【摘要】：電動(dòng)助力自行車與傳統(tǒng)電動(dòng)自行車的最大不同之處在于二者控制電機(jī)的方式不同,電動(dòng)自行車的控制是一個(gè)開(kāi)環(huán)的控制方式,全靠人的感覺(jué)進(jìn)行調(diào)速,速度會(huì)有一定的延遲性,這個(gè)延遲性正是電動(dòng)自行車事故頻發(fā)的主要原因。電動(dòng)助力自行車是“人力+電力”的控制方式,通過(guò)檢測(cè)人力輸出的大小控制電機(jī)的輸出,電機(jī)輸出的助力又會(huì)影響人力的輸出,從而形成了控制上的閉環(huán)。所以電動(dòng)助力自行車在安全性上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電動(dòng)自行車。目前電動(dòng)助力自行車研發(fā)的熱點(diǎn)都集中在力矩傳感器的研發(fā),而真正關(guān)乎用戶騎行體驗(yàn)的“騎行控制算法”卻鮮有人問(wèn)津,現(xiàn)在市面上使用的控制算法大多是簡(jiǎn)單的比例控制調(diào)節(jié),即人施加了多大的力,輔助電機(jī)按照一定的比例提供相應(yīng)的助力。本文就目前電動(dòng)助力自行車騎行控制算法缺失的大背景下提出自己的控制騎行算法,以達(dá)到更好地的騎行體驗(yàn)。本文在分析自行車騎行舒適性的基礎(chǔ)上,提出一種評(píng)價(jià)騎行算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)提出的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了助力自行車系統(tǒng)的硬件架構(gòu)。探討了基于力矩傳感器技術(shù)的騎行控制算法,包括助力模式選擇、特殊狀態(tài)控制、平穩(wěn)控制算法、斜坡控制算法,并詳細(xì)分析了這些子模塊的控制方案,最后通過(guò)實(shí)地騎行驗(yàn)證算法的控制效果。本文還進(jìn)一步研究了無(wú)力矩傳感器或力矩傳感器損壞時(shí)備用控制算法,通過(guò)對(duì)電動(dòng)助力自行車系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析,建立了助力車動(dòng)態(tài)控制模型,提出了騎行狀態(tài)下力矩估計(jì)方法,討論了“速度跟隨算法”和“人力估計(jì)算法”兩種備用控制算法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)二者性能進(jìn)行驗(yàn)證,最終選擇人力估計(jì)算法作為本系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,本文設(shè)計(jì)的騎行控制算法不僅能夠提供日常騎行控制的優(yōu)秀體驗(yàn),還能夠在力矩傳感器損壞時(shí)提供備用的控制算法,考慮較為周全。
【圖文】：

助力比10 15 24車速：km/h圖 1.2 日本標(biāo)準(zhǔn)中助力比規(guī)定（5）輔助電機(jī)的輸出必須平滑且連續(xù)。由于我國(guó)的電動(dòng)助力車行業(yè)剛剛起步，針對(duì)于助力自行車的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)定，，并且目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的助力自行車大都作為外貿(mào)商品出口到國(guó)外。因此國(guó)發(fā)助力自行車時(shí)，大都參考?xì)W盟標(biāo)準(zhǔn)或者日本標(biāo)準(zhǔn)。.3 助力自行車研究現(xiàn)狀在介紹助力自行車的研究現(xiàn)狀之前，先介紹一下助力自行車的組成部分，市場(chǎng)上出售的助力自行車的主要組成部分包括：顯示儀表、斷電剎把、主控、電機(jī)、力矩傳感器、踏頻傳感器、鋰電池等[12]。

霍爾元件實(shí)現(xiàn)的力矩傳感器，也就是上文提到的扭簧傳感器。在于實(shí)驗(yàn)室的無(wú)力矩控制方案，即通過(guò)設(shè)計(jì)控制算法對(duì)人力進(jìn)矩控制方案。文獻(xiàn)[4]采用構(gòu)建擾動(dòng)觀測(cè)器的方法，把人施加阻力作為系統(tǒng)中的擾動(dòng)，并使用擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行估曲柄軸在不同旋轉(zhuǎn)位置所受的力矩進(jìn)行建模，提出了一種通置估計(jì)人力的大小。但是目前沒(méi)有采用無(wú)力矩控制方案的產(chǎn)品述四種傳感器加以分析比較。扭簧傳感器簧傳感器”的關(guān)鍵之處在于其內(nèi)部配置了“霍爾傳感器”，其行車的“轉(zhuǎn)把”極其相似，不同之處就是“扭簧傳感器”內(nèi)嵌面，從而相應(yīng)地，腳就代替了手作為新的助力控制對(duì)象。將兩的凸凹部位卡在一起，一片安裝在牙盤(pán)上面，一片和自行車曲安裝合適的彈簧作為中間的轉(zhuǎn)接件，就構(gòu)成了“扭簧傳感器”]。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U484;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2545015