臺灣博碩士論文加值系統

自行車是多功能的交通工具，兼具運輸、休閒和運動等目的，且不受空間限制。若加上電池，使騎乘者更為省力、輕鬆，將更能提升自行車之便捷性與實用性。本研究的目標是設計一輛實用的多功能、低價位且能商品化的自行車控制器，而不只是純粹的學術研究。基於模糊邏輯控制器(Fuzzy Logic Control)和可程式系統單晶片(Programmable System-on-Chips)的技術，我們開發了智慧型的電動自行車控制器。主要關鍵是用模糊邏輯控制器來控制電動自行車馬達的動力，希望能有效率的使用有限的電量，並以模糊邏輯控制做出了三種動作模式：電動車模式、智慧型模式、定速模式等，感測器部份使用較不怕環境污染的霍爾元件(Hall Sensor)；車上配有液晶顯示面板，能顯示出動作模式、車速及電池狀態；馬達部分使用最方便的直流馬達。經過許多實驗和仔細地調整參數值，如歸屬函數(Membership)和控制規則(Rules)等，結果符合我們的期望。

Bicycle is a space free and multi-functional traffic tool that can use for transportation, daily habit, and exercising. Moreover, if the battery is installed on bicycle, this can ease rider's energy. The purpose of this research is to design a practical bicycle with a versatile and inexpensive controller that can be commercially produced. We developed an intelligent electric bicycle that base fuzzy logic control on the Programmable System-on-Chips approach. The key point is to use fuzzy logic control to control the speed of the bicycle that efficiency the use of the limited battery's power. The uses of fuzzy logic control design have three models, electric bicycle model, smart model and fixed speed mode. Sensor include use hall sensor. The LCD displayer on the bicycle panel can provide the battery voltage, speed and mode of the bicycle. To gain more power of the motor, we used direct current motor. Via many experiments, we have carefully adjusted the parameters, such as memberships and rule; the final result matches our expectation.

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii

第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 論文架構 5
第二章 理論基礎 6
2.1模糊理論 6
2.1.1 簡介 6
2.1.2 明確集合 6
2.1.3 模糊集合 7
2.1.4 模糊集合運算之總類 8
2.1.5 集合間的運算方式 9
2.2 模糊控制器 11
2.2.1 模糊化 11
2.2.2 模糊控制 12
2.2.3 解模糊化 14
2.3可程式系統單晶片設計系統 15
2.3.1 系統簡介 15
2.3.2 晶片功能(CY8C27443) 16
2.3.3 燒錄功能 16
2.3.4 整合發展系統 16
第三章 控制器設計 20
3.1 電動自行車規格 20
3.2 元件介紹 21
3.2.1 可程式系統單晶片介紹 21
3.2.2 感測器 23
3.2.2.1 手把加速器 25
3.2.2.2 車速感測器 27
3.2.2.3 腳踏板感測器 28
3.2.3 液晶面板 30
3.2.4 繼電器 31
3.2.5 馬達速度的控制 32
3.2.6 煞車動作 34
3.3 模糊控制器設計 34
3.3.1 電動車模式 34
3.3.2 定速模式 37
3.3.3 智慧型模式 40
3.4 電路設計 44
3.4.1 馬達驅動器電路之說明 45
3.4.2 電源電路之說明 47
3.4.3 繼電器電路之說明 48
3.4.4 訊號電路之說明 50
第四章 實驗結果 52
4.1 電動車模式 52
4.2 定速模式 54
4.3 智慧型模式 55
第五章 結論與未來展望 57
5.1 結論 57
5.2 未來發展方向 57
參考文獻 59

