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GPS 載波相位於時頻傳送之應用與性能提昇

為了提供一個可供全世界共同遵循的實用時間與頻率尺度，國際度量衡局(Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)建立了國際時頻比對鏈路，並依據50餘個國家實驗室超過300部原子鐘資料，計算而得國際原子時(International Atomic Time, TAI)與世界協調時(Coordinated Universal Time, UTC)。其所建構用以計算TAI的國際時頻比對鏈路，所採行的技術分別是利用GPS衛星時頻比對及同步衛星雙向傳時比對。近年來由於測量型GPS接收機廣被採用於時頻比對應用中，BIPM提出以GPS P3電碼取代傳統中使用民用C/A電碼的GPS共視法，由於P3電碼是利用GPS所提供的P1及P2電碼經由特定線性組合所產生之無電離層延遲的觀測量，所以可有效降低電離層效應對時頻比對所造成的誤差。雖然此項技術已提昇傳統GPS共視法架構下所能達到的精確度，但相較於利用GPS載波相位進行比對的結果在短期穩定度部分仍有改進的空間。有鑑於此，本論文提出以GPS載波相位來平滑GPS P3電碼，能有效結合GPS載波相位在短期頻率穩定度上的優異表現、及P3電碼所提供的時間比對訊息，以大幅降低時頻比對之雜訊位準。舉TL至PTB再至USNO回到TL之GPS共視法環球鏈路為例，利用P3電碼計算所得之閉合標準差為0.43奈秒，而利用平滑GPS P3電碼所得閉合標準差僅為0.17奈秒，大幅降低環球鏈路之閉合標準差。另本論文亦針對本國及歐、美先進國家標準實驗室之間的例行性衛星雙向傳時比對，同時設有IGS GPS觀測站觀測傳時比對的兩種傳時比對結果，分析比較此兩種技術以探討二者性能差異，結果顯示以平滑GPS P3電碼的GPS共視法於所有GPS方法中具有最低之雜訊位準，且與衛星雙向傳時比對所得之結果最相近。

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永磁同步馬達之適應性模糊控制器設計

本論文基於模糊控制理論針對永磁同步馬達系統設計適應性模糊控制器，藉以改善機械負載變化對於永磁同步馬達系統所造成的干擾。永磁同步馬達系統控制中包括電流迴路、速度迴路及位置迴路控制，本文採用多重迴路(multi-loop)架構及串接控制(cascade control)原理設計永磁同步馬達控制器，電流迴路控制採用比例積分控制器，以極點配置法設計比例積分增益，再透過模糊控制法則線上調整比例積分控制器增益。速度迴路以模糊比例微分控制器控制，同時為降低數位訊號處理器的運算量，運用查表法取代即時模糊推論，並結合倒傳遞演算法調整輸入、輸出比例因子，使模糊比例微分速度控制器具備參數即時調整的能力。此外，多重迴路架構中最外層的位置迴路以模糊比例微分控制器完成；最後藉由永磁同步馬達控制模組實現控制法則，驗證本文所提出的適應性模糊控制器之性能。

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線型磁浮軌道系統之機電整合設計與精密運動控制

一般而言，線型磁浮軌道系統主要可區分為磁力懸浮與推進系統兩部分，由於電磁鐵所產生的吸引力具有非線性特性且懸浮平台的姿態控制問題亦有待克服，是故磁力懸浮系統為目前極為熱門研究主題之一；另一方面，移動平台懸浮時所產生的正向力往往會對推進系統造成相當程度的干擾，導致於線型磁浮軌道系統耦合動態呈現高度非線性且時變特性。有鑑於此，本論文研製線型磁浮軌道系統及分析其整體耦合動態行為(第二章)，並針對一混合式磁浮系統比較各式不需系統參數控制架構之性能(第三章)，再進而發展以步階迴歸設計為基礎之控制架構與智慧型強健模糊類神經網路應用於磁力懸浮系統之穩定平衡控制(第四及五章)，最後並設計適應性模糊類神經網路控制架構(第六章)同時應用於磁力懸浮及推進系統，期許達成線型磁浮軌道系統穩定平衡及循軌控制之目的。首先，根據拉格蘭茲理論，分析包含電磁鐵動態、懸浮平台動態及推進系統動態之整體線型磁浮軌道系統耦合模型。再者，為解決磁浮系統之高度非線性問題，分別發展比例-積分-微分、模糊類神經網路以及適應控制器應用於一混合式磁浮系統，以達到不需系統參數即可成功達成單維度磁浮定位控制目的。磁浮平台控制方面，引進強健參數估測及動態曲面控制技術經由步階迴歸系統化設計磁力懸浮系統之穩定平衡控制策略，改善傳統步階迴歸控制對於系統不確定量之需求、減輕控制力抖動現象及克服因高階微分所可能引起致動器飽合之問題；接著更進一步結合步階迴歸控制系統與模糊類神經網路發展一強健型模糊類神經網路控制系統於磁浮平台之穩定平衡控制。最後，為降低控制系統對於系統參數的需求性、縮短控制策略執行時間以及省略習用輔助控制器以簡化整體控制架構，融合滑動模式控制及模糊類神經網路設計線型磁浮軌道系統之穩定平衡及循軌控制策略。本論文所發展控制法則皆由里亞普諾穩定分析或終值均勻有界定理的推導中獲得，因此即使線型磁浮軌道系統存在不確定量時，整個閉迴路控制系統依然可保證漸進穩定或追蹤誤差收斂至一定範圍內之特性，並以數值模擬及實作結果來驗證本論文所提出控制系統之有效性與強健性。

