臺北科技大學電機工程系所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
本論文提出一套可整合飛行器即時視覺以改善系統精度的移動式機器人視覺 定位與建圖系統, 透過 機器視覺、 同步定位與建圖與影像處理等技術, 得以建構 出運用於未知監視環境之移動式偵察機 器人之視覺定位與建圖系統。 本論文運用 移動式偵察機器人上的單支攝影機, 藉 EKF-SLAM 對未知環境 進行視覺同步定 位與建圖。 搭載單支攝影機之四軸飛行器若停靠於環境中之停機坪, 可整合 EKFSLAM 進 行額外的建圖修正。 此系統已於一實驗室環境藉停靠於天花板停機坪之 飛行攝影機實驗驗證其可行性 與有效性, 並預期此架構與方法將可進一步擴展偵 察機器人於未知環境中搭配主動操控式飛行攝影機之應用性。
- 學位論文
本文研究重點是以三只線性霍爾元件作為馬達轉子磁場位置回授裝置，並以間接磁場導向控制來驅動軸向磁通永磁同步馬達，以改善傳統以數位霍爾感測元件作為轉子位置回授，於馬達啟動及低速運轉需用六步波驅動而造成振動與噪音過大之缺點。為克服電動載具於低速爆衝之問題，於啟動及低速時加入速度控制；中、高速時由速度控制切換到電流控制，並且於切換過程中轉矩之輸出必須達到平順及連續。 依據台灣電動機車性能及安全測試規範(Taiwan E-scooter Standard, TES)標準推導電動機車所需煞車力及可分配至煞車回生轉矩，並透過動力平台模擬實車進行煞車回生的狀況。 最後，以數位訊號處理器（TMS32028035）做為控制核心建構馬達驅動器，以三陽E-WOO電動機車作為測試平台，將一只軸向磁通永磁同步馬達及一只行星齒輪透過機械加工安置到電動機車上以驗證所提方法。
- 學位論文
一般而言，車輛環景系統都是以攝影機去對於周遭的環境做監控，但是對於使用者來說還是屬於一種被動的監控，本文期能將現有的車輛安全系統做進一步地改良。所以我們便使用了彩色深度(RGB-D)攝影機，取代了原本車輛系統的視覺感測器。彩色深度攝影機除了能夠得到色彩資訊之外，還能擷取所看到物體的深度影像。我們會將深度影像以及色彩影像整合建立出三維點雲圖(point cloud)，藉此希望能提供一種主動監控周遭環境的系統，在接近障礙物時自動提醒駕駛者。 在偵測地面的可行駛區域時，我們使用隨機抽樣一致性演算法(RANSAC)去對點雲切割找出地平面。為減少計算時的資料量並提升判斷正確性，將以幾何關係去篩選點雲資料，產生粗略的地面位置，再去切割出數個地平面的候選者，進而以平面法向量資訊去判斷出地平面的方程式。並即時更新地面參數，給之後篩選點雲機制做為參考。最後經由型態學的斷開(opening)操作，過濾出地平面上的可行駛區域，同時於駕駛輔助影像上標記出可行駛區域和障礙物位置。另一方面，我們架設數台彩色深度攝影機環繞車周。為了要建立出環景三維點雲資料，我們利用迭代最近點演算法(ICP)來對不同攝影機的點雲結構作匹配，以將數台彩色深度攝影機所擷取的點雲資料結合，建立出車輛周遭完整的三維點雲結構。並且藉由將三維點雲資料進行投影，來提供駕駛者可由多個視角觀看環境影像。而當有障礙物靠近車輛的時候，也能夠主動地辨別障礙物距離車輛遠近，當障礙物靠近時主動切換至方便觀察的攝影機視角。
- 學位論文
傳統直接轉矩控制係使用遲滯控制器來控制轉矩與磁通，當其實現於離散數位系統時，數位控制器會因為取樣的時間和計算時間的延遲而造成遲滯控制器產生較大的漣波響應，導致控制能力下降。本論文所提出之控制系統藉由偵測馬達三相電壓、電流與轉子轉速來計算出馬達磁通量與轉矩量，再以模糊控制器改善其速度回授以穩定整體控制系統，同時配合模糊向量切換表和預測控制可以得到適當的電壓向量，此不僅有效改善傳統直接轉矩控制的轉矩及磁通漣波響應過大的缺點，同時改善速度響應而使系統更為穩定 本論文運用硬體描述語言撰寫出控制系統的運作模式，並以可規劃邏輯閘陣列FPGA確認語法與驗證功能正確無誤後，藉由台積電TSMC0.18-μm製程的元件庫與Synopsys和Cadence公司所提供的最佳化軟體來完成電路合成、自動佈局繞線與驗證等流程，最後完成整個三相感應交流馬達控制晶片的設計與製作。
