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對焦用音圈馬達之創意設計與定位控制
(2010)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系（所）
近年來，由於音圈馬達重量輕、價格低廉而且重現度好，正廣泛地應用在工業產品，譬如數位相機、手機相機和硬碟機，因此與超音波馬達並列伺服控制裡頭舉足輕重的致動器，值得研究。本計畫分兩年執行，第一年度擬利用圖論的方法，以窮舉演算從事磁路的創新設計，而窮舉出所有的磁路設計。為了從眾多設計當中，篩選出適合輕薄短小化，適用於相機對焦機構，而又具有優異致動能力的音圈馬達，再利用流值方法和基因演算法，比較所有的磁路設計，進行最佳化的程序。在本研究第一年度，將建立系統化的磁路設計程序，設計並製作出新磁路結構之音圈馬達。既然產生了創新的音圈馬達最佳設計，在本計畫第二年度，旨在使音圈馬達的響應速度加快，縮短相機需要的對焦時間。因此不僅根據第一年的創新與最佳設計之音圈馬達磁路，本計畫還將設計原有線圈之外的短路圈，以期降低線圈的電感效應，使線圈的電阻-電感作用近乎於電阻電路，快速電流響應，並使移動線圈能有更大的加速度。擬應用當代變壓器原理的互感，適當匹配線圈與短路圈，使得含短路圈之音圈馬達獲得最佳效能。本計畫第二年度擬針對含短路圈之音圈馬達做理論推導，並對其系統性能與響應進行電腦模擬。在磁場分析方面，以有限元素方法分析此音圈馬達之磁場。定位控制方面，本研究以順滑模態控制為基礎之模糊控制方法，對此馬達進行定位控制實驗，利用雷射位移計測量其位移結果，比較含與不含短路圈之音圈馬達的穩定時間和定位精度。
對焦用音圈馬達之創意設計與定位控制
(2011)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系（所）
近年來，由於音圈馬達重量輕、價格低廉而且重現度好，正廣泛地應用在工業產品，譬如數位相機、手機相機和硬碟機，因此與超音波馬達並列伺服控制裡頭舉足輕重的致動器，值得研究。本計畫分兩年執行，第一年度擬利用圖論的方法，以窮舉演算從事磁路的創新設計，而窮舉出所有的磁路設計。為了從眾多設計當中，篩選出適合輕薄短小化，適用於相機對焦機構，而又具有優異致動能力的音圈馬達，再利用流值方法和基因演算法，比較所有的磁路設計，進行最佳化的程序。在本研究第一年度，將建立系統化的磁路設計程序，設計並製作出新磁路結構之音圈馬達。既然產生了創新的音圈馬達最佳設計，在本計畫第二年度，旨在使音圈馬達的響應速度加快，縮短相機需要的對焦時間。因此不僅根據第一年的創新與最佳設計之音圈馬達磁路，本計畫還將設計原有線圈之外的短路圈，以期降低線圈的電感效應，使線圈的電阻-電感作用近乎於電阻電路，快速電流響應，並使移動線圈能有更大的加速度。擬應用當代變壓器原理的互感，適當匹配線圈與短路圈，使得含短路圈之音圈馬達獲得最佳效能。本計畫第二年度擬針對含短路圈之音圈馬達做理論推導，並對其系統性能與響應進行電腦模擬。在磁場分析方面，以有限元素方法分析此音圈馬達之磁場。定位控制方面，本研究以順滑模態控制為基礎之模糊控制方法，對此馬達進行定位控制實驗，利用雷射位移計測量其位移結果，比較含與不含短路圈之音圈馬達的穩定時間和定位精度。
小型振動式發電機之設計與製作
(2005)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程系
因應各國簽署生效的國際環保公約「京都議定書」，不僅生產製程必須盡力節能，日常節能也是我們必須努力的方向。如果能夠研發出小型輕便的發電器，引用源源不絕的週遭能源(Ambient Energy)，例如人體行走、橋樑、或者車輛行駛間產生的振動能量，經由發電器轉換成電能，整流而且加大電壓之後，將可以取代電池而具有多用途的實用性。本研究的目的在探討並設計製作發電功率高的振動發電機構。共分三年進行，第一年擬進行磁鐵固定於框架的而移動線圈造成發電的方法。在靜電發電器方面，文獻裡的移動元件都是作線性運動，比較適合應用在轉動機械上。本計劃第二年擬進行搖擺式靜電發電器的研究，比較適合步行的場合發揮發電功能。本計劃第三年將整合前兩年的成果，合併移動線圈的電磁發電與靜電發電器兩種機制於一個機構，預期這種設計比較不會使
