DSpace collection: 研究報告

數據驅動控制系統之非保守設計與實現-案例研究

title: 數據驅動控制系統之非保守設計與實現-案例研究 abstract: 近期一新型數據驅動強健控制設計問世，其運用受汙染的量測數據跳過系統鑑別，直接進行狀態回授設計。此控制方法採用最近才發展出來的矩陣 S-Lemma，其相較相關成果，設計較不保守且具有計算上的優勢。本計畫將上述成果推廣到動態輸出回授，特別是系統係數矩陣局部已知的情況。在此種情形，若直接應用矩陣 S-Lemma會得到保守的設計。本計畫提出改良的方法以減少設計條件的保守性。透過馬達定速控制這案例，進行數據驅動控制設計，建置軟/硬體平台執行功能驗證，瞭解與發掘數據驅動控制設計實務上會遇到的問題、效能及應用價值。
description: 計畫編號：NSTC112-2221-E032-044

應用人工智慧技術於埋藏物體之成像

title: 應用人工智慧技術於埋藏物體之成像 abstract: 電磁成像配合人工智慧的快速進展，在醫療方面不僅能取代昂貴儀器及技術的花費，同時還具有更高解析的重建影像及即時成像的高效能。本計畫引入人工智慧技術，進一步分析並提供相關研究數據，以利未來系統開發之考量及依據。執行本計畫會促進學術生根，帶動科技的提升，增進經濟的發展和社會的進步，有助於醫學影像的發展。
description: 計畫編號：MOST111-2221-E032-008

多目標函數應用於同步訊息與電力傳輸系統之波束成形技術優化

title: 多目標函數應用於同步訊息與電力傳輸系統之波束成形技術優化 abstract: 5G通訊系統帶來高速率與低延遲之優勢，在自駕車已有廣泛之應用。本計畫針對毫米波寬頻通訊系統結合深度學習的應用，利用波束成形技術於多目標函數優化。執行本計畫將培養相關領域之研究人才，並增進國內對毫米波相關多元技術研究基礎，同時帶動科技及增進經濟之發展和社會之進步。
description: 計畫編號：MOST110-2221-E032-012

類神經網路及深度學習法應用於各向異性物體之電磁成像

title: 類神經網路及深度學習法應用於各向異性物體之電磁成像 abstract: 本計畫利用類神經網路結合深度學習法，重建電磁波各向異性物體之成像。吾人發射TM(transverse magnetic)及TE(transverse electric)電磁波照射各向異性物體，並接收來自物體之散射場，由此散射場先算出主要等效電流(dominant equalvent current)，再算出各向異性物體之介電係數，算出之介電係數和真正的介電係數會有少許誤差，吾人再利用人工智慧中的類神經網路，如多層感知機(Multilayer perceptron, MLP)、輻狀基底函數(Radial Basis Function)和卷積神經網路(Convolutional Neural Networks)。於類神經網路中加入深度學習法，重建出最後的介電係數，藉此降低與真正的介電係數之差距。先研究針對雙軸性物體，將入射波分為兩部分，第一部分發射TM波，大量測試深度學習中的各種方法及參數、卷積神經網路架構，提出一個適用於電磁波成像之組合，並重建TM影像(z方向之介電係數)。第二部分利用TE波入射，利用散射場、深度學習法中適合之方法，並更深入研究卷積神經網路架構，重建TE之影像(x,y方向之介電係數)，藉此降低與真正的介電係數之差距，TM和TE影像分別對應，雙軸物體之介電係數。最後推廣上述兩種方法重建各向異性(Anisotropic)之物體。 This proposal is using neural network and deep learning method to reconstruct electromagnetic wave imaging of anisotropic objects. We transmit the electromagnetic wave to the anisotropic objects and record the scattered field. By TM and TE waves illumination, the dominant equivalent currents can be calculated. According to the dominant currents, we can compute the approximate permittivity tensors. Note that this approximate permittivity tensors will be a little different with the exact permittivity tensors, since only dominant currents are used. As a result, we use the neural networks (such as multi-layer perceptron, radial basis function and convolution neural networks) in the artificial intelligence to reconstruct the exact permittivity tensors by deep learning. In the first part, we will focus on the TM (Transverse magnetic) wave to reconstruct the permittivity in the z direction. In the second part, we will focus on the TE (Transverse electric) wave to reconstruct the permittivity in the x and y direction. Finally, we investigate the reconstruction of anisotropic objects. We will improve the reconstructed image by applying the dominant equivalent current and deep learning. Suitable neural networks to reconstruct the permittivity tensors will be proposed.
description: 計畫編號：MOST109-2221-E032-032

離散時間正向線性系統之分散式控制-數據驅動解法

title: 離散時間正向線性系統之分散式控制-數據驅動解法 abstract: 許多正向系統精確建模不易，這正是發展及應用數據驅動控制(免除建模步驟)的良好場域。本計畫研究離散時、正向、線性系統的數據驅動控制問題，包括狀態回授及動態輸出回授的數據驅動控制設計，特別是控制器有分散式結構限制的情形，這是具有實務意義的需求。此外，也將研究推廣至時延正向系統之設計以及有雜訊的強健控制器設計情形。所研擬的數據驅動控制設計具有學理的保證並且經模擬驗證了其有效性。
description: 計畫編號：MOST – 110 - 2221 - E - 032 - 035 -

