學位論文

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    急動度觀測器之設計及其於運動控制系統之應用
    (2021) 徐珮瑜; Hsu, Pei Yu
    本研究目的為獲得急動度訊號，並應用於運動控制平台，以達到更良好的控制性能。本研究實驗所使用之加速規包括電容式和電荷式加速規，使用其量測加速度，再透過設計的觀測器，觀測得到急動度訊號，以提升運動控制系統的性能。本研究考慮的系統在運動時容易產生振動，其限制了控制目標的動態性能，本論文提出一結合加速度與位置之急動度觀測器，其中加速度訊號由電荷式與電容式加速規獲得，位置由光學尺感測。該觀測器藉由加速度及位置訊號獲得急動度訊號，並將其回授至控制系統，以降低系統的振動問題。本研究使用兩種不同的急動度觀測器進行比較研究，並改善系統之振動情形。本研究實驗平台為伺服馬達結合滾珠螺桿組成之線性平台，進行直線運動位置追蹤控制。採用 TI TMS320C6713 DSP 與 Xilinx 可程式閘陣列(FPGA)結合而成之控制器硬體核心，並以 C 語言與硬體描述語言(VHDL)作為控制器設計之發展工具。本研究使用電荷式及電容式加速規，以得到不同的加速度訊號，並且使用於急動度觀測器於平台，以比較不同加速度訊號與觀測器架構對控制性能的影響。由實驗結果可知，本研究提出的方法能提供較好的控制性能。
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    以加速規為基礎之人體姿態穩定量測系統
    (2014) 林倪鋒
    本研究是以三軸加速規為基礎開發出低成本且高效能的「人體姿態穩定量測系統」，本系統包括個人電腦、微處理機與三個三軸加速規，三個加速規分別放置於受試者腰部，大腿和小腿的位置，微處理機能將類比加速度訊號轉換為數位訊號，接著將數位訊號依通訊協定編碼為數位資料並且透過RS232通訊介面傳回個人電腦，量測系統之取樣頻率達655Hz。 比對以下三種不同的實驗方法：(1)觀看靜態影像時的身體晃動；(2)觀看暈眩動態影像時的身體晃動；(3)進行數學運算時的身體晃動。 量測訊號的分析程序主要分為五個部份：(1)以一維小波去噪的方式濾除白雜訊；(2)使用零相位巴特沃斯低通濾波器濾除60Hz電力線干擾與50Hz以上的高頻干擾；(3)使用零相位巴特沃斯高通濾波器濾除2Hz以下的低頻干擾；(4)使用多變量多尺度熵分析濾波訊號(MMSE)；(5)將尺度1至尺度10計算出的MMSE加總得到多變量多尺度熵指標(MMEI)。 本實驗總共有30位20至26歲的健康受試者參與，經過MMEIs計算後的結果顯示出在比對觀看靜態影像與進行數學運算時的實驗結果有顯著差異，且進行數學運算時的MMEIs計算結果小於觀看靜態影像結果，本研究顯示出本系統可評估身體潛在的平衡與姿態穩定能力。 關鍵字：身體晃動、加速規、零相位、多變量多尺度熵指標