技術(shù)特征：

1.一種Android/IOS移動端APP無級控制的自行車健身騎行臺控制系統(tǒng)，Android/IOS移動端APP安裝在用戶的安卓或蘋果手機(jī)上，自行車架在健身騎行臺上，健身騎行臺由外接電源供電；所述的Android/IOS移動端APP無級控制的自行車健身騎行臺控制系統(tǒng)，包括：

1)顯示模塊，其輸入為所有靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由Android/IOS移動端APP的主控模塊統(tǒng)一處理后再傳給顯示模塊，用于顯示用戶操作界面和各類健身信息，包括用戶身份信息顯示、實時訓(xùn)練反饋數(shù)據(jù)顯示、藍(lán)牙連接信息顯示和產(chǎn)品相關(guān)信息等，也用以對比各用戶的歷史訓(xùn)練效果；身份信息包括用戶的身高、體重、性別和出生日期等；實時訓(xùn)練反饋數(shù)據(jù)包括實時速度、功率、騎行里程、騎行時間、消耗能量、騎行檔位等信息；藍(lán)牙連接信息顯示包括當(dāng)前配對的其它藍(lán)牙設(shè)備列表以及Android/IOS移動端APP的藍(lán)牙連接狀態(tài)；產(chǎn)品相關(guān)信息包括產(chǎn)品的版本信息、開發(fā)團(tuán)隊的聯(lián)系方式、官網(wǎng)主頁連接和使用幫助。

2)實景視頻模塊，用于在用戶騎行時同步播放一段第一視角騎行實景錄制視頻；其輸入為實時反饋速度信息，由健身騎行臺通過傳感器模塊和藍(lán)牙模塊將實時速度信息上傳給Android/IOS移動端APP的主控模塊后，主控模塊再將處理后的實時反饋速度信息傳給實景視頻模塊；當(dāng)實時反饋速度不為零時播放視頻，實時反饋速度為零時則暫停視頻；實景視頻會隨著用戶的騎行而播放，隨著用戶的停止而暫停播放；

3)信息存儲模塊，用于保存用戶的身份信息、個性化設(shè)置和歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)；用戶設(shè)置、修改和保存身高、體重、性別和出生日期的身份信息；個性化設(shè)置設(shè)置語言和單位為公制或英制；歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)用來對比各用戶的歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)；當(dāng)用戶將設(shè)置或修改的身份信息和個性化信息輸入后，以及每次的訓(xùn)練數(shù)據(jù)上傳后，Android/IOS移動端APP的主控模塊會處理這些信息和數(shù)據(jù)并傳給信息存儲模塊，信息存儲模塊就會將這些信息和數(shù)據(jù)保存下來；

4)Android/IOS移動端APP主控模塊，其輸入為健身騎行臺的傳感器模塊采集的實時速度信息和用戶在Android/IOS移動端APP上設(shè)置的身份信息、個性化信息以及阻力檔位信息等，經(jīng)過處理后再將數(shù)據(jù)輸出給顯示模塊、實景視頻模塊和信息存儲模塊，并通過藍(lán)牙模塊將阻力檔位信息發(fā)送給健身騎行臺；主控模塊完成速度、功率、騎行里程、騎行時間、消耗能量數(shù)據(jù)的計算和處理；也控制顯示模塊的屏幕顯示效果；并能夠通過藍(lán)牙模塊接收來自健身騎行臺的速度信息，并將用戶設(shè)置的阻力檔位信息發(fā)送給健身騎行臺。