具結構限制控制器的設計與應用

title: 具結構限制控制器的設計與應用 abstract: 本計畫研究線性、連續時系統的H-infinity、具結構限制的靜態輸出回授(static output feedback, SOF)設計問題，分別考慮下(上)三角形、某幾列(行)為零列(行)以及其他結構。我們提出上述問題有解的充要條件(在某些假設之下，其為線性矩陣不等式(Linear matrix inequality, LMI))，以及數個凸放寬的方案，將控制器結構限制納入設計中，使其成為一凸最佳化問題。所提方法成功地應用於一連通水箱系統的流量控制及其他問題(減少致動器/感測器個數、重疊結構增益矩陣控制等)，驗證了所研擬設計方法的有效性。
description: 計畫編號：MOST109-2221-E032-019

機器人競技智慧裝置之關鍵技術開發

title: 機器人競技智慧裝置之關鍵技術開發 abstract: 有鑑於人工智慧、機器人領域日益進步，機器人競技為此提供了廣泛的技術標準與目標。而足球機器人比賽因必須使用許多理論與整合多方面科技技術才能使比賽順利進行，所以是個多領域整合研究，足球機器人比賽是個多智慧裝置系統與人工智慧的新研究方向。然而目前的機器人足球賽還有許多相關技術等待研發，因此本子計畫提出機器人競技智慧裝置之關鍵技術開發。本子計畫提出兩項關鍵技術之研究，實現足球機器人競技之智慧裝置技術開發：採用藍牙5.0相關技術達成機器人間協同通訊，可透過中繼邊緣平台收集多機器人的各項感測數據，建立一對多無線傳輸系統，於邊緣平台整合數據並分析，減少不必要的數據量以提升傳輸速率，達到邊緣計算的效果；AI裁判判決動作與辨識技術：透過手勢動作識別技術結合深度學習，能自我判斷判決，不需以人為方法來傳送輸入判決結果。
description: 計畫編號：MOST108-2221-E032-042

移行輔助機器人之老人居家健康人工智慧物聯網技術開發

title: 移行輔助機器人之老人居家健康人工智慧物聯網技術開發 abstract: 有鑑於台灣人口老齡化的問題日益嚴重，因此本計畫提出居家老人照護輔助機器人的概念，將原本需求的人力改由機器人所代替，不但能減低人力的需求，同時還能達到24小時全天候的照顧。計畫包含四種目前非常熱門的技術，分別是機器人(Robot)、物聯網(IoT)、大數據(Big Data)和人工智慧(AI)。Robot中結合總計畫的移行輔助機器人針對周圍環境和生理資訊來改善老人的行動；IoT中使用移行輔助機器人上的多種感測器收集環境、生理、空間資訊搭配家電控制來改善老人周圍的環境；Big Data中將收集到的所有資訊上傳建立大健康雲，經由大數據可改善服務；透過AI的非監督式學習和強化學習可自主分析學習生理、環境等資訊，給予老人健康評估改善老人的健康。本子計畫利用AI影像辨識功能來即時監測長者的呼吸與心跳狀態，提供一個非接觸式的監測方式，免去在身上配戴各種感測儀器的限制，在醫療資源的方面，建立一個AI大健康雲端整合平台，藉由全時監控的優點，透過專業醫師的協助來提供一個危險的早期預警及緊急求救的功能。
description: 計畫編號：MOST107-2221-E032-047

基於谷歌AIY套件的頂石工程課程設計與教學實踐

title: 基於谷歌AIY套件的頂石工程課程設計與教學實踐 abstract: 本計畫旨於導入先進的⾕歌AIY(Artificial Intelligence Yourself)套件及敏捷SCRUM專案管理⼯作法，提升頂⽯⼯程課程的教學品質和深化學⽣學習成效，達成學校的辦學⽬標。本計畫中運⽤敏捷SCRUM專案管理⼯作法，確保每位學⽣⾼度參與頂⽯⼯程課程，以提升頂⽯⼯程課程執⾏效率。此外，使⽤學校的iClass雲端即時互動式教學平台，提供課程、公告、⾏事曆、檔案、互動教材、個⼈題庫和學習分析等主要功能，透過iClass網站主⾴或運⽤智能⼿機的TronClass應⽤程序(App)進⾏操作。因此，在頂⽯⼯程課程中，教學品質、分組學習和即時互動討論也同時得到提升。具有完整活動記錄的iClass學習平台是有助於隨時檢視頂⽯⼯程課程執⾏問題和調整解決⽅案，並提升本頂⽯⼯程課程的成功率。
description: 計畫編號：PEE107041

基於專題式學習的光纖傳輸實務課程設計與教學實踐

title: 基於專題式學習的光纖傳輸實務課程設計與教學實踐 abstract: 本計畫旨於光纖傳輸實務課程的設計與導入專題式學習，提升本課程的教學品質和深化學生學習成效，達成學校的辦學目標。在所提的計畫中，運用專題式學習教學方法確保學生們積極參與「做中學」和建構他們的知識，以達成「學習如何學習」的目標，展示更深層的學習成果，並培養學生的自學精神。此外，使用學校的iClass雲端即時互動式教學平台，提供課程、公告、行事曆、檔案、互動教材、個人題庫和學習分析等主要功能，透過iClass網站主頁或運用智能手機的TronClass應用程序(App)進行操作。因此，教學品質、分組學習和即時互動討論也同時得到提升。具有完整活動記錄的iClass學習平台是有助於隨時檢視課程執行問題和調整解決方案，並有助本課程執行成效的成功率。
description: 計畫編號：PEE1080145