[1] Chuen Chien Lee, “Fuzzy Logic in control System, Fuzzy Logic Controller, Part I,” IEEE Trans. on System. Man. and cybernetics., vol. 20, No. 2, pp. 404-418, 1990.
[2] Chuen Chien Lee, “Fuzzy Logic in control System, Fuzzy Logic Controller, Part II,” IEEE Trans. on System. Man. and cybernetics., vol. 20, No. 2, pp. 404-418, 1990.
[3] D. A. Rutherford and G. A. Carter, “A Heuristics Adaptive controller for a sinter plant,” Proc. 2nd IFAC Symp. Automation in Mining, Mineral and Metal Processing, Johannesburg, pp. 315-324, 1996.
[4] E. H. Mamdani and S. Assilian, “An experiment in linguistic synyhesis with a fuzzy logic controller,” Int, J. Mach. Stud., vol.7, No.1, pp. 1-13, 1975.
[5] Judith L.Gersting, “Mathematical Structures for Computer Science”, 2nd Edition, W. H. Freeman and Company, 1987.
[6] J. L. Castro, “Fuzzy logic controllers are universal approximators,” IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., pp. 629-635, vol. 25, 1995.
[7] Karl J. Astrom, Richard E.Klein, and Anders Lennartsson, “Bicycle Dynamics and Control”, IEEE Control Systems Magazine, pp 26-47, 2005.
[8] L. A. Zadeh, “Fuzzy sets,” Informat. control, vol. 8. pp. 338-353, 1965.
[9] L. A. Zadeh, “Fuzzy algorithm,” Informat. Control. vol. 12. pp.94-102, 1968.
[10] L. X. Wang, “Adaptive Fuzzy Systems and Control: Design and Stability Analysis,” Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1994.
[11] Mayer and Lau, “Electronic Materials Science for Integrated Circuits in Si and GaAs”, Macmillan, 1990.
[12] Miller and Mullin, “Electronic Materials from Silicon to Organics”, Plenum, 1991.
[13] Min Kim, Jang-Gyoon Choi, Jeong-I1 Lee, Hyung-Sang Yoon, Yang-Su Kim’ and In-Su Cha,” A Study on the DC Motor Speed Control for Electric Bicycle with the Load Induction Unit”, Cholula, Puebla, Mexico, pp 141-144, 2000.
[14] Solymar and D.Walsh, “Lectures on the electrical properties of materials”, 4th ed, OxfordNew York:Oxford University Press, 1988.
[15] Shashikanth Suryanarayanan, Masayoshi Tomizuka and Matt Weaver, “System Dynamics and Control of Bicycles at High Speeds”, Proceedings of the American Control Conference, Anchorage, AK, pp 845-850, 2002.
[16] T.F. Chan and Lie-Tong Yan,” Design of a Permanent-Magnet Brushless D.C. Motor Drivefor an Electric Bicycle,” IEEE International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS'99, July 1999, Hong Kong., pp 714 – 718, 1999.
[17] Yasuhito Tanaka and Toshiyuki Murakami, “Self Sustaining Bicycle Robot with steering controller”, Proceedings of AMC, Kawasaki, Japan, pp 193-197, 2004.
[18] 王鴻祥，”地球說話了—環保產品的設計對策”，產品設計與包裝，第五十期，pp. 5-8，1992。
[19] 王文俊，“認識Fuzzy”，全華科技圖書出版，第二版，2002。
[20] 田蒔，“功能材料”，北京航空航天大學出版社，1995。
[21] 汪培庄，“模糊集合論及其應用”，中國生產力中心，1990。
[22] 肖位樞，“模糊數學基礎及應用”，航空工業出版社，1992。
[23] 李雅明，“固態電子學”，全華科技圖書出版，1995。
[24] 李德威，“綠色消費時代的來臨”，璟耕雜誌，1997。
[25] 李允中、王小璠、蘇木春，“模糊理論及其應用”，全華科技圖書股份有限公司，2003。
[26] 林信成，彭啟峰，“Oh！Fuzzy 模糊理論剖析”第三波文化事業，1994。
[27] 林建均、黃彥堂、胡裕民，“霍爾效應”，國立高雄大學磁性薄膜實驗室，2005。
[28] 孫宗瀛，楊英魁， ”Fuzzy 控制理論、實作與應用”， 全華科技圖書出版，1999。
[29] 梁志穎，“模糊控制在球桿系統定位及追蹤之應用”，國立中央大學資訊及電子工程研究所碩士論文，1994。
[30] 陳耀茂，”模糊理論”，五南圖書，2000。
[31] 黃裕哲，”國內外電動輔助自行車結構配置應用分析研究”，自行車工業研究發展中心，1999。
[32] 張惠冠，”電動自行車產業現況與趨勢分析”，機械工業雜誌，pp. 201-213，2001。
[33] 張義和，“主流電腦輔助電路設計 Protel 99SE”，全華科技圖書出版，2005。
[34] 鄭福田，“空氣污染”，環耕雜誌，1996。
[35] 歐文雄、歐家駿，“工業電子學” ，全華科技圖書出版，1997。