CN109062056A - 一种电动自行车智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车智能控制系统及其控制方法，包括电机单元、控制单元和功率单元；控制单元采用DSP+ARM架构，用于实现故障隔离、容错控制策略功能，并完成处理器之间、处理器与上位机之间的通讯；功率单元采用IGBT三相全桥逆变器，电机单元包括无刷直流电机、电流传感器和转子位置传感器；控制单元通过IGBT三相全桥逆变器与无刷直流电机连接，电流传感器和位置传感器用于采集无刷直流电机的信号并通过信号和通讯接口与控制单元连接。本发明能够使电动车平稳行进，适应各种路况，并且具有极高的安全和防盗系数。

Description

一种电动自行车智能控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于电动自行车控制技术领域，具体涉及一种电动自行车智能控制系统及其控制方法。

背景技术

电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。

中国电动自行车的发展有三个发展阶段：电动自行车的初级阶段、初现生产规模化阶段、超速发展阶段。1995年到1999年，为初级阶段也被称作是早期实验性生产阶段。这个阶段主要是对电动自行车的四大件，电机、电池、充电器和控制器的关键技术摸索研究。早期的电动自行车，新电池充电一次只能行驶大约30公里，电池寿命短，爬坡能力差，容易磨损，而且电机也都是有刷无齿电机。在2000年到2004年这段时间为第二个阶段，也被称为初现生产规模化阶段。随着关键技术方面的突破和电动自行车的性能不断提升，让电动自行车成为了摩托车和自行车的替代产品。第三个阶段是从2005年至今，这个阶段是中国电动自行车的超速发展阶段。在这个时间段内，随着企业之间的激烈竞争大大刺激了技术的进步和新技术的扩散，全行业的技术水平大幅度提高，蓄电池寿命和容量提高了35％，电机从单一的有刷有齿电机发展成为无刷高效电机，寿命提高了5倍，效率提高了近30％，爬坡和载重能力提高约3.5倍。在性能提高的同时，制造成本也大幅度下降，价格功率下降到原来21％；在控制器系统和充电系统，技术水平也大幅提高，电动车锂电池和无刷直流永磁电机的出现和应用，以及模糊控制与滑模控制的进一步发展也加快了行业的发展步伐。

模糊滑模控制FSMC(Fuzzy Sliding Mode Control)方法是在不确定环境下，对于难于建模的复杂对象进行有效控制的一种智能控制方法。它指将模糊控制和滑模控制的方法二者的优点相结合，不依赖系统的模型，保持了常规模糊控制的优点，同时FMSC又可以减弱单纯滑动模态控制系统存在的抖振，保证了系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电动自行车智能控制系统及其控制方法，采用模糊控制技术，能够使电动车平稳行进，适应各种路况，并且具有极高的安全和防盗系数。

本发明采用以下技术方案：

一种电动自行车智能控制系统，包括电机单元、控制单元和功率单元；控制单元采用DSP+ARM架构，用于实现故障隔离、容错控制策略功能，并完成数据通讯；功率单元采用IGBT三相全桥逆变器，电机单元包括无刷直流电机、电流传感器和转子位置传感器；控制单元通过IGBT三相全桥逆变器与无刷直流电机连接，电流传感器和转子位置传感器用于采集无刷直流电机的信号并通过信号通讯接口与控制单元连接。

可选的，控制单元包括DSP控制器和ARM控制器，DSP控制器包括FSMC控制器、多路乘法器、电流比较器和电流控制器，给定参考信号输入FSMC控制器，经FSMC控制器整定后送入多路乘法器，多路乘法器经计算得到三个参考电流分量，三个参考电流分别与三个反馈电流经过电流比较器分别送入相应的电流控制器中，然后通过IGBT三相全桥逆变器驱动无刷直流电机工作；

ARM控制器与上位机或远程终端连接并将获取的数据指令发送给DSP控制器，并通过外接键盘/开关输入、液晶屏幕显示实现人机交互。

进一步的，无刷直流电机设有反馈电路，反馈电路将霍尔信号送入转子位置传感器，转子位置传感器将霍尔信号解析为电机转子的位置信号和速度信号后分别送到DSP控制器内的参考电流发生器和速度比较器中，参考电流发生器将电流信号送入多路乘法器，速度比较器将速度信号送入FSMC控制器中构成闭环控制系统。

