規則性可依循。

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複合動力公車油耗污染與性能評估

柴油引擎所排放之廢氣如氮氣化合物(NOx)及粒狀污染物(Particulate Matter，簡稱PM )已對環境造成嚴重威脅，尤以都會區為甚。為了降低都會區公車的油耗污染，複合動力車輛結合了內燃機引擎與電動馬達之優點，可有效的改善燃油效率及降低排氣污染，是很好的選擇。本文主要參考ADVISOR的反向法（Backward-facing simulation），來建置一個並聯式複合動力模型，並且比較複合動力公車及一般傳統公車，配合本研究自建的台北市公車行車型態與使用國外常用的公車行車型態，利用其車輛行駛所需車速轉換成驅動車輛所需要之扭力與速度，再使用控制策略分配動力輸出及輸入，以得到引擎耗油量、廢氣排放及車輛行駛性能等結果，來進行分析與討論。模擬結果顯示，在台北市公車行車型態(模擬9000秒)的燃油經濟性上，以GM-Allison 複合動力公車而言， 比一般公車改善66%，在排污方面，對於CO排放可改善83%、HC可改善59%、NOx可改善66%、PM可改善62%。

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行星齒輪系聯合傳動器換檔品質改善之研究

2004年以前所生產的前置引擎前輪驅動( Front engine front drive, FF )自動排檔車輛，在行星齒輪系之聯合傳動器的換檔控制機構中，如油/電控制單元或離合器元件等，因未能獲得良好的換檔控制。故無論車輛在起步或行進間切換檔位的過程中，均會發生不良的異常震動。一般使用自動變速箱的汽車，是利用油壓作用到自動變速箱內的制動帶及離合器等的組件上，使其放鬆或壓緊，以控制行星齒輪機構而達到執行換檔的任務。當車輛起步或行進間換檔，油壓作動到離合器或制動帶等組件時，常因各檔傳輸扭矩的高低變化以及轉速比的滑差關係等，在離合器接合的瞬間皆會產生一振動衝擊及噪音。此振動衝擊及噪音在長期自動變速箱的使用下，將造成離合器殼的破裂或離合器殼與離合器軸間之銲接處的裂損漏油，而嚴重縮短自動變速箱及引擎腳架等的使用壽命，並影響駕駛人及乘客之駕駛與乘坐的舒適性。 本研究針對自動聯合傳動器內離合器元件中的離合器背板做一改善，此改善後的自動聯合傳動器除經自動變速箱測試機台嚴格測試外，又經實車3年20萬公里以上的測試。其結果顯示，此改善後的離合器背板，除有效地解決離合器殼破裂或離合器殼與離合器軸間之銲接處裂損漏油的問題外，又能緩和換檔時離合器接合所產生的衝擊，進而增加自動聯合傳動器的使用壽命且提升駕駛人及乘客之駕駛與乘坐的舒適性。

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應用硬體在迴路中於引擎管理系統之發展

當前國內為數一千三百多萬輛的機車每年所造成的油耗及污染不容忽視，欲改善此問題，當務之急便是開發能以噴射供油準確地控制燃油量，而提升小型引擎效率的引擎管理系統(EMS)。然而在國內機車產業中，此技術尚在萌芽階段，雖已有產品商品化，但仍存在許多問題。因引擎運轉時為複雜且非線性的動態行為，需考量許多變異參數，故開發一套在各種情況下皆能完善控制引擎的系統並不容易，且EMS完成後也必須經過冗長的實車測試才能進入量產階段。為了改善上述問題，本文以HIL即時模擬技術作為開發EMS之平台，將PC Based引擎控制器置於迴路中，並搭配虛擬引擎及虛擬整車受控模型作為前置性的發展流程，在控制系統尚未實體化前，提前了解控制策略效果，以進一步設計改良。此法在以往所欠缺的是一個可靠且詳盡的小型引擎受控模型，故本文將以一套包含氣流動態與燃燒中汽缸壓力變化的非線性125cc引擎動態模型與整車模型，並以即時狀態進行模擬。有別於以往噴油點火每轉皆作動的噴射系統，本控制器更利用曲軸轉速差完成行程判別功能，在缺少凸輪軸感知器時噴油點火控制仍可每兩轉分別作動一次，以達準確控制引擎目的。為了加強控制系統強健性，並加入卡爾曼濾波器，以抵抗引擎運轉時可能會干擾齒訊的雜訊，除分別在離線(Off-Line)模擬與HIL 即時模擬驗證外，最後利用實車引擎送出齒訊來證實控制器效果。藉此平台發展出引擎控制策略並縮短EMS 的開發時程。