使用廣義KYP合成之擴增強健有限頻段H-infinity控制

title: 使用廣義KYP合成之擴增強健有限頻段H-infinity控制 abstract: 本計畫研究具結構參數擾動、線性、非時變連續時系統的強健、分散式、有限頻段H-infinity控制器設計問題，設計目標為有限頻段H-infinity性能，其較全頻段H-infinity性能有彈性。除此之外，新增要求為每一個子控制器需含指定的虛軸極點或整個擾動系統之區域極點配置。前一項目標可視為於每一個子控制器中嵌入一個含指定虛軸極點的內模型。不同於傳統方法事先設定內模型轉移函數的分子(此舉犧牲了若干設計的自由度)，然後求解其他控制器的兩段式設計方法，本計畫提出基於廣義KYP引理的新型設計方法，使內模型轉移函數的分子可與其他變數一齊由電腦計算求解，減少兩段式設計的保守性，而且避免增加控制器階數。而對於擾動系統的強健區域極點配置要求，本計畫亦將提出嶄新的方法，推導出含不確定參數的鬆弛變數的充分有解條件。最後，執行數值模擬驗證了所提方法之可行性。
description: 計畫編號：MOST 107 - 2221 - E - 032 - 043 -

H-infinity 靜態輸出回授之新型合成方法

title: H-infinity 靜態輸出回授之新型合成方法 abstract: 本計畫研究線性、連續時系統的H-infinity靜態輸出回授設計問題。現存方法幾乎都從最廣義的靜態輸出回授問題架構中進行研討，本計畫打破此慣例，改從動態控制器的等價靜態輸出回授設計架構著手，提出與現存解法截然不同的新型設計方法。在一般線性系統方面，將靜態輸出回授增益進行分割，視為動態控制器參數，適當地修改Scherer等人著名的H-infinity動態控制器設計方法，得到線性矩陣不等式(LMI)形式的有解條件，且為充要。本計畫亦將此方法推廣到其他LMI性能控制問題。而在正向系統控制方面，應用de Oliveira等人著名的動態控制器設計方法，並善用正向系統的特質，可得到新型的H-infinity靜態輸出回授設計方法。本計畫執行了數個例子的模擬，驗證了所提方法之效能。
description: 計畫編號：MOST 106-2221-E-032-009

具結構性參數擾動系統之有限頻段H-infinity 強健控制器設計

title: 具結構性參數擾動系統之有限頻段H-infinity 強健控制器設計 abstract: 本計畫研究具結構參數擾動、線性、連續時系統的強健指定頻段H-infinity性能控制問題。不同於mu合成預設控制器為動態、集中式且全階，本計畫將成果擴充至其他種類的控制器，包含動態、靜態與PID (proportional-integral-derivative)形式，而且容許階數及分散式結構限制。此外，所提設計方法可直接合成指定頻段H-infinity性能，毋需引入權重函數。面對這甚具挑戰性的問題，本計畫提出創新的設計思惟，將原問題等價轉換為一特殊狀態空間多邊形系統的分散式控制問題，並且據以搭配廣義KYP (generalized Kalman-Yakubovich-Popov, GKYP)引理以及穩定互質分解理論，提出嶄新的線性矩陣不等式(linear matrix inequality, LMI)形式的充分有解條件。所提設計方法引入了輔助函數，類似mu合成之廣義乘數運算子，但無結構限制。其不僅在降階設計扮演了重要角色，而且可與控制器直接協調同時求解，減少保守性；而這也與 mu合成中的交替求解大不相同，避免了交替求解易中斷的缺點。模擬結果驗證了本計畫所提方法的可行性。
description: 計畫編號：MOST 105-2221-E-032-039

有限頻段分散式H-infinity輸出回授控制器設計

title: 有限頻段分散式H-infinity輸出回授控制器設計 abstract: 本計畫研究有限頻段H-infinity性能之分散式控制器設計，包括動態、靜態與PID輸出回授。研究重點聚焦於控制器結構可任意，且動態控制器階數可為降階或全階。我們提出一關鍵的等價轉換技巧，將原問題轉換為區塊對角控制器的設計問題，並證明其等價性。推導出各類型控制器的設計條件(線性矩陣不等式形式)。數值模擬驗證了所提方法的確有效。 In this project, the problem of synthesizing a finite frequency H-infinity decentralized controller has been investigated. The cases of dynamic, static, and PID output feedbacks are considered. The focal points of the research lie on that the controllers are subject to any structural constraints, and in addition, the order of a dynamic controller can be assumed to be reduced-order or full-order. A particular transformation has been proposed that converts the original problem (with controller subject to any structural constraint) into the problem of designing a block-diagonal controller. The equivalence of the synthesis problems has been shown. Solvability conditions for synthesizing the controllers were derived in terms linear matrix inequalities (LMIs). Numerical simulation demonstrates the effectiveness of the proposed method.
description: 計畫編號：MOST 103-2221-E-032-060

線性離散系統之正值H-infinity控制設計

title: 線性離散系統之正值H-infinity控制設計 abstract: 本計畫針對離散時間、線性、非時變正值系統，研究動態與靜態輸出回授設計，以達到閉迴路系統為正值、穩定且具備某水準的性能，並且著重在控制器可具任意指定結構。在不同的寬鬆假設之下，本計畫得到線性矩陣不等式（linear matrix inequality, LMI）形式的有解條件，其可用於求解任意階數與任意指定輸出/輸入結構的控制器(包括靜態輸出回授與無結構限制的控制器)。以萊斯利（Leslie）系統為例的模擬結果證實了本計畫所提方法的確有效。 In this project, we aim at investigating the H-infinity dynamic output controller synthesis with respect to positive systems. Despite the maturity of the H-infinity control theory of general linear systems, it is until very recent that the bounded real lemma for positive systems has been developed. As far as we know the results concerning this controller design issue is rare. The existing ones all adopt static state feedback control law, and no result concerning dynamic output feedback has been found in the open literature. Therefore, we’d like to investigate the following two issues: Problem A. H-infinity dynamic output feedback control of linear systems with closed-loop positive constraint; Problem B. Weighted H-infinity dynamic output feedback control of linear systems with closed-loop positive constraint. With our new developing skillful techniques, we will make the most use of the special properties of positive systems to derive the solvability conditions for the problems. The decentralized control design for Problem A will be employed to problem B, Together with the generalized Kalman-Yakubovich-Popov lemma we will provide a new weighted H-infinity control method that is quite different from the tradition one (a two-phase design). The weighting functions are not chosen a priori but are synthesized simultaneously with the controllers. While this new technical treatment may offer a chance for finding better solutions to both of the problems, it also facilitates the search of performance weights for the weighted H-infinity control problem. Numerical experiment will be conducted to verify the effectiveness of the design methods. Finally, we will devote ourselves to the establishment of the hardware verification platform in order to verify the efficacy of the proposed controllers.
description: 計畫編號：MOST 104-2221-E-032-030