- 學位論文
近幾年來智慧型移動裝置越來越普及並在各領域中應用。現今的許多裝置都需要定位功能，例如：醫療護理監測、手機定位或是行動導覽等，所以各種WSN定位方法逐漸受到重視。因此，本研究以移動無線感測器的定位問題做為探討。 為了減少定位的誤差，本研究提出了蜂群演算法(artificial bee colony algorithm) 修正估測座標。蜂群演算法的運算原理是在一個空間內假設 個食物源，食物源代表一個可行解，尋找可行解之外更好的可行解。可行解的優劣由適應值來判斷，判斷標準可能是食物源離蜂巢的遠近、花蜜的豐富度，若蜜蜂找到更好的可行解就會取代原本的；若是一直找不到更好的解，先記憶目前的解，再重新產生新的可行解，直到回合結束。如果適應值不佳，則放棄該食物源而尋找新目標，再過濾掉超過適應值的食物源進行修正，本研究利用此優點結合改良型蒙地卡羅演算法(IMCL)，IMCL負責前半段估測座標，蜂群演算法再修正估測座標，提高定位的精確度，縮小整體的定位誤差。除此之外，本論文考慮到不同的速度，節點量和不規則傳輸程度(DOI)，同時將考慮避免定位出來的估計座標超過估測範圍。 本研究的模擬結果顯示本演算法，有效的減少定位誤差，與其他蒙地卡羅定位演算法MCL、MCB、IMCL相比最低誤差為0.44倍通訊範圍，優於其他三者。
- 學位論文
基於移動式機器人於探勘未知環境時建立的地圖資訊，本論文提出一套地圖轉換策略即時建立適用於移動式機器人的三維導航地圖，並進一步轉換為二維導航地圖以規劃出移動式機器人的地面導航路徑。依據導航路徑，運用所提出之視覺導航控制器，即時驅動移動式機器人沿著導航路徑行進至目標位置。本系統之架構為安裝數台監視攝影機於環境空間中天花板各角落，以傾斜的視角觀測環境中的機器人，當未搭載攝影機之移動式機器人於監視攝影機可視範圍內時，根據由地圖轉換策略產生的二維導航地圖，規劃出機器人當前位置至期望位置的行徑軌跡，並運用三種基於單眼視覺之控制器計算移動式機器人的控制命令，驅動移動式機器人沿著期望軌跡移動至目的地。此外，為了改善導航期間移動式機器人的姿態估測精準度，本論文提出兩種基於單眼視覺之機器人姿態修正方法改善姿態估測問題。當機器人行經兩監視攝影機視野的重疊區域時，藉由兩攝影機間的轉換關係，則可切換監視攝影機進行下一段路徑的導航任務。本研究之實驗結果分別以模擬分析與實際實驗兩個層面，驗證所提出之方法的可行性與有效性，所提出之演算法能夠確實建立導航地圖並成功導航機器人至期望位置。
- 學位論文
本論文在探討科技廠低壓配電系統發生短路故障情形下，對其上下游斷路器垂直間保護協調之影響及水平間造成瞬間電壓驟降對敏感性製程機台的衝擊。本研究以實驗室實測方法，選擇一般型及限流型兩種不同模殼式斷路器串級連接，混用當作上游斷路器或下游斷路器，模擬三相短路試驗。驗證限流型斷路器在第一個半週波內，能限制所通過最大預期電流的快速跳脫特性，可作為上下游限流型斷路器垂直間完全選擇性保護協調；同時於斷路器動作清除故障前之短暫時間所產生的電壓驟降，可符合SEMI F47電壓驟降忍受能力曲線標準的要求。提供設計人員做為低壓配電系統規劃保護協調之重要參考價值。
- 學位論文