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具有新型主動式電流感測器及可適性控制模式切換機制之 同步自我震盪積體化高效率直流對直流轉換器

本篇論文提出一個具有新型主動式電流感測器及可適性控制模式切換機制之同步自我震盪積體化高效率直流對直流轉換器。我們設計一個新的主動式電流感測器設計，藉以限制最大的電感電流以及可適性地切換控制模式。 在此次提出的直流對直流轉換器中，總共有三種控制模式被建構以求最佳的功率效率。藉由可適性控制模式切換機制，連續導通模式及不連續導通模式可自動地切換於高負載和輕負載的情況。而當轉換器處在非常輕負載時，可利用待命模式來降低頻率相依的功率消耗來增加轉換功率。從負載電流50毫安培至300毫安培的範圍內，此轉換器的效率可以高達94％以上且輸出變化量在20毫伏以內。從供應電壓2.4伏特至4.2伏特範圍中，此轉換器的操作頻率在300千赫茲至一百七十萬赫茲。此晶片是以台灣積體電路公司零點三五微米兩層多晶矽四層金屬互補式金屬氧化物半導體製程來實現。

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具非線性不確定系統之適應性強健型小腦模型控制器設計

本論文之主旨係在於發展適應性強健型小腦模型控制器，其中利用具有動態特性的遞迴式小腦模型控制器為近似基礎並結合適應性控制、滑動模式控制與強健控制等理論，再依據李雅普諾夫穩定性定理設計遞迴式小腦模型控制器的參數適應性調整法則，因此整個閉迴路控制系統的穩定性可以被保證。最後並廣泛的應用在一些具有非線性且不確定系統之閉迴路控制上。本論文將探討所提出來的適應性強健型小腦模型控制器及其應用性。首先，將介紹小腦模型控制器並提出遞迴式小腦模型控制器設計。接著將針對單輸入-單輸出受控系統並根據上述所提出的遞迴式小腦模型設計控制器。最後將其應用於船舶航向控制、車輛追蹤防撞控制、線型超音波馬達位置控制、混沌電路等系統當中，同時並討論所設計之控制系統的優越性。在多輸入-多輸出控制系統方面，本論文針對系統分別提出不需數學模型及需要數學模型之控制法則。這些控制法則分別採用遞迴式小腦模型控制器為主控制器與當成不確定量的估測器。所開發出來的多輸入-多輸出適應性強健型小腦模型控制器並應用於解決一些具有高度非線性且時變系統的軌跡追蹤問題。其受控系統包括混沌電路系統、質量-彈簧-阻尼系統。最後本論文也利用遞迴式小腦模型控制器設計出失效容忍的兩足機器人強健控制法則。經由模擬與實作的結果顯示，對於這些具有不確定量且非線性之系統，本論文所提出的控制系統均能達到令人滿意的控制性能。

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以智慧型多目標基因演算法設計通用多協定標籤交換路由之最佳化方法