無線通信通道性的模擬、量測與分析－無線通信系統傳輸錯誤率及統甫性的分析

title: 無線通信通道性的模擬、量測與分析－無線通信系統傳輸錯誤率及統甫性的分析

基因法則在微波成像之應用

title: 基因法則在微波成像之應用

以SADDE對非平坦介質表面和掩埋導體的電磁成像

title: 以SADDE對非平坦介質表面和掩埋導體的電磁成像 description: 計畫編號：MOST 105-2221-E-032-013

應用連續型子空間最佳化法重建電磁影像之模擬與實測驗證

title: 應用連續型子空間最佳化法重建電磁影像之模擬與實測驗證

LTE小型基地台物聯網架構之智慧型火場預警與逃生疏散系統設計與開發(II)

title: LTE小型基地台物聯網架構之智慧型火場預警與逃生疏散系統設計與開發(II) abstract: 本計畫提出了一種具有多點位置檢測功能的智能火災報警和疏散系統。使用的系統將基於用戶手持設備上無線信號的強度，作為通過多點位置檢測識別撤離人員的依據，並基於位置傳感提供後續分析結果，本計畫研究項目中建立的多點位置信息用實際測量值進行測量，以實現有效的疏散系統。
description: 計畫編號：科技部計畫編號：MOST 105-2221-E-032-037

基於多點位置感測之風扇群組節能控制

title: 基於多點位置感測之風扇群組節能控制

學界參與國際寬頻無線通訊標準建置計畫(3/3)

title: 學界參與國際寬頻無線通訊標準建置計畫(3/3) description: 計畫編號：MOST 105-2218-E-009-006-

滿足舒適度指標之便風量節能控制研究

title: 滿足舒適度指標之便風量節能控制研究 description: 研究期間：20160304~20161130

學界參與國際寬頻無線通訊標準建置計畫(2/3)

title: 學界參與國際寬頻無線通訊標準建置計畫(2/3) description: 計畫編號：MOST 104-3115-E-009-004-

滿足舒適度指標之便風量節能控制研究

title: 滿足舒適度指標之便風量節能控制研究 description: 研究期間：20150413~20151130

自主式火災監測與消防輔助機器人系統－子計畫三：LTE小型基地台物聯網架構之智慧型火場預警與逃生疏散系統設計與開發

title: 自主式火災監測與消防輔助機器人系統－子計畫三：LTE小型基地台物聯網架構之智慧型火場預警與逃生疏散系統設計與開發 description: 計畫編號：MOST 105-2221-E-032-037-

光電場感測器之研究計畫成果報告

title: 光電場感測器之研究計畫成果報告 description: 計畫編號：MOST 103-2221-E-032-011-

應用SADDE 重建電磁影像之模擬與實測驗證

title: 應用SADDE 重建電磁影像之模擬與實測驗證 description: 計畫編號：MOST 103-2221-E-032-005

應用於音頻系統高解析度低功耗三角積分類比數位轉換器之研究(I)

title: 應用於音頻系統高解析度低功耗三角積分類比數位轉換器之研究(I) abstract: 本計畫的主要目標是研製應用於音頻系統的高解析度類比數位轉換器 (Analog-to-Digital Converter, ADC)，此高解析度的ADC可應用於高品質的影音系統。隨著可攜式裝置如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、數位隨身聽等的興起，產業界對ADC的要求除了高解析度的特性外，也著重於低功耗及低成本的考量。因此，本計畫目標是希望實現一個24-bit EA ADC，此ADC的核心為一個多位元量化器單迴路的三角積分調變器(EA modulator, SDM)，其量化器架構係由逐漸趨近式類比數位轉換器（Successive Approximation ADC, SAR ADC)所構成，以此降低功率消耗；此三角積分調變器同時具有校正和補償的機制，來增加系統穩定度與高解析度。此外我們也將研究透過系統數學模型推導進而將系統簡化，使電路設計者能很容易的就能設計製作高解析度ADC並降低成本，最後我們會進行晶片實現、驗證、與測試。此計畫為一個兩年期之研究計畫，預期工作項目如下所示。第一年： (1)將SAR ADC的非理想效應數學模型化。 (2)以Matlab模擬實現24-bit低功率多位元單迴路三角積分調變器的系統架構。 (3)以Matlab實現所考量的校正與補償機制之數學模型。 (4)實現24-bit低功率多位元單迴路三角積分調變器之電路設計。 (5)晶片布局與下線量測，驗證其Matlab的數學模型。 (6)完成數學模型驗證與晶片量測，發表研究論文。第二年： (1)實現數位降頻濾波器於FPGA/CPLD上。 (2)透過數學推導類比式校正與補償機制轉移成數位降頻濾波器的校正與補償機制。 (3)透過Matlab實現包含校正與補償機制之數位降頻濾波器的演算法。 (4)實現24-bit低功率EA ADC之電路設計。 (5)晶片布局與下線量測，實現其包含校正與補償機制之數位降頻濾波器於 FPGA/CPLD。 (6)完成晶片與包含校正與補償機制之數位降頻濾波器的共同量測，並發表研究論文。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-066 研究期間：201208~201307 研究經費：686,000

