[发明专利]直驱式智能骑行台及其惯量模拟系统及方法、存储介质

说明书

本发明公开了一种直驱式智能骑行台的惯量模拟系统，包括模拟惯量控制系统、逆变器及电机；模拟惯量控制系统,其基于电机加速度变化产生动态补偿转矩信号，用于补偿在相同驱动转矩下，电机输出的转动惯量与目标转动惯量之间差值所产生的转矩误差，其将动态补偿转矩信号转换为逆变器的控制信号，控制逆变器输出电压信号至电机，使电机产生的转矩与目标转矩误差趋于0。本发明还提供了一种直驱式智能骑行台的惯量模拟方法。本发明替代了传统方法中必需的机械飞轮和传动结构设计使得骑行台机械结构得以简化，以此提高了骑行台运行可靠性，节约了硬件成本，降低了骑行台系统的整机重量。

技术领域

本发明涉及一种骑行台，特别涉及一种直驱式智能骑行台及其惯量模拟系统及方法、存储介质。

背景技术

自行车作为既环保又健康的出行方式，成为了更多人的出行选择。但是，恶劣的天气、拥堵的交通和复杂的路况往往会影响人们的骑行计划。因此，面向室内骑行运动的骑行台应运而生，使得骑行不再受客观因素的影响并且更加安全。

目前，市场上骑行台的实现方案仍以滚筒型骑行台、固定摩擦式骑行台和皮带传动式骑行台为主。

滚筒型骑行台利用滚筒与前后车轮之间的差速产生摩擦从而对车轮施加骑行阻力。这种方案虽然结构简单，但纯机械结构无法调节阻力，无法模拟骑行惯量。

固定摩擦式骑行台使自行车后钩爪与骑行台固定连接，骑行台滚轴直接与自行车后轮摩擦接触。通过滚轴自身液阻结构或控制电机使滚轴反转与自行车后轮产生摩擦以此模拟骑行惯量。固定摩擦式骑行台的结构决定了滚轴与车轮无法实现理想状态下的无滑动摩擦。滚轴与车轮间滑动产生的损耗使得此类骑行台仅能模拟骑行惯量的趋势。

皮带传动式骑行台使自行车后轮轴与骑行台的实体飞轮相连，由飞轮自身的质量惯性模拟动能造成自行车持续行驶的现象。除实体飞轮外，皮带传动式骑行台亦配置电机与实体飞轮通过皮带相连。通过控制电机的旋转方向和旋转力矩再经过皮带传动将电机转矩传递至实体飞轮上以此模拟骑行惯量。尽管实体飞轮和电机协同运行能够实现模拟骑行惯量且传动皮带能在一定程度上解决滑动问题，但复杂的机械结构和在关键的传动部分使用皮带等易损易耗零部件使得骑行台可靠性降低；传动结构导致的功率损耗、传动比换算；骑行台长时间运行后皮带温度升高使得皮带弹性形变增大导致模拟负载不准确；校准算法复杂且难以实现；在惯量模拟过程中受飞轮的重量限制，难以实现无级化的惯量模拟等，仍是皮带传动式骑行台不容忽视的问题。同时，电机需要配合厚重的机械飞轮，大大增加了骑行台系统整机重量，使得骑行台的存放和使用存在很大的不便。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种直驱式智能骑行台及其惯量模拟系统及方法、存储介质。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种直驱式智能骑行台的惯量模拟系统，包括模拟惯量控制系统、逆变器及电机；模拟惯量控制系统,其基于电机加速度变化产生动态补偿转矩信号，用于补偿在相同驱动转矩下，电机的转动惯量与目标转动惯量之间的差值所产生的转矩误差，其将动态补偿转矩信号转换为逆变器的控制信号，控制逆变器输出电压信号至电机，使电机产生的转矩与目标转矩误差趋于0。

进一步地，还包括信号检测系统，信号检测系统用于检测电机定子绕组电流、电机的转速及相位。