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非線性隨機模糊系統之多目標Pareto最佳化濾波器設計

為了有效估測到所需的訊號，以實現較高濾波器設計性能。這篇研究提出了對非線性隨機系統之多目標H2/H∞濾波器設計問題，以T-S 模糊系統來表示非線性訊號過程。多目標濾波器設計被提出從有雜訊的環境去估測狀態變數，在這篇研究中，希望在不知道雜訊的統計特性的情形下還是設計有效的。對干擾及雜訊比例的問題可視為單一目標，為了克服估測誤差的影響，可視為另一單一目標，因此H∞強健濾波器被考慮進來，而H2濾波器也被考慮進來，希望能有效地衰減估測誤差，與實現強健性的訊號干擾與雜訊比例對系統之影響，因此，這兩個目標都需要一起被考慮在濾波器設計。所以，本篇研究我們提出了H2/H∞ 多目標最佳化設計，整篇文章注重於達到H2/H∞最佳化性能。 然而，本文所考慮的多目標濾波器是一個不容易直接求解的困難設計問題。因此，我們提出了非直接的求解觀念藉由讓這兩個目標的上界值達到越小來解決多目濾波器設計問題。而在設計上通常會用線性矩陣不等式(LMI)來處理，使得設計變得簡便，同樣的，這個多目標濾波器設計問題可以轉換成在滿足線性矩陣不等式LMI限制條件的特徵值問題(EVP)，來使得所對應的上界值越小，我們稱這問題為線性矩陣不等式限制條件之多目標問題。而解特徵值問題(EVP)可藉由結合MATLAB之線性矩陣不等式toolbox和convex optimization結合演算法解決。我們可以用所提出簡易的設計方式來獲得柏拉圖最佳化解供設計者選擇使用。 最後，範例的數值模擬說明了設計流程，實現複雜的飛彈系統之估測，來證明所提出的多目標模糊濾波器問題在系統上的表現。

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功率解耦電路應用於單相直流／交流轉換器之分析與比較

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基於光柵計算相機之影像事後對焦技術研究

隨著影像多媒體技術的進步發達，隨時隨地且快速拍攝照片已是 勢不可擋的需求，快速地拍照過程難免產生不理想的失焦照片，解決 相片失焦的影像事後對焦技術也隨之產生。計算相機為應用於影像事 後對焦的技術研究之一，然而至今的計算相機由於裝置複雜且造價不 斐不利實現與攜帶，因此我們提出一個新穎、便利可攜式、易於實現 的光柵計算相機，此光柵計算相機拍攝的照片基於繞射光柵的光學原 理會產生影像鬼影的失真現象，依照光柵原理，假設光柵產生的影像 鬼影的位移程度與拍攝物件的深度有關，則從此鬼影失真中萃取出深 度資訊將可應用於影像事後對焦技術。本論文中以此具有鬼影失真的 影像進行: 1) 深度估計、2) 影像還原以及 3) 影像事後對焦研究；假 設影像鬼影可以點擴散函數描述，以非盲反卷積運算得影格之點擴散 函數，運用 k平均演算法將點擴散函數分為與深度相關群組，進而產 生深度圖。另外，我們設計光柵的點擴散函數並以非盲反卷積進行影 像還原。除此之外，以高斯模糊函數模擬真實的對焦模糊效果應用於 影像事後對焦。最後在實驗結果中，證明了光柵計算相機產生的影像 鬼影失真與物體所在深度成反比。

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基於內源性對比機制之超音波時間強度曲線於聚焦式超音波血腦屏障開啟監控之應用

近年來聚焦式超音波搭配微氣泡已被證實可局部性且暫時性的開啟血腦屏障，以增加腦部病變的治療效率，但此技術若施打的聲壓過高可能造成局部腦出血、短暫缺血性中風等急性病症發生，以目前造影技術而言，磁振造影缺乏時間解析度、超音波對比增強影像則受微氣泡本身的限制而不能連續監控其變化，所以至今仍缺乏一種可即時且連續監控血腦屏障開啟後腦區動態變化的造影技術以評估聚焦式超音波是否造成潛在的傷害。本研究提出一基於超音波內源性對比之時間強度曲線(time-intensity curve, TIC)技術來即時地監控大鼠模型中聚焦式超音波血腦屏障開啟區域的動態變化。由於腦血液的超音波逆散射能力高於周遭的腦組織，因此我們可利用血液本身的超音波逆散射訊號強度做為腦部變化監控的指標。本研究監控兩個開啟血腦屏障的典型：不出血與伴隨微出血。開啟血腦屏障後伴隨微出血情時，實驗結果顯示聚焦式超音波施打區(左腦)的TIC在血腦屏障開啟後立即上升並於10分鐘後開始下降，對側腦(右腦)的TIC持續下降且降幅可達15 %，左腦訊號強度的表現主要來自於出血反應，並可能含有部分的缺血反應，右腦血管則受血液流量自動調節(flow auto-regulation)而收縮迫使血液往缺血較嚴重的左腦補償；在開啟血腦屏障後未出血時，左腦的TIC持續下降且降幅可達25 %、右腦TIC的結果與出血TIC的結果一致，其可能的原因為此時左腦單純受聚焦式超音波的機械力刺激收縮而產生缺血現象，使血液量減少進而使TIC呈現下降的趨勢，右腦血液量變化的成因則與上述微出血的右腦相同。本研究證實超音波內源性時間強度曲線可確實反映腦血液量的變化幅度，且實驗結果亦得到了光聲造影對血液高對比度結果的佐證。本研究所提出的監控方法未來有潛力應用於監控腦血液在不同治療階段的變化程度、腦部受損程度的輔助診斷、改進聚焦式超音波的治療參數等方面，最終目的為提供聚焦式超音波治療更安全的治療參數。

