电机与控制工程系

電機與控制工程系計畫名稱：(子計畫四)動態VR運動復健輔助系統之人機溝通介面及使用者情緒瞭解(III)研究者：張志永經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：虛擬實境；人臉表情情緒辨識；序列人臉影像處理；人性化溝通管道；抽象式關念表示法在此資訊爆炸時代，許多擬真的儀器與系統被創造出來而且正深入大眾的生活之中，尤其在娛樂、休閒、健身、復健、及訓練性等方面有蓬勃發展；而虛擬實境正是這個趨勢的主導者。一理想的虛擬實境系統，應能隨時掌握操控者的情況與感受，並能讓操控者與系統模擬器做直覺性的溝通，而讓使用者有完全沈浸其中的感受，因此研究發展任何虛擬實境技術時，使用者與機器系統之間的互動與溝通為相當重要的一環。本子計畫將藉電子攝影機隨時紀錄操控者臉部，藉影像處理技偵測出操控者之情緒狀態，並建立操控者與模擬器間的人性化溝通管道，以將操控者的使用感受忠實的告知子計畫一與二進行模擬器的控制變數轉換及後續階層式控制法則之設計，並藉此以改善整個控制迴路及調整參數的方法，而提高了模擬器的真實性，本計畫可視為整個模擬器系統的高階回授單元。虛擬實境系統要做得逼真，人使用之感覺須能傳遞，即回授至機器系統做出適當的模式或控制參數之修正，方可達成；本子計畫將發展出一套即時之人情緒狀態判定系統藉線上拍攝操控者臉部影像序列，由影像處理技術偵測出操控者之臉部變化，進而推敲操控者情緒狀態；人臉表情與情緒相當含糊不明確，而且抽象，由機器辨認相當困難，極有挑戰性，是當今電子資訊之重要課題，如MPEG-4強調人與環境互動，其中包含人臉表情編碼規範。更進一步，本計畫並將測出情緒狀態的程度，如很害怕、有點快樂，以便後級控制迴路設計能很靈敏、漸近、且精緻。但人的感覺屬抽象的概念，並無一實數物理量可對映歸屬程度，本計畫主要研究抽象式觀念之表示法，並設計出一個能與機器系統做感覺溝通與對映之方法。本計畫在這三年中將逐年分別對於跑步機、滑船、與騎馬之休閒運動，進行使用者與模擬器之感覺溝通對映機制之設計，並計畫在工作站上進行此單元軟體的發展，並配合驗證整合之模擬器系統。NSC92-2213-E009-112(92N275)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：電路理論觀點設計與理論實證(I)研究者：張隆國經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：飛機電力系統；電源轉換器；高強度氣體放電燈的電子安定器；無變壓器電源轉換器；電力積體電路由於電子科技急速的進步，航空電子設備不斷的更新和加增中。而飛機上的電力來源有限，因而電力系統的可靠性、電力工作效率的提高、高品質的電源管理，已成為不可或缺的一環。在此前提下我們提出三年的整合型計畫，盼能在飛機電力系統的層面上，提出一系列電路應用的研究及發展技術。飛機上的電力來源不外乎來自下列四個地方：外部電力系統、輔助電力單元(APU)、引擎驅動主發電機(IDG)、直流電源─含電池組及變壓器整流單元(TRU)。其負載有馬達、加熱器、電磁閥門、通信設備、人機介面設備、投影/照明設備、電腦、娛樂設備等，因而飛機上必需有AC/DC、DC/AC、DC/DC三種電源轉換器或換流器。本計畫擬提出提高電力轉換效能的方法，因而在第一年我們將提出一種新型的交流/直流轉換器，其以適應大輸入電壓變動、縮小體積與重量為目標。為了飛機上其他的實質需求，我們也將同時設計協助其他子計畫作負載應用分析所需的直流/交流換能器。此外，我們將應用上述的AC/DC與DC/AC電路模組，提出一具有泛用型功能的高強度氣體放電燈的電子安定器，可為飛機上的投影燈驅動用，以及協助作為系統非線性負載分析用。