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電力/控制實驗室
        
本實驗室主要為提供智慧型控制與電力電子研究之相關設備與專題製作,研究主題包括: 1) 馬達驅動控制系統、2) 智慧型服務機器人、3) 太陽光電能轉換及儲存系統。本實驗室之目標在於增進學生對控制設計與電力電子理論的學習,並且將已學之理論發展至實際馬達、機器人、與電能轉換系統的演練與應用。本實驗室同時支援其他系統控制相關課程之實驗實作,包括: 控制實驗、數位控制實驗、控制工程、電力電子、智慧型控制、數位控制、能源系統暨電力電子轉換器、電源與電池管理系統導論、智慧型鋰電池管理系統、及專題實驗及製作。主要藉由馬達控制與機器人實驗教學模組與設備、電路設計與模擬軟體、電力轉換系統發展設備及電能量測儀表來開發各個控制與電力系統的功能運作、訊號處理及實驗分析,以整合理論於系統實務上的應用。以下針對本實驗室三個研究主題進一步說明:
  1. 此主題主要培養學生從馬達電流控制建立其電流驅動之動態模型,根據此模型,利用反向步進控制以及滑動模式控制設計方法來發展其控制系統。參與學生可延續線性馬達的研究,開發電動車輪轂馬達的高可靠度之驅動控制,並將進一步建立馬達偵錯及容錯的嵌入式智慧控制系統,本實驗室之馬達驅動控制相關設備如圖一所示。為了有效掌握馬達作動的高複雜非線性及不確定性的干擾,利用嵌入式智慧演算法來發展控制器參數的最佳化調整機制,透過滑動表面來推論出電流控制補償量,並能及時調整出最佳化控制參數,以確保系統在面對不確定干擾量增加的情況下,仍舊能抑制其影響並維持系統的穩定性及追蹤控制的精確度。
      
馬達驅動控制系統相關設備建置
  1. 本實驗室以移動式機器人研究為主,相關設備與建置成果如圖二所示,結合人-機器人分享式控制設計,能夠在室內環境中執行合作式導航,也發展在室外環境能夠提供導航輔助及行動安全監控,整合智慧型行動裝置及電子地圖的資訊,可提供操控智慧型輪椅之即時導航資訊,提升機器人在環境變化時的情境感知能力。另外,本實驗室亦自行開發智慧型行動輔助機器人,此機器人具備友善互動服務,可提供老年人、行動不便者以及盲人能夠更為便利與安全來操作或呼叫機器人,達到行走輔助、復建、以及室內導航的功能,照護人員可可透過無線網路及遠端介面進行機器人遙操作 (Teleoperation)的功能,透過適當的遠端監控與操作協助,能強化機器人本身的決策能力與智慧行為。近年來配合輔仁大學醫院設立,本實驗室開發可針對公共區域環境提供自動偵測與消毒服務的自主式巡航服務型機器人,此機器人具備感測融合技術,可對應室內環境地點動態調整之反應行為控制,採用自主狀態判斷控制概念來整合高可靠度之定點巡航控制、自我功能診斷、人臉偵測、及清潔服務功能。智慧型機器人,本實驗室在機器人研究與廠商進行產學合作,包含泰金寶科技公司、研華科技公司、湧德電子公司、與台灣氣立公司等,將近年來所發展之移動機器人相關技術導入在服務型機器人應用的技術上,讓學生有機會接觸實際產業所面對的問題與技術合作,提升在機器人相關產業之就業競爭力。
         
智慧型服務機器人相關設備與成果
 
  1. 本實驗室101-105連續四年獲得教育部智慧電子教改計畫「高電能儲存轉換系統」,獲得計畫補助經費9,537,500元,圖三所示為本實驗室在教學與研究上所建置太陽光電能轉換及儲存系統。可透過固定式或追日型太陽能電池將太陽光能轉換為電能輸出,後端接上所開發的DC-DC 轉換器,可針對負載端的電壓規格進行升降壓的控制,整合最大功率追蹤控制設計於轉換器中為應付日照環境中複雜的改變因素影響太陽光電能的效率。為使系統負載端可搭配電池組,也可培養學生在雙向電能轉能轉換器開發能力,可根據充放電方向來決定電能輸出的來源以及昇降壓、高增益昇壓的調整。最後在連結電池模組的轉換器中,配合相關課程可讓學生進行電池管理系統設計與整合,在電池組充放電的過程中可進行電池等化以及充放電效率監控並且進行電池充放電的保護。
    
太陽光電能轉換及儲存系統設備與建置成果


  

  
 





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