電機工程學系
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歷史沿革
本系成立宗旨在整合電子、電機、資訊、控制等多學門之工程技術，以培養跨領域具系統整合能力之電機電子科技人才為目標，同時配合產業界需求、支援國家重點科技發展，以「系統晶片」、「多媒體與通訊」、與「智慧型控制與機器人」等三大領域為核心發展方向，期望藉由學術創新引領產業發展，全力培養能直接投入電機電子產業之高級技術人才，厚植本國科技產業之競爭實力。
本系肇始於民國92年籌設之「應用電子科技研究所」，經一年籌劃，於民國93年8月正式成立，開始招收碩士班研究生，以培養具備理論、實務能力之高階電機電子科技人才為目標。民國96年8月「應用電子科技學系」成立，招收學士班學生，同時間，系所合一為「應用電子科技學系」。民國103年8月更名為「電機工程學系」，民國107年電機工程學系博士班成立，完備從大學部到博士班之學制規模，進一步擴展與深化本系的教學與研究能量。
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Item 基於單維度卷積神經網路之遞迴終端滑動模式控制應用於雙軸運動平台精密定位(2024) 洪展鵬; Hong, Zhan-Peng本論文目標為開發一種具有高強健性、高精度之智慧型遞迴終端滑動模式控制器，用於音圈馬達雙軸運動平台定位控制，論文中首先介紹音圈馬達雙軸運動平台架構和運作原理，並對運動平台進行系統鑑別，得出系統模型參數並建立其動態模型。接著，本論文先以傳統滑動模式控制設計一雙軸運動平台控制系統，再以非線性滑動面之遞迴終端滑動模式控制解決傳統滑動模式控制無法在有限時間收斂之問題。為了降低控制力的高頻震盪，本論文引入雙曲正切函數取代符號函數的不連續性，改善控制過程中的抖顫現象。由於切換控制力需要得知不確定項的上限才可確保系統收歛，實務上並不容易取得，故引入單維度卷積神經網路估測器對系統不確定項進行估測與補償，提出智慧型遞迴終端滑動模式控制器，消除系統參數變化和外部干擾等不確定性影響，提高系統的強健性，最終採用Lyapunov函數證明系統的穩定性並得到網路權重之更新律。本研究以數位訊號處理器實現上述控制法則，並設計出兩種控制軌跡和雜訊，組合成四種控制情境進行分析對比，實驗結果得知與傳統滑動模式控制相比遞迴終端滑動模式控制最高改善了28.5%；智慧型遞迴終端滑動模式控制最高改善了39.3%，最終實驗證實所設計之控制系統具備優異的控制精密度的同時依然保有較佳的強健性。Item 第二型模糊控制之全域搜索之最佳化鋰電-超級電容混合電能管理系統(2022) 曹東曜; Tsao, Tung-Yao本論文基於鋰電-超級電容混合電力系統，發展出最佳化能量控制策略來分配混和電力系統之能量分配比，以達到最佳的能耗。底層的配置是透過三台直流-直流轉換器並聯而成的系統，以提高系統輸出效率。在實務上，因電路損耗、元件匹配及外部雜訊等因素，會導致附載分配不均，且降低系統轉換效率，甚至燒毀系統電路使其無法運作。因此良好的均流控制可以確保模組間輸出的電流相同，並提高系統可靠度。本篇論文提出一滑動模式控制均流架構，其控制方式簡單，對於非線性系統有良好的控制性能，且不易受到系統參數變異的影響，有著良好的強健性。上層的部分，本論文針對鋰電-超級電容混合電力系統提出了五種最佳化能量管理策略，因應不同的負載功率需求、超級電容殘電量與鋰電池電流大小計算出最佳的功率分配比，達到提升續航力以及減少能耗之目的。本論文發展基本規則庫控制、全域搜索演算法、模糊控制、第一型模糊全域搜索以及第二型模糊全域搜索。實驗結果表明，全域搜索演算法有著最佳的能耗表現，模糊控制對於抑制電流變化有著較佳的表現，而第一型模糊全域搜索與第二型模糊全域搜索則是在最佳能耗以及抑制電流變化中取得平衡。Item 基於積分型終端滑動模式控制之三軸音圈馬達定位平台(2017) 吳冠緯; Wu, Quan-Wei本論文針對三軸音圈馬達定位平台發展具高精密度與強健性之智慧型定位控制系統。在本論文中，首先對所設計之三軸音圈馬達定位平台進行工作原理分析、運動模式討論與數學模型推導，再對平台進行系統鑑別以獲得各項系統參數值。