第二年我們將致力於更具縮小型的電源轉換晶片電路研製。這裏將發展不用電感或變壓器式的交流/直流轉換器，直流/直流升降壓轉換器，可為各種娛樂設備與儀表的電源用，其體積及重量將大大的縮小，對飛機上電源系統的開發極為有利。第三年則是進一步的將第一、二年的電路模組依據系統之需求作適度的串、並接，並修改部分的電路與控制迴路，配合其他子計畫作偵錯、緊急控制、混合控制等技術發展，以進行最後的小型電力系統之功能驗證。NSC92-2212-E009-022(92N387)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：系統晶片之軟硬體共驗證技術研究者：董蘭榮經費來源：國科會關鍵詞：系統晶片；軟硬體共設計；軟硬體共驗證；派屈網路此子計劃專注於整個系統晶片驗證的最上層技術－軟硬體共驗證技術。軟硬體共驗證技術分成兩階段，即系統階段與暫存器轉換階段(Register-TransferLevel,RTL)。系統階段主要工作是介面驗證、時間效能評估、軟硬體共模擬。介面驗證的工作共分成三層次，分別是靜態(Static)、安全性(Safety)、合時性(Timing)。完成介面驗證後，根據與系統組織配置的設計階段互動，一方面驗證該組織是否符合系統要求、一方面提供組織配置的設計參考。此步驟完成後，再在效能抽像階層上模擬候選組織。在此階層的模型不強調實際的資料值而僅考慮系統內的資料流動的時序。因此，由於模型複雜度的簡化縮短模擬時間。而設計者依據時間性效能的模擬結果驗證候選組織並進而改善設計。完成此二步驟後，軟硬體共模擬開始就包含軟、硬體元件的異質組織實施模擬以驗證系統晶片行為結果。至此，系統階段驗證便告完成。而後再根據RTL設計結果進行第二階段之驗證。第二階段主要工作包括功能對等檢查(EquivalenceChecking)及介面驗真(Validation)。功能對等檢查擬探討Systemlevel與RTLlevel設計間的同等問題，以保證自Systemlevel轉至RTLlevel時之設計結果無誤。介面驗真部分則包括元件與通訊介面間、元件與元件間、通訊介面間之介面驗真。目的在確保不同元件間資料交換之同步性與正確性為真。NSC92-2220-E009-003(92N293)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：小型三相風扇馬達之速度控制與參數判別研究者：林錫寬經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：風扇馬達；馬達磁路分析；無感測速度控制；參數判別本研究計畫主要在研發小型三相風扇馬達的高性能低成本的速度控制。為求平穩且寬廣的工作區域的速度控制，更要兼顧低噪音，所以無感測器的向量速度控制為首選。計畫中將提出新的無感測器的向量速度控制法則，主要特徵在於提出適應滑動模式磁通觀測器，再利用磁通觀測器所得穩定磁通，計算得出轉速估測值。另外，精確的馬達電氣參數為速度控制所必須，所以也將發展線上馬達參數估測法。鑒於三相風扇馬達尚未普遍，所以也嘗試設計高效率永磁無刷風扇馬達。計畫中將提出最佳化的馬達設計方法，並以磁路分析FEM軟體來驗證。最後將以二年的時間來製作出所設計的馬達與單晶片化的速度驅動控制器。NSC92-2213-E009-057(92N234)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：多輸入多輸出有限脈衝響應系統的盲判別與對等化研究者：林清安經費來源：國科會關鍵詞：無線通訊；盲對等化；盲判別；多輸入多輸出系統；有限脈衝響應多使用者的通訊頻道常利用多輸入多輸出有限脈衝響應系統來描述。