Observador del par ejercido por el ciclista en bicicletas eléctricas con asistencia al pedaleo

  1. González, G. 1
  2. Aligia, D. 1
  3. Pezzani, C. 1
  4. De Angelo, C. 1
  1. 1 Universidad Nacional de Río Cuarto
    info

    Universidad Nacional de Río Cuarto

    Córdoba, Argentina

    ROR https://ror.org/0002pcv65

Revista:
Revista iberoamericana de automática e informática industrial ( RIAI )

ISSN: 1697-7920

Año de publicación: 2020

Volumen: 17

Número: 4

Páginas: 380-389

Tipo: Artículo

DOI: 10.4995/RIAI.2020.12923 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso abierto editor

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Resumen

En este trabajo se propone un observador para estimar el par efectuado por un ciclista en el eje trasero de una bicicleta eléctrica cuya información es utilizada para aplicar una estrategia de asistencia al pedaleo que cumple con la normativa europea. Para ello, en primer lugar, se obtiene el modelo dinámico longitudinal de la bicicleta incluyendo la carga resistente. A partir de este modelo se propone un observador para la estimación del par del ciclista utilizando las mediciones disponibles en el control del motor eléctrico, donde la velocidad es estimada a partir de un algoritmo PLL. De esta manera, la estrategia de asistencia se puede aplicar sin la necesidad de sensores de par ni de posición/velocidad. Por último, para validar el observador propuesto, se presentan resultados experimentales utilizando una bicicleta eléctrica rodado 26 conducida por dos conductores de diferente peso.

Referencias bibliográficas

  • Aligia, D., González, G., Pezzani, C., Escudero, C., De Angelo, C., 2019. Identificación del modelo de carga y de las potencias involucradas en una bici- cleta eléctrica. In: Reunión de Trabajo en Procesamiento de la Información y Control - RPIC.
  • Apte, A. A., Joshi, V. A., Walambe, R. A., Godbole, A. A., 2016. Speed con- trol of PMSM using disturbance observer. IFAC-PapersOnLine 49 (1), 308–313, 4th IFAC Conference on Advances in Control and Optimization of Dynamical Systems ACODS 2016. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2016.03.071
  • European Standards, E., 2017. BS EN 15194:2017 - Cycles - electrically power assisted cycles - EPAC bicycles.
  • Hsu, R. C., Liu, C., Chan, D., Aug 2012. A reinforcement-learning-based assisted power management with QoR provisioning for human-electric hybrid bicycle. IEEE Transactions on Industrial Electronics 59 (8), 3350–3359. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2141092
  • IEA, 2019. Oil information overview - statistics. Tech. rep., International Energy Agency.
  • Kai, Z., Dejun, Y., July 2017. A control approach adaptive to load and road slope for electric power assisted bicycle. In: 2017 36th Chinese Control Conference (CCC). pp. 3414–3418. https://doi.org/10.23919/ChiCC.2017.8027887
  • Kooijman, J., Schwab, A., Meijaard, J. P., 2008. Experimental validation of a model of an uncontrolled bicycle. Multibody System Dynamics 19 (1-2), 115–132. https://doi.org/10.1007/s11044-007-9050-x
  • Kosuge, K., Yabushita, H., Hirata, Y., Nov 2004. Load-free control of power- assisted cycle. In: IEEE Conference on Robotics and Automation, 2004. TExCRA Technical Exhibition Based. pp. 111–112.
  • Krause, P., Wasynczuk, O., Sudhoff, S., 2013. Analysis of electric machinery. IEEE PRESS. https://doi.org/10.1002/9781118524336
  • Li, T., Yang, Q., Ren, B., Tu, X., July 2018. A torque sensor-less speed control method of electric assisted bicycle. In: 2018 37th Chinese Control Conference (CCC). pp. 3705–3709. https://doi.org/10.23919/ChiCC.2018.8484181
  • Mira Torregrosa, M. E., 2016. Environmental evaluation and effectiveness of electric-assist bicycle for a local transportation. Master’s thesis, Universidad Politecnica de Valencia. Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño.
  • Nakao, M., Ohnishi, K., Miyachi, K., March 1987. A robust decentralized joint control based on interference estimation. In: Proceedings. 1987 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Vol. 4. pp. 326–331. https://doi.org/10.1109/ROBOT.1987.1087996
  • Parker, A. A., 2011. In europe 250 Watt PEDELECS reduce pollution and improve the safety and mobility of young and elderly riders. In: Australasian Transport Research Forum 2011 Proceedings. pp. 28–30.
  • Sankaranarayanan, V., Ravichandran, S., May 2015. Torque sensorless control of a human-electric hybrid bicycle. In: 2015 International Conference on Industrial Instrumentation and Control (ICIC). pp. 806–810. https://doi.org/10.1109/IIC.2015.7150852
  • Wen-Hua Chen, Ballance, D. J., Gawthrop, P. J., O’Reilly, J., Aug 2000. A non- linear disturbance observer for robotic manipulators. IEEE Transactions on Industrial Electronics 47 (4), 932–938. https://doi.org/10.1109/41.857974
  • Yongchang Zhang, Jiali Liu, May 2016. An improved Q-PLL to overcome the speed reversal problems in sensorless PMSM drive. In: 2016 IEEE 8th Inter- national Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC-ECCE Asia). pp. 1884–1888. https://doi.org/10.1109/IPEMC.2016.7512582
  • Zhao, Y., Wei, C., Zhang, Z., Qiao, W., Dec 2013. A review on position/speed sensorless control for permanent-magnet synchronous machine-based wind energy conversion systems. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 1 (4), 203–216. https://doi.org/10.1109/JESTPE.2013.2280572