5)藍(lán)牙模塊，對于Android/IOS移動端APP，利用了手機(jī)里自帶的藍(lán)牙連接功能，用于和健身騎行臺建立無線通訊，檢測到附近可以連接的藍(lán)牙設(shè)備，并將其名稱排列出來供用戶選擇，未連接狀態(tài)下藍(lán)牙圖標(biāo)顯示為灰色，連接狀態(tài)下藍(lán)牙圖標(biāo)顯示為紅色；對于健身騎行臺，藍(lán)牙模塊主芯片采用低功耗藍(lán)牙4.0及以后的系列，用于和Android/IOS移動端APP建立無線通訊，被動地與其它藍(lán)牙設(shè)備建立連接；Android/IOS移動端APP的主控模塊將用戶設(shè)置的阻力檔位信息輸入給藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊再將阻力檔位信息傳給健身騎行臺的主控模塊進(jìn)行處理；健身騎行臺的主控模塊將傳感器模塊采集到的實時速度信息處理后傳給藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊再將實時速度信息傳給Android/IOS移動端APP的主控模塊進(jìn)行處理；

6)阻力模塊，主要由電磁鐵、永磁鐵和鋁盤組成；根據(jù)電磁感應(yīng)原理，輸入的PWM電流大小會改變電磁鐵的磁場大小，電磁鐵和永磁鐵的疊加磁場作用在鋁盤的表面形成渦流，鋁盤轉(zhuǎn)動時與原磁場之間產(chǎn)生相互作用力，從而產(chǎn)生騎行的阻力；

7)傳感器模塊，速度采集傳感器采用霍爾傳感器；霍爾傳感器根據(jù)磁電感應(yīng)原理采集與健身騎行臺軸心相連的鐵盤上的小磁鐵引發(fā)的電流脈沖次數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)信息輸出給健身騎行臺的主控模塊，以便主控模塊計算出軸心的轉(zhuǎn)動頻率，從而得到騎行的實時速度；

8)健身騎行臺主控模塊，主要由單片機(jī)和其它輔助電路組成；用于實現(xiàn)傳感器采集的實時速度信息的處理，主控模塊接收霍爾傳感器上傳的與健身騎行臺軸心相連的鐵板上的小磁鐵引發(fā)的脈沖次數(shù)數(shù)據(jù)，再結(jié)合各脈沖之間的時間間隔換算成軸心的轉(zhuǎn)動頻率，最終得到騎行的實時線速度；通過藍(lán)牙模塊將運算出的實時速度信息發(fā)送給Android/IOS移動端APP；并根據(jù)從Android/IOS移動端APP接收到的阻力檔位指令信息，結(jié)合PID模糊控制算法來調(diào)節(jié)健身騎行臺的PWM電流百分比大小以無級控制騎行的阻力大??；并控制LED燈循環(huán)閃爍，根據(jù)計算得到的實時騎行速度的大小相應(yīng)改變LED燈循環(huán)閃爍的周期，即騎行速度較快時控制LED燈快速循環(huán)閃爍，騎行速度較慢時控制LED燈緩慢循環(huán)閃爍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Android/IOS移動端APP無級控制的自行車健身騎行臺控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的健身騎行臺主控模塊從Android/IOS移動端APP接收到用戶設(shè)置的阻力檔位信息指令后，結(jié)合了PID模糊控制算法來百分比無級調(diào)節(jié)PWM電路輸出的電流大小，所述的PID模糊控制方式如下：21)選擇磁阻誤差e和誤差的變化量ec作為控制器輸入量，選擇PWM電流百分比大小作為輸出控制量；

22)對采集到的精確量進(jìn)行模糊化，設(shè)有論域V，有n個精確磁阻數(shù)據(jù)x_i∈V(i＝1,2,…,n)，同時有m個模糊集合。A_j∈V(j＝1,2,…,m)，如果存在x_i，使得隸屬度則稱屬于模糊集合A_j，表示為：

$x_i\↓\[{\mathrm{\μ}}_{A_j}\left(x_i\right)\]\∈A_j$

上述公式表示為精確量x_i隸屬度歸屬于模糊量A_j。取誤差的論域為X，誤差變化的論域為Y，控制量的論域為Z。

用模糊集合來描述模糊量，E表示被測磁阻的實際值f對給定磁阻值f₀的偏差e＝f-f₀的模糊集合，EC表示磁阻變化率的模糊集合，U表示控制PWM電流百分比大小的模糊集合；根據(jù)模糊劃分與量化之間的關(guān)系，取E、EC、U的模糊子集個數(shù)分別為7、7、5，則模糊集合表示為：