接著，本論文先以滑動模式控制為基礎發展三軸音圈馬達定位控制系統，再以基於非線性滑動平面之終端滑動模式控制改良傳統滑動模式控制不能在有限時間使系統狀態收斂至零的缺點。而為了提高系統之控制精準度，本論文再引入分數階微積分運算，以分數階積分型終端滑動模式控制改善傳統滑動模式控制之位置追隨效果。最後為了確保系統在參數變化、外在干擾與摩擦力等影響下系統均具備強健性，再利用函數鏈結模糊類神經網路估測系統之不確定項，提出智慧型分數階積分終端滑動模式控制，可解決傳統滑動模式控制中切換控制之抖動現象。由於所設計之函數鏈結模糊類神經網路改良了原本模糊類神經網路之架構，並以柴比雪夫正交基底函數作為激發函數，可有效增加函數逼近能力。本論文以數位訊號處理器實現上述控制法則，並設計兩種追隨軌跡與三種控制模式，最後由實驗結果驗證所設計之控制系統確實具備良好之控制精密度與強健性。Item 以數位訊號處理器實現之智慧型音圈馬達定位控制系統(2016) 李承諺; Lee, Cheng-Yen本論文目標為針對非線性時變之音圈馬達，設計一具強健性與高精度之控制系統，本論文首先提出基於比例積分微分型細菌覓食模糊類神經網路控制系統，由於傳統的類神經網路控制系統，網路參數初值設計會導致控制系統陷入區域最佳解，所以本篇論文以最佳化演算法改良型細菌覓食演算法在馬達運動前先進行歸屬函數最佳化，避免系統陷入區域最佳解。 為了簡化控制系統計算複雜度，進一步提出具動態參數估測能力之補償型模糊類神經網路，此控制系統利用動態粒子群演算法於控制過程中即時最佳化Jacobia項，可有效提高系統控制指標性能。在此架構中，主控制器為補償型模糊類神經網路，另使用Elman類神經網路即時估測音圈馬達動子位置。 為提高系統之強健性，本論文提出智慧型分數階滑動模式系統，此系統以補償型類神經網路對不確定項估測，可解決傳統分數階滑動模式控制中切換控制之抖動現象，另外亦設計一平滑補償器，可補償估測誤差與確保系統之漸進穩定。 本論文以數位訊號處理器實現上述控制法則，並設計兩種追隨軌跡與兩種測試情況。實驗結果顯示所提出之控制系統確實能有效控制音圈馬達之動子位置。Item 以數位訊號處理器實現智慧型氣動馬達速度控制系統(2015) 龔聖賢; Gong, Sheng-Sian本論文之目標為設計智慧型控制系統以對葉片式氣動馬達伺服系統進行速度控制。在論文中，首先對氣動馬達之構造及運作原理進行討論，接著分析氣動馬達系統之數學動態，以推導出氣動馬達之標準二階狀態方程式。由於氣動馬達之動態特性及系統參數為高度非線性且時變，為了在既有的非線性特性及外部擾動情況下仍能達到高精準度之速度控制，本論文提出了基於比例積分微分型模糊類神經網路與適應性動態滑動模式兩種智慧型控制系統作為氣動馬達之速度控制器。最後，本論文以具32位元浮點數運算能力之數位訊號處理器TMS320F28335實現所提出的控制系統。實驗結果顯示以本論文所提出之兩種智慧型控制系統對氣動馬達均能達到有效之速度控制。Item 先進車輛控制及安全系統之設計與模擬-子計畫二：追蹤動態最佳滑差之防鎖死剎車系統之智慧型控制(1/2)(行政院國家科學委員會, 2006-07-31) 王偉彥ABS 的主要的目的是為了避免車輪在各種不同的路面上造成車輪鎖死現 象，在傳統上可藉由保證車輛系統的滑差值保持在一定的範圍內來避免發生鎖 死現象。此外，ABS控制系統可保證當車輛發生緊急煞車時可獲得最大的摩擦 力，由μ ?λ 曲線可知，此最大摩擦力可由追?最佳滑差值來達成。一般而言， 不同的路面會有不同的最佳滑差值，如乾的柏油路約0.3、冰的路面約0.1。由 此可知此滑差值為一動態〈行為，並且由於此一動態滑差值與路面的特性及各種 的環境因素有?對的關係，造成了此動態最佳滑差值的取得困難。在本子計畫 中，我們藉由一動態最佳滑差觀測器的設置來取得在每一個煞車過程中的最佳 滑差值。該觀測器是藉由摩擦的變化率來完成，並且，如果想要控制每一次煞 車過程中都能保持最佳的滑差值，穩定及可靠的控制器的設計是一項重要的關 鍵。 在本子計畫中，我們將發展三種不同的ABS控制器。