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諧波隔阻應用於並聯型主動濾波器

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胸部X光影像肋骨的自動切割處理

對胸部X光影像進行分析一直是研究醫學影像的一個主要項目。由氣管癌、支氣管癌、肺癌在2008年的世界十大死因排名第七即可知其在研究上的重要性。肺臟區域內肋骨交疊是醫師診斷肺癌時的主要干擾，82%~95%肺癌的誤診可歸因於鄰近的肋骨或鎖骨遮擋患部。於此我們提出一個肋骨切割演算法，藉由正確的標示肋骨位置，協助醫生在診斷時能將精力專注於對付病灶。 本論文中，我們提出一個非監督式的自動切割肋骨演算方法，此方法是基於事先預備好的肺域遮罩以進行肋骨切割。部分文獻面對同類型問題所採用的方法是基於數學模型擬合切割肋骨，我們提出另一種方式去獲取好的切割結果。我們並未採用現有數學模型作為模板，而是根據肋骨趨勢設計追蹤規則，從定位好的遮罩邊緣追蹤數條肋骨邊緣以形成模板，此方式所產生模板更貼近真實肋骨邊緣。因為僅僅使用單一模板無法有效描述所有肋骨，故採用複數模板進行比對，再藉由追蹤所有模板重疊位置結果，以保留邊緣特徵較強及統計特徵合適的肋骨邊緣，後續再將剩餘邊緣兩兩配對。最後，對每根配對完成肋骨分別執行主動輪廓模型演算法，可得到最後切割結果。上述演算法流程，在不同階段分別使用邊緣及灰階特徵，由起始粗略位置逐步進展至最後切割結果。整個演算法經由多張不同胸部X光影像驗證，可獲得相當不錯的切割結果，足以顯示所提方法具有很好的可靠度。

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具交錯式介面轉換器及多重儲能系統以風力開關式磁阻發電機為主之直流微電網

本論文旨在開發以風力開關式磁阻發電機為主之直流微電網，此微電網配具有三相負載變頻器及由蓄電池和飛輪所組成之混合式儲能系統。所建之風力開關式磁阻發電機，經由含兩單元之交錯式電流注入推挽直流-直流轉換器介接至微電網之共同直流匯流排，經由適當地電力電路設計、強健電壓及電流控制、電壓命令設定及換相移位，在變動之驅動轉速及負載下，所建發電機具調控良好之直流匯流排電壓。又由於交錯式操作特徵，可具有較小之直流輸出紋波及較高之可靠性。為從事微電網之性能實測評估，本論文設計製作一個三相負載變頻器，採d-q框下電流控制及零序控制信號注入機構，在未知及非線性負載下可得良好之交流輸出電壓波形及動態調節特性。 另外，本論文建構一含飛輪及鉛酸蓄電池之混合式儲能系統，以提供直流微電網之儲能緩衝支撐。各儲能裝置經一雙向降/昇壓直流/直流介面轉換器介接至微電網之共通直流鏈。為了增強開關式磁阻馬達飛輪之放電特性，亦採行電壓命令自動修正、適當換相移位及控制器調適等策略。至於蓄電池儲能系統，透過適當之電力電路及控制器設計，可於放電模式下獲得良好之共通直流鏈電壓調控特性，並有良好之充電效能。所建微電網之各組成電力電路均以數位訊號處理器全數位化實現，並由實測結果驗證所建微電網之正常操作及控制性能。

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具三相四象限切換式整流器前級之無位置感測切換式磁阻馬達驅動系統