$\left\{\begin{array}{c}E=\{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB\}\\ EC=\{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB\}\\ U=\{ZO,PS,PM,PB,Z\}\end{array}\right.$

其中，“NB”、“NM”、“NS”、“ZO”、“PS”、“PM”、“PB”、“Z”等這些詞匯為模糊量；

通過隸屬函數(shù)確定精確量x所隸屬模糊量A_j的隸屬度；求取隸屬函數(shù)，即確定隸屬函數(shù)的形狀；把模糊變量設(shè)為正態(tài)型模糊變量，其隸屬函數(shù)為：

${\mathrm{\μ}}_{A_j}\left(x\right)=e^{-\frac{{(x-a)}^2}{\mathrm{\δ}}}$

其中，a表示為對應(yīng)于模糊量A_j的精確量，δ的大小直接影響隸屬函數(shù)曲線的形狀；

23)通過模糊推理，建立知識庫，得到模糊控制規(guī)則；用“if A and B then C”(若A且B則C)語言來描述控制規(guī)則，其中A、B為輸入量，C為輸出量；本系統(tǒng)的模糊控制語言由“if E＝PB and EC＝PB then U＝PB”這樣的條件語句組成，本系統(tǒng)形成49條控制規(guī)則；

24)根據(jù)控制規(guī)則確定的規(guī)則，通過推理，反模糊化。再根據(jù)前面確定的模糊量，得到每一條規(guī)則的關(guān)系R_k，表示為：

$R_k=\underset{ij}{\∪}(E_i\×{\mathrm{EC}}_j)\×U_{ij}$

其中，i＝1,2,…,7；j＝1,2,…,7；k＝1,2,…,49，“×”表示集合的直積，E_i和EC_j分別是屬于E和EC的模糊量，U_ij是在輸入量為E_i和EC_j的情況下，根據(jù)模糊控制規(guī)則得到的輸出模糊量；根據(jù)每一條模糊語句決定的模糊關(guān)系R_k，得描述整個系統(tǒng)的控制規(guī)則，因此，總的模糊關(guān)系矩陣R表示為：

$R=R_1\∪R_2\∪\mathrm{...}{R}_{49}=\underset{k=1}{\overset{49}{\∪}}{R}_k$

根據(jù)模糊推理合成規(guī)則，輸出的控制量應(yīng)是模糊集U：

其中，為合成符號，從而，根據(jù)上式計算出對應(yīng)E和EC論域中的各子集對應(yīng)的輸出U，因此，建立模糊關(guān)系矩陣、根據(jù)求出的模糊關(guān)系矩陣得出U值，建立模糊控制表；

25)對輸出量進(jìn)行反模糊化，經(jīng)過模糊推理，將已經(jīng)模糊化的精確量利用下述加權(quán)平均法表達(dá)式

進(jìn)行反模糊化，得到實際的控制執(zhí)行量其中，u_i為第i個模糊子集所對應(yīng)的輸出量，μ(u_i)為隸屬函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Android/IOS移動端APP無級控制的自行車健身騎行臺控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的健身騎行臺主控模塊從傳感器模塊獲得實時健身騎行臺軸心相連的鐵盤上的小磁鐵引發(fā)的脈沖次數(shù)，再結(jié)合各脈沖之間的時間間隔換算成軸心的轉(zhuǎn)動頻率，在消去干擾帶來的跳變數(shù)據(jù)并保證數(shù)據(jù)處理的實時性的前提下，選取了霍爾傳感器接收到若干次脈沖所用的時間取其平均值的方式來計算騎行的實時線速度。