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適用於鋰離子電池充電系統及鎖頻伺服系統的模糊控制器之設計

為了解決iE125 充電 速度的問題，作者陳良瑞 這樣論述：

因模糊邏輯(Fuzzy Logic)能描述出人類思考所特有之模糊(Ambiguity)現象，進而模擬人類的思考方式。所以在這幾十年來，模糊系統已成功地利用此特性，實際應用在很多工程方面，用以克服傳統控制之缺點。因此，本論文擬利用模糊控制技術來克服鋰離子電池充電速度太慢及鎖頻伺服系統響應太慢和有超越量之問題。本論的主要研究範疇在於探討模糊控制式鋰離子電池充電系統(Fuzzy-Controlled Li-ion Battery Charge System, FC-BCS)及模糊控制式鎖頻伺服系統(Fuzzy-Controlled Frequency-Locked Servo

System, FC-FLS)之原理、設計及實現。 在模糊控制式鋰離子電池充電系統中，本論文提出模糊控制式主動充電狀態控制器(Fuzzy-Controlled Active State-of-Charge Controller, FC-ASCC)來改進鋰離子電池的充電行為。此模糊控制式主動充電狀態控制器有兩個工作模式：偵測模式(Sense Mode, SM)和充電模式(Charge Mode, CM)，其是用來取代傳統的定電壓充電模式。模糊控制式主動充電狀態控制器不須依賴精確的電池模型，而是根據本論文所提之主動充電狀態偵測法(Active State-of-Charge

Detection)所偵測的電池充電狀態，以模糊推論的方式來決定出最適合的充電電流值，使系統工作在安全充電區域(Safe-Charge-Area, SCA)以確保其安全性並有效地縮短充電時間。本論文實際完成一台適用於大哥大(Cellular Phone)的充電器原型機來驗證其可行性及優異性，實驗結果顯示模糊控制式鋰離子電池充電系統確實能工作在本論文所提之安全充電區域中，且其充電速度比一般的定電流定電壓充電器快約23%。 在模糊控制式鎖頻伺服系統中，本論文提出三種模糊汲式控制器：模糊脈波汲式控制器(Fuzzy Pulse Pump Controller, FPPC)、以基因演

算法為基礎的模糊脈波汲式控制器(Genetic Algorithm-based Fuzzy Pulse Pump Controller, GA-FPPC)和以調適解模糊器為基礎的模糊脈波汲式控制器(Adaptive Defuzzifier-based Fuzzy Pulse Pump Controller, AD-FPPC)，用以克服傳統鎖頻伺服系統之缺點，如伺服響應太慢及超越量之問題。本論文亦推導出其數學模型，利用電腦模擬來得出模糊脈波汲式控制器適合的隸屬函數、以基因演算法為基礎的模糊脈波汲式控制器之參數、及以調適解模糊器為基礎的模糊脈波汲式控制器之α值。 本論文亦實際完

成一台高精密度的鎖頻伺服系統原型機來驗證其可行性及優異性，由實驗結果得知，此種新型模糊脈波汲式控制器確實如理論所預期，能使鎖頻伺服控制系統獲得一快速而無超越量且無穩態誤差的響應。和傳統的頻率汲式控制器(Frequency Pump Controller, FPC)比較，在短、中、長伺服距離下，其獲取時間分別改善61%、63%和67%；和可變斜率脈波汲控制器(Variable Slope Pulse Pump Controller, VSPPC)比較，在短、中、長伺服距離下，其獲取時間分別改善61%、33%和0%。此外，由模擬結果得知，以調適解模糊器為基礎的模糊脈波汲式控制器為基礎的鎖頻伺服系統

比調適型數位汲式控制器(Adaptive Digital Pump Controller, ADPC)及模糊脈波汲式控制器為基礎的鎖頻伺服系統快約43%及32%。此外，本論文所提之模糊控制式鎖頻伺服系統確實能在任何伺服距離都能獲得一無超越量且零穩態誤差的伺服響應，符合理論預期結果。