前瞻無線光通訊階層式調變領航訊號系統設計之研究

title: 前瞻無線光通訊階層式調變領航訊號系統設計之研究 abstract: 在本計畫中提出階層式調變將應用於無線通訊及光通訊領域，並實現以下幾點：在無線通訊部分，將領航訊號(Pilot)使用階層式調變來作都卜勒估測，此技術可以估測出使用者之都卜勒頻率飄移，使基地台可提早得知使用者移動速度之資訊，而達到提早換手之效益。將在合作式通訊中來源端所需要傳送之資料使用階層式調變，傳送至廣義存取節點(General Access Node, GAN)，利用GAN以及本身使用者的傳輸模組，組合MIMO傳輸，此技術可以借用GAN傳輸天線，來當來源端之傳輸天線，而達到較高MIMO天線數之效益。後端網路光通訊系統部分，可使用階層式調變，分析各階層的BER對相位雜訊影響，並在時域訊號上利用階層式調變來加上飄移訊號，來調整頻域上之相位雜訊，並提出最佳的階層式調變之參數，使相位雜訊影響達到最小。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-027 研究期間：201208~201307 研究經費：659,000

合作式通訊系統於時間選擇性衰減通道下之接收機設計

title: 合作式通訊系統於時間選擇性衰減通道下之接收機設計 abstract: 合作式通訊可以達到空間分集增益，卻無傳統多天線通訊系統受到實體大小而無法達到獨立接收的限制。合作式通訊的主要概念是藉由在空間中分離的中繼站來使得目的地端產生獨立的接收訊號。針對中繼站的信號處理，已有許多協定被提出來。在此專題研究計劃案中，我們將專注於「放大與傳送」及「解碼與傳送」兩種中繼站系統，因為它們擁有低複雜度與優異性能的緣故。當同調調變被傳輸端所採用時，一個分集通訊系統的接收機必須取得通道狀態資訊來執行最大比例結合，此種分集結合方式可造成最小錯誤率。然而，在快速變化無線環境中，欲藉由導航信號或訓練序列來獲得準確的通道狀態資訊並不容易。此困難在合作式通訊中將更為顯著，其原因是若欲在合作式通訊系統目的地端上執行最大比例分集結合，其接收機除需估計各分集鏈路的通道狀態資訊外，還需要估計各分集鏈路的等效雜訊功率，如此一來，導航信號的數量或功率必須增加，以達到一定的估計精確度。為了降低同調調變中通道狀態資訊估計的複雜度及減少在導航信號上的功率與頻寬損失，在此專題計畫中，我們將考慮於具有時間選擇性的衰減通道中，使用差動式調變於合作式通訊系統上。之前已出版有關差動式調變應用於合作式通訊系統的文獻中，均假設通道增益在相鄰兩符元週期內保持不變，此假設雖然可以簡化推導最佳分集結合的權重值，然而其並不能反應出快速衰減通道中，時間選擇性對整體系統效能的影響。我們將針對於時間選擇性衰減通道中的差動式合作通訊系統，根據最大後驗機率檢測準則來推導出最佳與次佳的分集組合權重表示式，並進一步分析其效能。除此之外，本專題計畫中也將研究下列議題： 1. 基於上述推導的結果，決定操作於時間選擇性衰減通道的差動式合作通訊系統中最佳的功率分配。為了改善頻譜效能並兼顧系統錯誤率，我們也將考慮針對差動式振幅相位調變推導其於合作通訊系統在時間選擇性衰減通道下的最佳組合權重值。 2. 眾所週知差動式調變效能較傳統同調調變且具完美通道狀態資訊時的效能為差，為了縮小此一效能損失，我們將推導可使用於合作式通訊系統的多重符元差動式檢測演算法並分析其效能。 3. 上述的推導將針對放大與傳送式中繼協定及解碼與傳送式中繼協定來進行，當推導出的最佳分集組合權重表示式過於複雜，並不適合用來執行或分析時，我們將簡化其表示式並評估此低複雜度、次佳的分集組合權重值之效能。 4. 將差動式調變與錯誤更正碼結合形成一個串列連結碼，並使用循環式解碼來進行解調與解碼。此研究的重點將放在推導適用於操作在時間選擇性衰減通道下合作通訊系統之位元解碼度量，當此度量值過於複雜時應做適當的簡化。 5. 在時間選擇性衰減通道下，考慮具有多中繼站的雙向合作式通訊系統，結合設計中繼站選擇演算法與實體層網路編碼來同時達到確保信號接收品質與提升頻譜使用效率的雙重目的。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-028 研究期間：201208~201307 研究經費：446,000

有限頻段H-infinity輸出回授控制器設計

title: 有限頻段H-infinity輸出回授控制器設計 abstract: 本計畫透過廣義KYP 引理，研究連續時間、線性非時變系統之有限頻段H-infinity 輸出回授控制器設計問題，並著重在問題中加入不同複雜度的控制器限制條件，例如降階、強穩定、分散式、PID 控制器設計以及靜態輸出回授設計。在全頻段控制領域這些議題並不陌生，然而在有限頻段控制領域目前仍僅有極少數研究成果。鑑於尤拉參數式的複雜形式，不利用於上述問題。植基於我們所推導出較不保守的性能條件，我們將修改全頻段H-infinity 控制器設計的4-block 問題轉換技巧，應用互質分式表式法，將閉回路有限頻段輸出回授控制器設計問題轉換為有限頻段“濾波器”設計問題。另外，我們也將把前述研究方法推廣延伸至具不確定參數的系統(採用Δ-P-K系統架構表示)，提出有限頻段mu 合成方法。對於上述所有問題，我們將提出線性矩陣不等式形式的有解條件，研擬演算法，執行數值模擬，並與現有相關方法作比較，來驗證所提方法的效果。最後，我們將致力於雛型系統硬體驗證平台之建置，以實體驗證所設計控制器之效能。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-018 研究期間：201208~201307 研究經費：413,000

