基于能量回馈技术的新型电动自行车控制系统的研究

摘要

近年来，交通拥堵问题和机动车尾气污染问题，越来越引起国家和人民的重视，在这种情况下，电动自行车作为一种绿色的出行工具，越来越受到大家的青睐。但是，电动自行车的续航里程成为了电动自行车的发展瓶颈，如何通过创新改进来延长续航里程具有重要的意义。
　　本文针对电动自行车在制动、减速和下坡过程中浪费动能的问题，进行无刷直流电机能量回馈的基本原理、控制原理的分析，蓄电池的原理分析，建立无刷直流电机在续流状态和充电状态下的数学模型，然后在升压斩波电路的基础上建立了能量回馈控制系统的数学模型，并且将遗传算法和PID算法结合起来，对整个系统进行控制。
　　本文设计了基于能量回馈技术的新型电动自行车控制系统的硬件电路和相关软件流程图，该控制系统是基于STM32F103RBT6单片机，主要由四个模块组成：主控模块，辅助模块，回馈制动/驱动模块，数据采集模块。并使用Matlab/Simulink仿真软件，结合系统的硬件电路和遗传PID算法，在当前国内电动自行车的路况之下，针对能量回馈式电动自行车控制系统的数学模型，对能量回馈系统的控制、回馈过程做仿真分析，同时对系统进行实验，仿真和实验结果表明：运用遗传PID算法对系统进行控制，与传统PID算法相比较，具有调节时间短、超调量小、动态性能好、鲁棒性强、制动能量回收效率高等优点，同时验证了基于能量回馈技术的新型电动自行车控制系统的合理性、可行性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第2章 能量回馈技术的基本原理

2.1 系统制动能量分析

2.2 制动力数学模型的建立

2.3 能量回馈技术的原理及分析

2.4 蓄电池工作原理及分析

2.5 能量回馈系统数学模型的建立

2.6 本章小结

第3章 能量回馈系统的遗传PID算法实现

3.1 经典PID

3.2 遗传算法

3.3 基于遗传算法的PID

3.4 遗传PID控制器程序设计

3.5 本章小结

第4章 能量回馈系统的设计

4.1 总体方案

4.2 主控电路

4.3 回馈制动电路及程序设计

4.4 检测电路及程序设计

4.5 本章小结

第5章 仿真及实验结果分析

5.1 仿真参数设定

5.2 仿真结果分析

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

第6章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果