盲對等化的問題就是要在不知頻道及傳送的訊號的情形下，將傳送的訊號分別並估測出來。本計畫擬發展利用週期性二階統計來作多輸入多輸出有限脈衝響應通訊頻道的盲判別與對等化的方法。探討的問題包括可判別的條件，盲判別的運算法則，週期性調變數列的最佳選擇，利用週期性反系統的最佳對等化，遞迴式的盲判別與對等化運算法則的發展。NSC92-2213-E009-085(92N450)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：EM及各種LS演算法之相互關係及其在通訊系統中同步器及等化器設計之應用研究者：鄭木火經費來源：行政院國科會關鍵詞：EM；LS；TLS；XLS；可能性函數；同步器；插補器；等化器本計畫有二個目標：一是研究建立EM演算法及最小平方(LS)家族群之演算法的關係；二是應用EM及LS演算法到數位通訊系統中同步器與等化器之設計。LS家族群之方法包括有傳統LS(CLS)、完全LS(TLS)、及擴大LS(XLS)三演算法。其中以XLS最全面因為CLS及TLS可由XLS在特殊情況求得。這些LS方法是以決定性資料(Deterministicdata)來估計一模式參數使得某些型態的平方差值最小。其中XLS將模式誤差及量測誤差均予考慮，而CLS,TLS,則只考慮量測誤差。EM演算法是定義在統計環境下透過計算期望值及最大值的重覆過程以求取參數使得一可能性函數值(Likelihoodfunction)為最大。我們已知若模式誤差或量測誤差為高斯函數之分佈時，LS問題之參數解即是可能性數之最大值之解。因此理論上EM演算法可以使用來解CLS,TLS,及XLS的問題。所以發展一統一步驟及方法以使用EM演算法解LS之問題是此計畫的第一目標。就此目標，我們首先研究建立CLS,TLS,XLS問題架構及此問題相等於可能性函數值最大值問題之條件。然後探討如何將LS問題分成EM中計算期望值及求最大值二步驟以使用EM演算法。這些方法的優缺點則可經由與既有方法比較及電腦模擬獲得。我們預期由此可得到新方法及新的觀點。此計畫第二目標是開發EM及LS演算法在信號處理與通訊的新應用。由大量文獻可知EM及LS方法有非常多的應用。在此我們將探討應用在基頻通訊數位接收器中同步器及等化器之設計。所探討的同步器是針對全數位式，因此不需要類比電壓控制振盪器(VCO)。首先我們使用EM及LS方法設計同步器中的插補器。其中模式誤差及量測誤差對所形成之同步器效應將予以分析與電腦模擬測定。所發展之方法則以其陳述(Formulation)、所考量誤差、方法實現複雜度及答案唯一性來評估。然後我們將研究將插補器及等化器結合在一起並發展一方法以設計一具有等化器及插補器功能之濾波器。此方法之結果是可結合同步器及等化器，因此可簡化一數位通訊接收器的設計與實現。總之，此計畫是探討EM與LS演算法之關係、發展新方法、並運用來設計數位通訊系統接收器之同步器與等化器。經由此計畫，我們預期將更深入了解EM及LS演算法之基本性質，也使既有各種方法之相互關係更清楚，並開展新應用。NSC92-2213-E009-084(92N449)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：射頻電路系統前瞻測試技術開發研究者：蘇朝琴經費來源：行政院國科會關鍵字：無線通信在今日已經蔚為風氣，在行動通訊百家齊放，有GSM、DECT、PHS、GPRS、WCDMA、CDMA2000等不同的系統。在無線網路上，亦有Bluetooth、802.11、等不同的規範與應用。因此，射頻電路的設計與應用在今日已經非常的廣泛與普及。更進一步，在有線傳輸上，光纖與高速傳輸也都屬於射頻電路的應用範疇。由於其高附加價值，全球的設計業者，晶圓廠，與系統業者，無一不傾全力往此一方向發展，並已獲致相當可