應用模糊群聚演算法與群聚驗證之消失點偵測研究

title: 應用模糊群聚演算法與群聚驗證之消失點偵測研究 abstract: 3D 立體影像在未來的科技生活中，扮演越來越重要的角色，有關3D 影像的開發以及應用，是目前相當受到重視的研究方向。此計畫主要探討的研究主題，是使用深度估測法將單張2D 影像轉換成3D 影像。深度估測法最重要的目標，就是從一張影像中估測出場景的深度圖；然後使用原始影像與深度圖產生出左眼與右眼的影像。在整個流程中有兩個最重要的步驟，一個是將前景物體切割出來，另一個是指派適當的深度值給所有的物體。但是，要在所有類型的影像中，成功地切割出前景物體，或是估計出影像的深度圖，都可說是十分困難的任務。在此計畫中，我們首先結合模糊群聚演算法，提出一個影像前處理方法。所提出的前處理方法可以在影像中擷取出較關鍵的邊界資訊，以偵測出消失線與消失點的位置。此外，在這計畫中，我們也預計提出一個全新的群聚驗證演算法，這個群聚驗證演算法將評估群聚的面積是否相近，以估測出合適的群聚數目。依據估測到的群聚數目，搭配所提出的前處理方法，我們能更準確地定位出消失點與消失線的位置，還能進一步提供影像中前景與背景的資訊，有助於建立正確的深度圖。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-055 研究期間：201208~201307 研究經費：483,000

結合田口最佳化法與隨機搜尋法於逆散射問題的應用研究

title: 結合田口最佳化法與隨機搜尋法於逆散射問題的應用研究 abstract: 本計畫將研究埋藏於半空間中之二維不均勻介質柱體的時域電磁逆散射問題。概念上，當在空氣側的不同適當位置，安排發射一脈衝波來照射該掩埋柱體，並量測在此柱體周圍之散射場，便可經由適當的後續處理以反求散射柱體的位置、大小與內部電磁特性。針對此一逆散射問題，本計劃提出幾種創新的後續處理方法，使其面對高維度問題的「維度詛咒」時，能展現強健性與極佳的搜尋效率；它們奠基於田口最佳化法，並將充分利用直交表的均勻分佈特性。本計畫提出將田口最佳化法與隨機搜尋法結合的創新概念，並依序探討三種創新的結合技巧以提升搜尋效率，這包括「串聯」與「並聯」的結合方式；「串聯」指的是結合田口最佳化法與隨機搜尋法以交叉迭代方式進行搜尋，「並聯」則是指結合田口最佳化法與隨機搜尋法「同時」進行最佳化，但各具有不同權重的族群大小，兩種技巧皆要求不同演算法間彼此傳遞各自的全域最佳解訊息。此創新概念源自於同時保留直交表的均勻分佈特點與隨機搜尋法向global best趨近的優點，使其不只維持面對「維度詛咒」時的強健性，並且能大幅提升其搜尋效率，後者在計算負荷量相當大的電磁逆散射問題上具有相當關鍵的價值。另外，本計畫將進一步使用spline技巧以減少此一問題未知數，並探究時域逆散射課題之物理與計算限制。針對此一計算量龐大的問題，吾人將藉用CUDA技術，希望可以將計算時間大幅減少，以利本計畫的順利進行。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-029 研究期間：201208~201307 研究經費：811,000

具自動補償製程、電壓及溫度漂移之低供應電壓參考時脈振盪器研製

title: 具自動補償製程、電壓及溫度漂移之低供應電壓參考時脈振盪器研製 abstract: 本計畫主要目標是開發在低供應電壓操作下，透過自動補償回授機制，補償因製程、電壓及溫度漂移之高穩定度低電壓參考時脈。現今，可攜式與消費性電子產品多需具有長時間使用的需求，以及維持穩定正常運作的能力，因此產品除須具有低功耗特性外，還須有穩定工作的能力及低製作成本優勢。本電路設計將捨棄原有大面積高耗電的類比數位/數位類比轉換器電路；在電流源方面將以金氧半場效電晶體作設計，減少晶片面積與功耗；並使用環形振盪器，取代大面積的電感電容振盪器；且加入自動補償回授機制，尋找元件本身對溫度、電壓及製程變化影響振盪器輸出頻率之相關係數，將其轉換成控制信號，以完成高穩定度之新型低供應電壓參考時脈電路設計，並進行晶片實現、驗證與測試。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-068 研究期間：201208~201307 研究經費：663,000

可變架構與傳輸速率之超低功耗頻率鍵移接收解調電路研製(I)

title: 可變架構與傳輸速率之超低功耗頻率鍵移接收解調電路研製(I) abstract: 頻率鍵移接收解調電路可廣泛應用於穿戴式或植入式生理訊號感測器與各種環境監測之感測器上，其具有超低功率消耗與抗干擾能力強之優點，因此可大幅增加感測器之使用壽命並提供可靠與穩定之資料傳輸品質。本計畫提出一高速、可變架構與可變傳輸速率與超低功耗之頻率鍵移接收解調電路設計。突破先前頻率鍵移解調電路最高解調速度為10Mb/s 之限制，傳輸速率可達20Mb/s 以上，因此可大幅降低接收每位元資料所需之能源消耗，提高能源效率。此電路架構可根據使用需求調整其傳輸速率範圍 1Mb/s-20Mb/s，以達到功耗與傳輸速率最佳化之目的。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-069 研究期間：201208~201307 研究經費：732,000