本論文旨在研製具三相四象限切換式整流器前級之切換式磁阻馬達驅動系統。首先，使用功率模組建構非對稱橋式轉換器電路。經由適當電流及速度控制機構，所建馬達驅動系統具良好驅動特性，包括加/減速、反轉以及再生煞車操作。藉由換相前移及直流鏈電壓升壓增進高速驅動操控性能亦經實驗探究。 接著，建立一個三相四象限切換式整流器並將其當作切換式磁阻馬達驅動系統前級。藉此從市電端汲取具功率因數校正之電力並具備再生煞車能量回充市電能力。而且，為了在較高轉速下有效地提升切換式磁阻馬達驅動性能，所建切換式磁阻馬達驅動系統之直流鏈電壓具調節及升壓特性。為完整化，亦建構其他兩型三相切換式整流器，當作切換式磁阻馬達驅動系統之前級，並比較評估其驅動特性。 此外，本文提出基於電壓窄波注入之切換式磁阻馬達無位置感測控制方案。藉由數位訊號處理器內建之脈寬調變通道，注入適當頻率及導通時間之脈波電壓於馬達之非激磁相線圈，由感測之轉子位置調幅波狀線圈電流經處理後獲得估測之霍爾訊號，並應用於切換式磁阻馬達之無位置感測控制。在無位置感測操控上，馬達先以步進馬達方式起動，俟接近適當轉速後，即切換至切換式磁阻馬達操作模式。在速度迴授控制方面，馬達轉速利用所提之估測機構由感測之四相線圈電流估算而得。

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以雙重解偶框重複控制法改善微電網孤島模式之負載諧波設計與實作

在電子電力裝置中，以定電壓定頻率(CVCF) 空間向量脈衝寬度調變(SVPWM)的電壓源轉換器(VSC) 為主要核心的不斷電系統(UPS)系統在蓄電池後備供電系統和微電網系統中得到了廣泛的應用，其輸出電壓波型的主要要求包括:穩態時的總諧波畸變率低(THD)，以及可以抑制不平衡負載所造成的電壓不平衡效果還有在換載時能有快速的暫態響應，而在本文中的控制器這三項輸出電壓要求都可以達到良好的效果。 在本文中研究了電壓源轉換器(VSC)的雙迴圈控制，首先以重複控制來實現外迴圈電壓控制用來減少由非線性負載所造成的電壓低階諧波並將FIR數位濾波器引入到設計中，之後再利用雙重解偶同步參考框(DDSRF)來當作內迴圈電流控制的方法，可以有效的控制PCC點上的電壓正負序成分來改善電壓不平衡的情況，並且消除因為控制正負序所造成的二倍頻擾動效應，除此之外還研究了重複控制的原理，穩定性，誤差收斂性，並對於重複控制器中Q(z)的幾種設計方法進行了簡單的介紹，比較了各種設計方法的優缺點。 此控制策略已經用PSCAD模擬程式驗證，並且用實際1KVA功率提供三相線對線220V交流電壓但在換載條件下時系統為2KVA功率，基頻為60Hz實驗室規格的VSC在負載為線性負載，不平衡負載，非線性負載三種不同情況下進行了實驗驗證效果皆與模擬結果相差不遠。

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具多輔助充電源之多功能蓄電池儲能系統

本論文旨在開發一具多輔助充電源之多功能蓄電池儲能系統，並從事其操控。所建蓄電池儲能系統之400V直流鏈係由96V蓄電池經含兩單元之一雙向交錯式直流/直流轉換器升壓調控建立之，此交錯式轉換器之電流控制只需要一個電流感測器。經由適當的控制，所建構三相雙向變頻器可產生60Hz/220V之交流電壓輸出，並具有高彈性之功率調控能力。所建蓄電池儲能系統具下列功能：(1) 獨立操控模式：所有區域負載均由蓄電池儲能系統供電，具有良好之波形品質。(2) 連網操控模式：蓄電池儲能系統藉由同步程序連接至傳統電網，可執行以下三種操作模式：(i) 浮接模式：傳統電網只提供實功率給區域負載，所有負載之虛功率及諧波功率由蓄電池儲能系統補償；(ii) 放電模式 (或電池至電網模式)：蓄電池儲能系統供電區域負載，並可回送規劃之功率至傳統電網；(iii) 充電模式 (或電網至電池模式)：傳統電網供電區域負載，並對蓄電池充電。在連網操作模式下，所有區域負載之虛功率及諧波功率均可由蓄電池儲能系統提供。 透過共通之共振式隔離直流/直流轉換器，蓄電池儲能系統之蓄電池組可由所提含多電源之輔助充電系統進行充電。其中，三相交流源經由三相切換式整流器連接至蓄電池儲能系統，所採之切換式整流器可為三相單開關切換式整流器或維也納切換式整流器。而可能之輸入交流電源包括備用交流配電迴路、風力發電機、微型渦流機及飛輪發電機等。直流輔助充電源如太陽能或燃料電池，係由所開發之交錯式升-降壓型直流/直流轉換器介接至蓄電池儲能系統。此外，微電網及電動車輛亦可接至本蓄電池儲能系統，執行互連操作。 關鍵詞：蓄電池儲能系統、微電網、變頻器、切換式整流器、共振式轉換器、交錯式、連網操控、獨立操控。