本篇論文實現了一種多電源模組之適應性電流分配控制策略，該策略可解決當多部電源模組為了提供高功率需求之並聯模式下，所產生之輸出電流不平衡的問題。直接將數部電流模組並聯及均流是最簡單且容易的控制方法，但是通常容易導致工作中的電源模組發生輸出電流不平衡的現象，所以系統中的部份並聯模組將會產生過載的錯誤工作情況，甚至導致模組的損壞。因此，為了使每部電源模組輸出電流達到平衡，均流平衡解決方法一般是在每部電源模組中增加電流控制IC，而該策略通常應用於備援系統，但其相等比例之均流控制減少了應用上之彈性。本文提供一個簡單而且不增加成本的方法，該方法只需搭配現成的控制IC，進行簡單的修正即可達到輸出比例電流控制的目的。 本文將討論及闡述電流不平衡的問題、電流分配的控制理論及提出能夠輕易實現所需的電流分配控制方案。為了驗證所提出的控制方案，研製了一部包含兩個電源模組的電源供應器。該電源供應器的輸出為20V/6.75A，輸出功率為135W。組成該電源供應器的其中一個模組為輸出20V/4.5A的90W電源模組，另一個模組為輸出20V/2.25A的45W電源模組。 實驗結果驗證了理論的分析和所提出之控制方法的可行性，實際量測的波形展現了所需的比例電流分配的功能。
- 學位論文
現今的都市生活步調緊湊，人們承受接踵而來的龐大壓力，極可能導致自律神經系統失調。人體的自律神經系統分為交感神經和副交感神經，兩者相互調節生理機能。當情緒長期處於興奮緊張抑或是憂鬱低落，此時交感與副交感神經將會呈現不規律亢奮或受到抑制。一般檢測自我情緒，需要有專業的儀器以及繁複的問卷填寫，才可以較正確的量測出來，但這些過程往往耗時且價格昂貴，無法即時實現調控自律神經的功能！ 本文研究採用基本的生理感測器以及分類演算法，設計一個可使自律神經達到平衡狀態的環境調控系統。主要架構分為三個部分，分別為生理訊號量測、情緒狀態分類、環境因素調控。首先，以嵌入式系統量測皮膚導電率、心跳率、體溫等生理訊號，擷取這些生理訊號的特徵點，進行分析；在理論分析部分，利用模糊決策樹理論辨識出不同的情緒狀態和程度值，分別為激動、平靜、低落；並根據情緒的辨識結果及其程度值來調控環境因素，在環境因素的部分，以色彩心理學和芳療法為基礎，調整燈光、香味的變化，使其調控情緒恢復至平穩狀態，形成一個閉迴路的自動調控系統。 本研究將此技術融入於滑鼠操作，進而活化生活氛圍，經多次實驗證實，不同的受測者皆得到相當高的情緒辨識率，且經由本文的適應性環境調控，並以自律神經檢測儀證實受測者在不同的情緒狀態下，皆能使其自律神經恢復至平穩。
- 學位論文
本論文旨在以電路佈局方式來改善十位元之切換電流式管線型類比數位轉換電路之性能，並減少晶片面積，其重點在於改善類比電路的佈局規劃，特別就寄生效應、電源線寬度、雜訊防制、類比元件匹配及減少晶片面積等五個面向提出改善方法。 為了滿足電路10位元200 MS/s的高精確度與高操作速度，需針對各類比電路之功能做佈局考量，其考量因素為：取樣保持電路之元件匹配且類比輸入訊號、參考電壓必須與脈衝訊號隔離，其內部雙級運算放大器的被動元件(電阻電容)須選擇精準特性之元件；低輸入阻抗電流比較器電路之元件需匹配且類比輸入訊號、參考電壓必須與脈衝訊號隔離；數位類比轉換器電路之參考電壓必須與脈衝訊號隔離。 透過各類比電路之佈局規劃，再以相鄰元件佈線最短為依據整合，減少導線長度與寄生效應，並且電源線以金屬層並聯方式減少寬度，使得因導線與電源線所佔據的區域大大降低，如此可提升電路性能與降低晶片面積。再者，藉由減少電源線的長度，電壓降雜訊(IR-drop)也會比較小。完成所有佈局後，利用基底之零碎空間，加入P+摻雜並引入乾淨之接地電源線，藉此來減少類比電路受到數位電路的干擾。 另外，本論文採用TSMC 0.18μm 1P6M標準製程，以Calibre 萃取Layout RC值，並將改善前與改善後的電路功能做比較，確定改善前後的佈局差異能使電路之性能更優秀。改善後的核心晶片面積約為479x638μm 2為改善前之晶片面積的0.5倍。面積縮小50.5%性能提升359.25%