視覺伺服控制機械手臂系統,-子計畫三：機械手臂之路徑規劃與協調控制的設計與實現(I)

title: 視覺伺服控制機械手臂系統,-子計畫三：機械手臂之路徑規劃與協調控制的設計與實現(I) abstract: 本計畫主要目的為設計機械手臂之軌跡並且控制它移動。因此本計畫第一年擬提出兩個研究主題，第一個研究主題是蟻窩最佳化演算法應用於機器手臂三維路徑規劃，利用3D 模擬機械手臂軌跡，以及視覺伺服控制機械手臂來驗證所提之演算法可以讓機器手臂可以快速且有效的到達目的地。另一個研究主題是軌跡補間控制器設計方法，主要是為了讓機器手臂能流暢的做弧線、圓形或直線等軌跡移動。最後透過影像物體的姿態後控制機器手臂進行物品夾取。另外本計畫在第二年擬規劃兩個研究主題，第一個研究主題是將蟻窩最佳化演算法實現在FPGA晶片上，將第一年的路徑規劃方法用軟硬體共同設計方法實現在FPGA晶片上。另一個研究主題是擬提出一主僕式協調控制方法以及位能場演算法，來控制兩隻機器手臂完成的目標物搬移及整理。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-021 研究期間：201208~201307 研究經費：532,000

視覺伺服控制機械手臂系統,-子計畫四：以CAD模型為基礎之視覺追蹤系統的設計與實現(I)

title: 視覺伺服控制機械手臂系統,-子計畫四：以CAD模型為基礎之視覺追蹤系統的設計與實現(I) abstract: 由於工業機械手臂必須在一個複雜的工作環境中進行準確的自主式移動規劃及伺服控制，透過視覺感測求得物體姿態資訊是重要的基礎功能之一。本計畫的主要目的為研發一個以三維姿態估測技術為基礎之視覺追蹤系統，用來即時提供機械手臂於任務執行中所需要的物體種類與三維姿態資訊，藉此提高機械手臂的移動規劃與伺服控制能力。為了達到此目的，除了穩定且快速的視訊增強技術之外，影像處理中的影像物體分割、物體姿態估測、物體移動追蹤以及系統運算效能等問題也是必須要考量的。在視訊增強技術方面，為了能提供穩定的影像品質，在影像前處理中必須加入即時色彩與區域對比增強演算法。在影像物體分割方面，可採用以色彩資訊為基礎的影像分割演算法，提供即時的影像物體偵測結果。在姿態估測演算法方面，為了能提供強健的估測結果，可採用以CAD 模型為基礎之三維姿態估測演算法，不但能提高視覺追蹤系統的強健性，同時也能提供物體的完整三維姿態資訊。而在CAD 模型建置方法上，為了避免人工3D 繪圖方式所造成之誤差的影響，系統必須搭配一個可自動建置物體CAD 模型的演算法，用來自動建置三維視覺追蹤系統所需要的物體CAD 模型。在物體移動追蹤方面，除了可透過姿態估測結果進行預測外，也可透過以影像為基礎之視覺追蹤法進行移動預測任務，藉此提高追蹤效能。在提高系統運算效能部分，由於三維視覺追蹤系統的處理過程中將需要使用大量的運算，若使用傳統的CPU 運算架構將會影響整體系統的即時性。因此，為了維持系統的運算即時性並提高輸出的更新率，透過CPU 與GPU 整合運算的CPU-GPU 異質運算技術將會是重要的關鍵技術。藉由以上技術的結合，本計畫將預期發展出一套以CAD 模型為基礎之視覺追蹤系統，用來作為自主式機械手臂系統之視覺追蹤與物體姿態估測裝置。我們預計以兩年時間完成此計畫，第一年之重點在影像前處理功能、物體初始姿態估測以及自動CAD 模型建置演算法的設計，第二年將集中在物體姿態估測與物體移動追蹤功能的實現，並將系統整合於自主式機械手臂中，同時進行系統測試與驗證。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-022 研究期間：201208~201307 研究經費：542,000

視覺伺服控制機械手臂系統-總計畫兼子計畫一：六軸垂直關節型機械手臂機構與運動控制卡之設計與實現(I)

title: 視覺伺服控制機械手臂系統-總計畫兼子計畫一：六軸垂直關節型機械手臂機構與運動控制卡之設計與實現(I) abstract: 本計畫之主要目的在於設計實現兩台具有工業等級的六軸垂直關節型機械手臂 (Vertical Articulated Robot Manipulator)與應用於六軸機械手臂之運動控制卡(Motion Control Card)，主要有四個研究子題：(1) 機械手臂與夾爪之機構設計、(2) 機械手臂之數學模型實現、(3) 數位座標旋轉計算機CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer)與安全行為實現、以及(4) 運動控制卡硬體介面實現。本計畫為兩年期的計畫，其規劃概述如下：第一年，本計畫擬設計實現一台六軸垂直關節型的機械手臂機構，並開發實現以 FPGA 為基礎之六軸機械手臂的運動控制卡，使機械手臂具備夾取物品與精準移動的能力。在子題一之機械手臂的結構分析與機構實現上，本計畫擬探討如何有效的分析與實現一台六軸垂直關節型機械手臂的機構。在子題二之正逆運動學模型的實現上，本計畫擬探討如何有效的將正運動學(Direct Kinematics)、逆運動學(Inverse Kinematics) 以及微分運動學(Differential Kinematics)的數學模型實現在FPGA 晶片上。在子題三之數位座標旋轉計算機(CORDIC)實現上，本計畫擬探討如何有效的將CORDIC 的疊代運算式與數學函數功能實現在FPGA 晶片上。在子題四之運動控制卡的訊號通訊介面設計上，本計畫擬探討如何有效的將PCI (Personal Computer Interface)匯流排傳輸與 SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)介面實現在運動控制卡上。第二年，本計畫擬設計實現兩台六軸垂直關節型機械手臂與各式夾爪的機構，並且將第一年之設計與實現經驗應用於第二台機械手臂的開發，使機械手臂具備更快速與精準的移動。在子題一之機械手臂以及各式夾爪的設計與實現上，本計畫擬探討如何有效的提升機械手臂的重現精度以及設計機械手臂的各式夾爪。在子題二之動力學 (Dynamics)模型實現上，本計畫擬探討如何有效的實現動能及位能計算與拉格朗日 (Lagrange)平衡法。在子題三之安全行為策略設計上，本計畫擬探討手臂待命狀態與手臂運動狀態。在子題四之運動控制卡的週邊傳輸電路設計上，本計畫擬探討如何有效的將RS-232 介面、I2C 介面以及Ethernet 傳輸實現在運動控制卡上。
description: 計畫編號：NSC101-2221-E032-020 研究期間：201208~201307 研究經費：1,782,000