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無人直升機旋翼轉速控制系統之設計

隨著無人自主直升機發展的進步，建置於直升機之航電系統功能也越來越複雜，使得成本也相對增高。然而，直升機在飛行時所遭遇的外在氣動力干擾相當複雜，當轉速不穩定時將會影響主旋翼所產生的升力，輕則使得直升機姿態未達到預期的目標，重則使機身與航電系統處於極為危險的環境，甚至有損毀的可能。因此，為了提高無人直升機飛行的安全與穩定，我們便針對旋翼轉速加以研究討論，並設計一套引擎定轉速控制系統。 本研究中針對無人直升機旋翼轉速控制開發兩套控制系統，第一套系統將轉速計之數位訊號改變為類比訊號的輸出，方便於VisSim軟體中加以記錄，並於此軟體中實現轉速控制的架構。第二套系統則利用單晶片的數位編碼功能，並導入控制法則控制直升機汽門伺服，達到穩定轉速的目的。而於旋翼轉速控制架構的部份，則利用不同的方法設計控制器，硬體部份由VisSim軟體以及PIC微處理器則分別實現所規劃的控制架構，控制法則的規劃則包含PID控制法則以及模糊控制規則之建立。經由實驗的結果比較各種硬體架構以及控制法則對於轉速控制效果的優劣，完成直升機轉速控制系統之研究。 本研究所設計之控制器，經由實驗探討之後，整理歸納並與國內外其他相關研究加以比較，證明於不同控制法則下，對於轉速控制結果亦有相當的不同之特性。雖然實驗所需花費流程較為繁瑣，但可更完整的呈現各種方法所得到之特性，達成更為完整的無人直升機轉速控制研究。

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地下管道人孔蓋對道路平坦度之研究

道路工程為我國重要的公共工程，其施工品質良窳與民生息息相關，使用者行駛舒適感受以路面平坦因素最具直接關係，無論是新建、整修或拓寬道路工程，可由道路的結構、工法、及各種新鋪面材料研發，選擇最佳的路面設計，並於經由施工品質控制，及完工的成效評估，可提供使用者平坦、舒適、順暢的道路。由於污水下水道之基礎工程及民生地下管線單位因業務需求進行管線埋設、維修、遷移等工程，進行挖掘鋪設管線設施，因未依規範確實進行回填作業，壓實密度無法達成規範規定，形成回填不實道路下陷，或工作井、管線孔蓋埋設不當，造成路面凹凸不平，影響用路人權益，更造成民眾生活不便，在執行道路相關管線工程時，應慎重行事。本文主要針對因工作井、孔蓋埋設施工不當、或市區道路鋪設施工影響，造成孔蓋與道路不齊平，探討孔蓋對道路平坦度影響等各種問題，並蒐集國內、外各種因應改善工法與研究，尋求解決孔蓋與道路齊平的工法，降低減少孔蓋對道路平坦度之影響，做好地下公共管線工程提昇服務品質。

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車牌辨識系統之建立與應用

車牌辨識結合了數位影像處理與物體辨識的技術，使電腦可以自動地擷取車輛之影像，並由影像中萃取出所需要的資訊，包括車牌的位置及車牌之字元。車牌辨識可以應用的範圍非常廣泛，如大樓進出管理、電子公路收費系統、停車場收費管理、警察於贓車的查緝等。 本論文針對目前台灣的車輛車牌進行辨識，車牌辨識系統流程包含車牌影像前處理、車牌定位與字元的萃取、車牌字元辨識等三大部分。首先在車牌影像前處理方面先利用影像處理中的二值化與同色長度編碼的方法進行車牌影像的前處理與修整，將非車牌的背景與車體去除；然後在車牌定位與字元的萃取方面使用投影法在影像中找出車牌的位置，且將車牌字元的影像一一切割出來。最後在車牌字元辨識的部份，有鑑於單一辨識器其辨識率大都有一定的瓶頸，所以採用了多重辨識的觀念，集合了兩種辨識方法：樣板比對法(Template Matching)與類神經網路(Neural Network)以同步辨識的方式辨識切割出來的字元影像，而後再結合兩者的辨識結果，得到較精準的車牌號碼辨識結果。 本研究對187張自小客車影像進行測試，統計其測試結果，車牌定位成功率為94.12％、字元切割成功率為95.5%、車牌字元辨識成功率為95.83%。