小型振動式發電機之設計與製作 (III)
(2007)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系(所)
因應各國簽署生效的國際環保公約「京都議定書」，不僅生產製程必須盡力節能，日常節能也是我們必須努力的方向。如果能夠研發出小型輕便的發電器，引用源源不絕的週遭能源(Ambient Energy)，例如人體行走、橋樑、或者車輛行駛間產生的振動能量，經由發電器轉換成電能，整流而且加大電壓之後，將可以取代電池而具有多用途的實用性。本研究的目的在探討並設計製作振動發電功率高的機構。總共分三年進行。第一年使用電磁發電的方法。然而電磁發電的方法會因體積小，而使發電電壓顯著減少，產生的電壓遠小於一伏特，而且其能量密度不及壓電發電機。所以本計劃第二年刻正進行擷取振動能量的小型壓電發電機的研究，初步成果已經在本計畫書的表C012-1 裡頭報告。然而文獻裡的小型壓電發電機，為了牽就使用環境的振源頻率，設計成只能適用於特定頻率附近。本計劃第三年將以延續前兩年的經驗和成果，改善壓電振動發電的機構設計，並且以類似帶通濾波器的頻率響應為目標，改善壓電振動發電機的頻率響應，預期這種設計比較不會使有效發電的狀況受限於振源的特定頻率，得以提高隨時隨地的發電功率和實用性。
小型振動式發電機之設計與製作(II)
(2006)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程系
因應各國簽署生效的國際環保公約「京都議定書」，不僅生產製程必須盡力節能，日常節能也是我們必須努力的方向。如果能夠研發出小型輕便的發電器，引用源源不絕的週遭能源(Ambient Energy)，例如人體行走、橋樑、或者車輛行駛間產生的振動能量，經由發電器轉換成電能，整流而且加大電壓之後，將可以取代電池而具有多用途的實用性。本研究的目的在探討並設計製作發電功率高的振動發電機構。共分三年進行，第一年正在進行磁鐵固定於框架的而移動線圈造成發電的方法，這方面本計畫書裡已經包括初步結果的陳述。在靜電發電器方面，文獻裡的移動元件都是作線性運動，比較適合應用在轉動機械上，不適合步行攜帶發電機的場合，所以本計劃第二年擬進行搖擺式靜電發電器的研究，會比較適合步行攜帶發電機的場合，俾發揮發電功能。本計劃第三年將整合前兩年的成果，合併移動線圈的電磁發電與靜電發電器兩種機制於一個機構，預期這種設計比較不會使有效發電的狀況受限於振源的特定頻率，得以提高隨時隨地的發電功率和實用性。
撓性機械系統動力學之研究(IV)
(1994)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程研究所
撓性機械系統動力學之研究(IV)
(1995)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程研究所
撓性顯示器性能量測方法之研究
(2008)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系(所)
