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原文传递电动助力车控制系统设计

论文题名：	电动助力车控制系统设计
关键词：	助力自行车;电机驱动;骑行控制;力矩估算
摘要：	电动助力自行车与传统电动自行车的最大不同之处在于二者控制电机的方式不同，电动自行车的控制是一个开环的控制方式，全靠人的感觉进行调速，速度会有一定的延迟性，这个延迟性正是电动自行车事故频发的主要原因。电动助力自行车是“人力+电力”的控制方式，通过检测人力输出的大小控制电机的输出，电机输出的助力又会影响人力的输出，从而形成了控制上的闭环。所以电动助力自行车在安全性上要远远优于传统电动自行车。目前电动助力自行车研发的热点都集中在力矩传感器的研发，而真正关乎用户骑行体验的“骑行控制算法”却鲜有人问津，现在市面上使用的控制算法大多是简单的比例控制调节，即人施加了多大的力，辅助电机按照一定的比例提供相应的助力。本文就目前电动助力自行车骑行控制算法缺失的大背景下提出自己的控制骑行算法，以达到更好地的骑行体验。　　本研究在分析自行车骑行舒适性的基础上,提出一种评价骑行算法优劣的标准，并根据提出的标准设计了助力自行车系统的硬件架构。探讨了基于力矩传感器技术的骑行控制算法，包括助力模式选择、特殊状态控制、平稳控制算法、斜坡控制算法，并详细分析了这些子模块的控制方案，最后通过实地骑行验证算法的控制效果。本文还进一步研究了无力矩传感器或力矩传感器损坏时备用控制算法，通过对电动助力自行车系统的动力学分析，建立了助力车动态控制模型，提出了骑行状态下力矩估计方法，讨论了“速度跟随算法”和“人力估计算法”两种备用控制算法，并通过实验数据对二者性能进行验证，最终选择人力估计算法作为本系统控制算法设计。经过试验验证，设计的骑行控制算法不仅能够提供日常骑行控制的优秀体验，还能够在力矩传感器损坏时提供备用的控制算法，考虑较为周全。
作者：	闫传奇
专业：	控制科学与工程
导师：	杨成忠
授予学位：	硕士
授予学位单位：	杭州电子科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文