第一種控制器係結合 滑動模式控制法則及動態滑差觀測器。此控制器的主要控制策略為控制車輪的 滑差值去追?由動態滑差觀測器所估測出的最佳滑差值，使得車輛適應於各種 不同的環境。此ABS 控制器將提供穩定及可靠的性能來追?最佳滑差值，使 車子可在最短的距離內達到煞車的效果。 第二種ABS控制器為設計一強健模糊控制器具自調節死區參數。它不僅與 煞車及車輛系統無關，而且也不受到其中的變數漂移的影響。相同的，此控制 器的控器策略亦為控制車輪的滑差值去追?一動態最佳滑差值。當然所提出之 ABS控制器將提供一穩定及可靠的性能給不確定的車輛系統。 第三提出以基因演算法為基礎的直接適應模糊類神經控制器的設計方法來 控制ABS。此控制器可應用於系統僅有輸出值可被量測的情況下。其主要的控 制策略也是使車輪的滑差值去追?動態最佳滑差值。此最佳滑差值是利用觀測 器藉由量測輸出來達成。具體的說，在本子計畫中將提出線上直接調整的輸出 回授控制法則及適應的學習法則，並且藉由監督式控制來補償外界的干擾。 本子計畫也將探討車與車安全距離的問題。當使用動態最佳滑差值為控制 目標時，吾人可利用煞車控制器預先計算出該緊急煞車下(使用ABS緊急煞車) 所必須保持的最短矩離。Item 先進車輛控制及安全系統之設計與模擬-子計畫二：追蹤動態最佳滑差之防鎖死剎車系統之智慧型控制(I)(行政院國家科學委員會, 2005-07-31) 王偉彥ABS 的主要的目的是為了避免車輪在各種不同的路面上造成車輪鎖死現 象，在傳統上可藉由保證車輛系統的滑差值保持在一定的範圍內來避免發生鎖 死現象。此外，ABS控制系統可保證當車輛發生緊急煞車時可獲得最大的摩擦 力，由μ ?λ 曲線可知，此最大摩擦力可由追?最佳滑差值來達成。一般而言， 不同的路面會有不同的最佳滑差值，如乾的柏油路約0.3、冰的路面約0.1。由 此可知此滑差值為一動態〈行為，並且由於此一動態滑差值與路面的特性及各種 的環境因素有?對的關係，造成了此動態最佳滑差值的取得困難。在本計畫 中，我們藉由一動態最佳滑差觀測器的設置來取得在每一個煞車過程中的最佳 滑差值。該觀測器是藉由摩擦的變化率來完成，並且，如果想要控制每一次煞 車過程中都能保持最佳的滑差值，穩定及可靠的控制器的設計是一項重要的關 鍵。 在本計劃中，我們將發展三種不同的ABS控制器。第一種控制器係結合滑 動模式控制法則及動態滑差觀測器。此控制器的主要控制策略為控制車輪的滑 差值去追?由動態滑差觀測器所估測出的最佳滑差值，使得車輛適應於各種不 同的環境。此ABS 控制器將提供穩定及可靠的性能來追?最佳滑差值，使車 子可在最短的距離內達到煞車的效果。 第二種ABS控制器為設計一強健模糊控制器具自調節死區參數。它不僅與 煞車及車輛系統無關，而且也不受到其中的變數漂移的影響。相同的，此控制 器的控器策略亦為控制車輪的滑差值去追?一動態最佳滑差值。當然所提出之 ABS控制器將提供一穩定及可靠的性能給不確定的車輛系統。 第三提出以基因演算法為基礎的直接適應模糊類神經控制器的設計方法來 控制ABS。此控制器可應用於系統僅有輸出值可被量測的情況下。其主要的控 制策略也是使車輪的滑差值去追?動態最佳滑差值。此最佳滑差值是利用觀測 器藉由量測輸出來達成。具體的說，在本計劃中將提出線上直接調整的輸出回 授控制法則及適應的學習法則，並且藉由監督式控制來補償外界的干擾。 本計畫也將探討車與車安全距離的問題。當使用動態最佳滑差值為控制目 標時，吾人可利用煞車控制器預先計算出該緊急煞車下(使用ABS 緊急煞車) 所必須保持的最短矩離。最後，將建立一實驗平台以實驗結果來驗證本計畫所 提方法的功效。Item 追蹤動態最佳滑差之防鎖死煞車系統之智慧型控制(2007-06-22) 王偉彥; 鍾達豐本論文針對半車模型防鎖死煞車系統提出基因演算法之適應性滑動模糊控制方法。就設計目的而言，我們主要是使實際輸出滑差保持在最佳滑差，使車輛保持在最大摩擦力，以達到快速煞車的目標。在控制方法上，提出以基因演算法作為線上適應調整的策略，並改進抖振問題。在穩定性方面，Lyapunov定理被應用來證明系統為漸近?定系統。最後並以例子的模擬來驗證所提出方法之成效。