硬梆梆的顯示器已經無法滿足人們舒適方便生活的需求；反觀軟性顯示器有著輕、薄、可撓曲、耐衝擊具安全性，且不受場合、空間限制的特性，儼然成為下一世代最佳之顯示器，能當作日常生活中的電子書和電子紙，因此軟性顯示器之特性量測成為一個重要的課題。本計畫擬分兩年進行，第一年著重於機械性能的量測方法，而第二年著重於光電性能的量測方法。本計畫擬提出新的方法量測機械性能，此方法藉由本計畫設計的機構施加外力於撓性顯示器，造成扭轉以及彎矩的作用，使得撓性顯示器彎曲，並以CCD 拍攝顯示器變形的狀況，再進一步利用影像處理的方法，計算出顯示器的曲率半徑，反推出機械性質。利用這個方法，可以量測出顯示器在不同的曲率半徑下，所承受的扭轉角、彎矩和應力、應變。實用上電子書和電子紙由於隨身攜帶，所以會受到扭轉與彎曲，因而顯示器必須具備承受扭轉與彎曲外力的功能，但是文獻僅見用來彎曲顯示器的量測機構，尚未見文獻出現扭轉顯示器的量測機構，所以本計畫將會進行扭轉與彎曲的量測機構的設計與製作。第二年擬運用前一年的扭轉和彎曲平台進行實驗，比較各種變形狀況下，亦即不同扭轉角和曲率半徑的時候，它的阻抗變化與響應時間，阻抗大小關係節能與否，不僅實驗量測，本計畫還擬推導阻抗和顯示器的幾何變形關係的理論模式；至於響應夠快，才能有效地顯示動畫及影片。此外，為了鑑定成像品質，將建立量測輝度(Luminance)的方法，然後觀察各種變形時候的成像。本計畫的成果有助於奠定撓性顯示器之技術，維持我國顯示器產業在世界上的主角地位。
撓性顯示器性能量測方法之研究(II)
(2009)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系(所)
將出現於市場上的電子紙、電子書、電子車票都必須具備軟性顯示器，因為軟性顯示器有著輕、薄、可撓曲、耐衝擊具安全性，且不受場合、空間限制的特性，儼然成為下一世代最佳之顯示器，所以軟性顯示器之性能量測成為一個重要的課題。本計畫擬分兩年進行，第一年正在進行中，著重於發展雙機械臂的協同控制，使該兩支機械臂能夠夾持顯示器，從事後續機械和光電性能的量測，而且進行二維影像的方法，以分析軟性顯示器的應變。第二年則擬進一步建立三維影像的方法，以改善第一年的應變量測準確性。並且量測顯示器的光電性能。國內機器人研究大都屬於單一機械臂或者步行機器人。本計畫使用外購的機械臂，自行撰寫C 語言控制程式，建立好兩支機械臂彼此間的協調控制。利用協調同步的動作，施加外力於撓性顯示器兩側，造成扭轉以及彎矩的作用，使得撓性顯示器產生變形，並以一台CCD 拍攝顯示器變形的狀況，再利用二維數位影像處理的方法，計算出顯示器的曲率半徑，反推出機械性質。上述第一年的研究計畫正在進行中，然而為了改善計算出來應變分佈的準確性，第二年擬自行撰寫程式完成三維數位影像處理的方法，架設兩台CCD 取像，運用前一年的雙支協同控制的機械臂，進行實驗，比較各種變形狀況下，亦即不同扭轉角和曲率半徑的時候，它的阻抗變化與響應時間，阻抗大小關係節能與否，不僅實驗量測，本計畫還擬推導阻抗和顯示器的幾何變形關係的理論模式。此外，為了鑑定成像品質，將建立量測亮度的方法。
操作奈米粒子之動力學分析與控制(I)
(2002)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程研究所
操作奈米粒子之動力學分析與控制(II)
(2003)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程研究所
操作奈米粒子之動力學分析與控制(III)
(2004)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程研究所
奈米科技之中除了奈米碳管、奈米桿、奈米線，奈米粒子也是從事組裝時重要的要素。奈米粒子的操作技術對於生物科技、奈米機構、資料儲存裝置都有很大的應用空間。本計畫為期三年，現正在執行第二年，旨在對於空氣環境下基板表面上奈米粒子的操作，研究以探針施力推動奈米粒子的力學模式與控制方法。滑動模式控制器作用於X-Y 精密平台，用來控制奈米粒子的推動距離，但是奈米粒子未必沿著預定方向行進，這時要靠著恢復探針和奈米粒子的正面接觸來促使奈米粒子行進。所以根據原子力顯微鏡的控制器回饋的懸臂彎曲訊號，利用模糊控制器自動修正使探針恢復接觸粒子。本第三年計畫將利用Maugis 接觸力學理論於第一年已經建立的推動力學模式之中，也就是整合於二階運動方程式使第一年所建立的推動力學模式更合理更準確。本計畫擬利用原子力顯微鏡搭配精密定位平台，以操作基板上的奈米粒子。申請人正在執行的國科會計畫」「操作奈米粒子之動力學分析與控制(II)」，從事奈米粒子的二維運動控制，第三年擬延續先前兩年的成果執行奈米粒子的三維運動控制。本計畫成果預期能夠奠定未來以奈米組裝的方法建構新物質與新裝置的基礎。
