Sistema de treino para ciclistas

• Autor(es): Brandão, Paulo Ricardo Pinho
• Data: 2010
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.22/2589
• Origem: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
• Assunto(s): Bicicleta; Ciclismo; Análise do ciclismo; Dinâmica dos veículos; Força resistente ao movimento; Filtro de Kalman; Simuladores; Matlab/simulink; Bicycle; Bike; Cyclist; Analytic cycling; Vehicle dynamics; Movement resistance force; Kalman filter; Simulator
• Tipo de Documento: Dissertação de Mestrado
• Idioma: Português
• Orientador(es): Gomes, Nuno

Descrição

No trabalho é desenvolvido um sistema de treino para ciclistas. O sistema de treino é constituído por uma bicicleta de ―Spinning‖, um travão accionado electricamente, e por um sensor de velocidade, utilizado para medir a velocidade de rotação da roda de inércia. Nos primeiros capítulos encontra-se o estudo dos vários conceitos que envolvem o sistema de treino. É realizado um estudo sobre as principais forças que actuam numa bicicleta. Outro conceito estudado é o filtro Kalman (FK). Este será importante para o controlo do sistema de treino. O modelo do sistema de treino está dividido em duas partes. A primeira corresponde ao sistema mecânico, e a segunda o sistema de controlo e actuação. Este é constituído por um sensor de velocidade, uma unidade de estimação e o sistema de actuação do travão da bicicleta. A unidade de estimação é composta por conjunto de filtros de Kalman que estima a velocidade, a aceleração e a posição necessárias ao cálculo da força resistente ao movimento do conjunto ciclista bicicleta. Os resultados da simulação do sistema mostram que o sistema de treino modelado apresenta um desempenho bastante razoável. A estimação efectuada pelos filtros dos valores da velocidade, da aceleração e da posição do ciclista, permite a unidade de controlo do sistema calcular o valor da força resistente ao movimento. On this thesis is developed a cyclists training system model. The training system consists of a Spinning bike, an electrically actuated brake and a speed sensor used to measure the wheel rotation. In the early chapters was done a study of training system concepts. The bike dynamics was studied. Another concept studied is the Kalman filter (KF). This will be important to control the training system. The training system model is divided into two parts. The first sets out the training system mechanical part. The second defines the control and actuation system. This characterizes the speed sensor, the estimation unit and brake actuation. The estimation unit is consists of set of Kalman filters that estimate the variables of speed, acceleration and position. These are necessary to calculate the movement resistant of the whole bike rider. The model results show that the training system modeled performance is quite reasonable. The estimation made by the filters of the values, allows to system unit control, calculate the amount of movement resistant with accuracy.