人形機器人的步態學習系統之設計與實現

title: 人形機器人的步態學習系統之設計與實現 abstract: 本計畫擬實現一個透過人形機器人實際行走經驗來找到平衡協調感的步態學習系統。計畫將延續實驗室目前小型人形機器人之成果，從六個主題來進行：(1)彈性腳掌的設計、(2)行走學習機台的設計、(3)模擬與實際機器人誤差縮小設計、(4)行走步態設計、 (5)參數最佳化演算法設計與(6)機器人線上最佳化設計。第一個部份的機器人彈性腳掌設計將以扭力彈簧與壓力感測器完成具有類似人類腳掌彈力及擴張性特質的腳掌。接著，第二個主題則是以建構一套具視覺並能依照機器人行走速度來調速的行走學習機台。由於擬執行之計畫為機器人線上最佳化設計，因此會先透過模擬方式將可能危害機器人動作加以排除，所以在第三個主題中，則是利用行走學習機台上的視覺系統來調整機器人實際中因為馬達及機構問題與模擬中的參數差異，以提高模擬效果。第四個主題則是利用中樞模式產生器(Central Pattern Generator)的人形機器人步態產生方式來設計機器人的步態軌跡。接著在第五個主題中利用遺傳演算法來設計可參數化的演化流程。最後，透過事前模擬過濾掉可能危害機器人的參數後，在第六個主題中搭配行走學習機台來完成機器人線上學習的設計。
description: 計畫編號：NSC101-2218-E032-006 研究期間：201208~201307 研究經費：379,000

DSpace collection: 研究報告

數據驅動控制系統之非保守設計與實現-案例研究

應用人工智慧技術於埋藏物體之成像

多目標函數應用於同步訊息與電力傳輸系統之波束成形技術優化

類神經網路及深度學習法應用於各向異性物體之電磁成像

離散時間正向線性系統之分散式控制-數據驅動解法

具結構限制控制器的設計與應用

機器人競技智慧裝置之關鍵技術開發

移行輔助機器人之老人 居家健康人工智慧物聯網技術開發

基於谷歌AIY套件的頂石工程課程設計與教學實踐

基於專題式學習的光纖傳輸實務課程設計與教學實踐

使用廣義KYP合成之擴增強健有限頻段H-infinity控制

H-infinity 靜態輸出回授之新型合成方法

具結構性參數擾動系統之有限頻段H-infinity 強健控制器設計

有限頻段分散式H-infinity輸出回授控制器設計

線性離散系統之正值H-infinity控制設計

無線通信通道性的模擬、量測與分析－無線通信系統傳輸錯誤率及統甫性的分析

基因法則在微波成像之應用

以SADDE對非平坦介質表面和掩埋導體的電磁成像

應用連續型子空間最佳化法重建電磁影像之模擬與實測驗證

LTE小型基地台物聯網架構之智慧型火場預警與逃生疏散系統設計與開發(II)

基於多點位置感測之風扇群組節能控制

學界參與國際寬頻無線通訊標準建置計畫(3/3)

滿足舒適度指標之便風量節能控制研究

學界參與國際寬頻無線通訊標準建置計畫(2/3)

滿足舒適度指標之便風量節能控制研究

自主式火災監測與消防輔助機器人系統－子計畫三：LTE小型基地台物聯網架構之智慧型火場預警與逃生疏散系統設計與開發

光電場感測器之研究計畫成果報告

應用SADDE 重建電磁影像之模擬與實測驗證

應用於音頻系統高解析度低功耗三角積分類比數位轉換器之研究(I)

前瞻無線光通訊階層式調變領航訊號系統設計之研究

合作式通訊系統於時間選擇性衰減通道下之接收機設計

有限頻段H-infinity輸出回授控制器設計

應用模糊群聚演算法與群聚驗證之消失點偵測研究

結合田口最佳化法與隨機搜尋法於逆散射問題的應用研究

具自動補償製程、電壓及溫度漂移之低供應電壓參考時脈振盪器研製

可變架構與傳輸速率之超低功耗頻率鍵移接收解調電路研製(I)

視覺伺服控制機械手臂系統,-子計畫三：機械手臂之路徑規劃與協調控制的設計與實現(I)

視覺伺服控制機械手臂系統,-子計畫四：以CAD模型為基礎之視覺追蹤系統的設計與實現(I)

視覺伺服控制機械手臂系統-總計畫兼子計畫一：六軸垂直關節型機械手臂機構與運動控制卡之設計與實現(I)

人形機器人的步態學習系統之設計與實現

移行輔助機器人之老人居家健康人工智慧物聯網技術開發