模糊控制之穩定性分析
(1995)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系
模糊控制在家電產品、製程、列車行駛、精密儀器等等方面的應用不勝枚舉.但二十年來應用者雖多,模糊控制理論的研究卻仍有許多值得探討的空間.本計畫旨在用基因法則決定模糊規則中的的參數最佳值,並且以解析和實驗兩種途徑,利用微分幾何法探討模糊控制的穩定性.首先用模糊集合的運算推導模糊控制公式,將模糊規則的結論表示成誤差和誤差率的線性函數.再將模糊控制系統表示成相空間的方程式.以往文獻中曾使用亞普諾夫函數鑑定模糊控制的穩定性,但此方法對於複雜系統,未必能定義出適當的里亞普諾夫函數.因此, 本計畫擬採用微分幾何法對模糊控制所呈現的狀態空間方程式分析可控制性、可觀察性和穩定性.此外,還利用人工智慧中的基因法則計算模糊微調規則和自動調整規則的參數最佳值. 對於理論分析的正確性和有效性將以電腦模擬和實驗進行驗證.本計畫成果對於工業上日益受廣泛應用的模糊控制理論基礎,提供有價值的進展.
機車動態分析與實驗(II)
(1994)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程研究所
本計畫旨在延續前一期已完成的「機車動態分析與實驗(□)」,探討承受騎士人為控制的機車穩定性.前期計畫中是採用分歧理論和中央流形理論,將機車和騎士系統當做機械系統, 從事非線性的穩定性分析.然而事實上,機車的動態行為隨時受到騎士手臂和驅體的施力控制 ,騎士控制在穩定性質中具有舉足輕重的份量, 但前期計畫並未考慮其影響.因此本第二期計畫擬將整個機車一騎士系統視為受控制的機械系統,使用漢米頓控制理論進行穩定性分析.分別由狀態空間和能量形式兩種途徑著手,決定穩定區間.本計畫之成果將有助於了解人為致動力矩的作用對於機車穩定性的影響,並且漢米頓控制理論得以發展成為適用於受回饋控制之一般機械系統.
渦卷式壓縮機渦卷之電腦整合設計與製造---子計畫一：渦卷式壓縮機曲軸之動力分析(III)
(1998)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程系
渦卷式壓縮機渦卷之電腦整合設計與製造---子計畫二：渦卷式壓縮機曲軸之動力分析(I)
(1996)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系
用動態勁性法於正齒輪系的動態分析與量測
(2000)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程系
用動態勁性法於正齒輪系的動態分析與量測(II)
(2000)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系
用動態勁性法於正齒輪系的動態分析與量測(III)
(2001)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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國立交通大學機械工程學系
發電廠中根據狀態而實施維護之研究(II)
(1999)
呂宗熙
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LIU TZONG-SHI
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交通大學機械工程系