通用多協定標籤交換GMPLS（Generalized Multi-Protocol Label Switching）是一個新型態的高速網路通訊技術，此種技術可在現今不同的網路通訊硬體及光通訊中擔任轉換、介面的角色，使不同的網路硬體系統可相互連結，共存於同一網路系統之中。光技術的進步促使光纖網路在都會網路中的需求急劇上升。目前，數據業務面臨的最為突出的挑戰就是網際網路協議(IP)與光學層的整合問題，它將成為網際網路下一階段擴展的中心環節。GMPLS大幅的改進了現在所使用的IP基底網路(IP-Based Networks)的困境，其中包含改善資訊流量工程(Traffic Engineering)，可以在網域內自動產生IP 通道（Create IP Tunnels），並可以同時跨越ATM的第二層傳輸與IP的第三層傳輸平台，簡化了網路的管理並降低系統的複雜性。但GMPLS所使用的最短路徑優先（Open Shortest Path First.OSPF）技術，採行的是Dijkstra's 演算法(Dijkstra's Algorithm)，以此得到網路傳輸所需之最短路徑樹(Shortest Path Tree)，並依此傳遞封包。但是，這種方式不足以處裡網路的實際動態條件與情況，這將會使路徑的選擇處於並非最佳狀態，也因而造成網路的部份壅塞現象。本論文針對GMPLS路由演算法進行探討，提出以基因演算法(Genetic Algorithms.GAs)之架構，以取代現行的OSPF法，基因演算法具有基因之特質，有自我演化與進化的能力，應用於GMPLS路由及訊務管理以及在路由選擇的演算法上，提供了極佳的QoS機制，並使得GMPLS傳輸的線路選擇能力，得到積極性與進步性的提昇，也使得高速光纖網路得到充份的發揮與實質的效果。

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矽化鎳蕭特基接面與蕭特基電晶體之研究

本論文主要探討蕭特基電晶體的元件特性以及如何應用金屬矽化鎳技術來實現之所需的汲、源極蕭特基接面，得到良好的蕭特基電晶體元件特性，以作為次世代金氧半電晶體。除元件理論探討外，經由元件模擬，深入分析各種蕭特基汲、源極結構的元件參數對蕭特基電晶體特性之影響。在此研究中可以發現，若能適當的利用分離層技術(Dopant Segregation)來調變蕭特基能障，將能有效提升矽化鎳蕭特基元件原先電流比不足的缺點。另一方面，透過蕭特基接面的實作實驗，了解矽化鎳蕭特基金屬接面的技術挑戰，透過不同的製程實驗，已能以矽化鎳技術實現具分離層和表面處理的接面結構來製作蕭特基金屬接面。

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色序法之多區域演算控制法應用於薄膜液晶顯示器之LED背光模組功耗最佳化驅動電路設計

本論文設計出最佳化功率消耗之驅動電路，運用色序法之多區域演算控制法於薄膜液晶顯示器之背光模組上。分別使用降壓直流轉換器與昇壓直流轉換器電路架構，設計兩種不同的發光二極體驅動電路。由實驗數據得知採用昇壓直流轉換器架構，可獲得較佳的功率消耗，在15.4吋薄膜液晶顯示器應用上，與白光LED背光模組相比較，可節省20%功耗。

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不確定性系統之滑動模式控制實際設計

本論文提出數種改良型滑動模式控制之設計策略來改善傳統滑動模式控制所存在的一些缺點及限制，並且提高了系統的運算效率。傳統滑動模式控制是設計適當的控制力，然後在指定好的路徑下驅使系統狀態軌跡由初始狀態值朝向原點移動。其缺點在於控制輸入包含高頻不連續切跳現象，而此切跳現象在硬體電路實現上有其困難性存在。再者另一個限制是當系統在滑動模態下，其系統閉迴路極點存在一個以上於原點。因此，在本論文中吾人提出數種改良型滑動模式控制之設計策略，其目的除了改善了輸入切跳現象，可任意指定所有閉迴路極點，無需量測系統狀態外，最後吾人也提出另一種提高系統運算效率的方法。本論文所提出之滑動模式控制法整合了適應性控制，根值指定法，以及查表法等。藉由電腦模擬及實驗結果驗證了所提出之控制方法能有效達成上述的目地，並且也保證了系統對於存在參數擾動及外在干擾下的穩定性及強健性。

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無線網狀網路路由設計與效能評估

近年來無線網路是相當熱門的應用，而無線網狀網路（Wireless Mesh Network， WMN）的優點就是能夠在增加覆蓋範圍的同時，又能節省下許多建置時所需要的花費。AP 與AP 間以ad hoc模式互通，將使用者資料繞送到與有線網路相連的外部閘道器AP（external gateway）。AP 與AP 間所使用的路由協定設計，被稱為無線網狀網路路由協定（wireless mesh routing，WMR）。 本論文的目的在設計WMR，除了提供基本資料繞送的能力外，當系統提供多個外部閘道器AP時，還能做到負載平衡（load balancing），避免所有資料都透過單一外部閘道器AP傳送，因此降低整體系統傳輸量。