一种电动自行车智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、电动自行车启动并初始化；

S2、主控制系统进行故障检测并判断故障等级；

S3、检测转把信号识别启动模式，通过模糊滑模控制器对转把信号的处理运算并结合专家知识库将模糊化参数与滑动模态结合，利用FSMC将模糊控制和传统的滑模控制相结合，将切换函数模糊化为单吊项；

S4、采用Larsen的积模糊蕴含规则确定控制规则，对模糊后的启动信号进行控制转化；

S5、采用隶属度函数加权平均判决法进行非模糊化决策，将模糊量化为精确量，将控制转化后的模糊信号转变为精确量，并反馈给控制器。

可选的，步骤S2中，运行故障时将触发警报并通过ARM控制器将故障详细信息通过无线通讯芯片和智能手机之间的通讯功能传达至手机端，涉及不妨碍正常运行的电子设备故障时，自动实现故障隔离并发送故障信息至智能终端。

可选的，步骤S3具体为：

根据非线性系统确定模糊滑模控制器滑模面公式如下：

s(t)＝c₁e₁+…c_n-1e_n-1+e_n＝0

其中，s(t)为滑模切换面函数，表示n-1个i相加的和，是f(x,t)的估计值，Δf(x,t)是模型的不确定性；

由滑模控制可知，欲使滑动模态存在且可达，则当s＞0时，当s＜0时，之后，利用模糊集理论来确定来使控制信号平滑，选取正常数φ将切换函数s进行规范化，假设模糊控制器的输入如下：

其中，为模糊控制器的输出。

可选的，步骤S4中，采用Larsen的积模糊蕴含规则具体如下：

定义模糊控制器的输入和模糊控制器的输出的语言值为：负大，负中，零，正中，正大；定义和的模糊集合和如下：

定义模糊控制规则如下：

其中，i＝-2,-1,0,1,2；

导入专家知识库，设控制规则，参数规则集表示如下：

其中，i＝1,2,…,n，r_i表示第i条规则，k_i表示专家知识表达，T_i表示规则产生的结果输出，P_i表示规则所选用的数学模型，F_i表示广义上的知识模型算子；

按定义归纳控制规则，对于常数R，M_1-6,ε_1-2,a_1-3,b_1-3参数均根据要求的性能指标和专家理论知识和经验确定，并在调试过程中修改，以达到期望值：

其中，i＝-2,…,2；

对模糊蕴含运算采用Larsen的积运算规则：

其中，i＝-2,…,2

总的模糊规则对应的模糊关系如下：

可选的，步骤S5中，采用隶属度函数加权平均判决法将模糊量化为精确输出量，具体如下：

其中，μ为变结构控制率，n为取值模糊量的个数。

进一步的，在行驶过程中，通过传感器对行驶工况进行实时速度监测和转矩检测，并通过FSMC控制器实现不同工况不同函数之间的转换；

电机在运行过程中，检测蓄电池容量状态及内部线路短路或者外部控制线路短路造成的电流过大故障并通过FSMC控制器进行自保护；

充电模式状态下，FSMC控制器实现自定时功能与电源适配器自适应功能，并通过与智能终端的无线通讯发送实时电量信息。

进一步的，所述控制方法还包括防盗功能，具体为：

通过FSMC控制器及传感器检测电源锁，车轮锁，转把，座椅部位，采用报警器，并通过控制器的模糊化控制对不同警报等级进行不同大小的电流输出，产生依次渐进递增的警报声，对最高等级警报触发时触动语音播报并通过无线通讯向智能终端发送报警信号提醒车主。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种电动自行车智能控制系统，电机单元由无刷直流电机、电流传感器和转子位置传感器部分组成，可以随时调整传感器的的检测位置以适应不同控制策略的应用；控制单元采用“DSP+ARM”的架构，能够实现故障隔离、容错控制策略等功能，并完成处理器之间、处理器与上位机之间的通讯，提升电动自行车的智能化程度以及完成与车主的即时信息传递功能；功率单元设置外围保护电路加强系统的安全性，并通过传感器实时监测电压温度电流等信号，全面保障电路安全。

进一步的，控制单元采用DSP控制器与ARM控制器相结合，在对电机的控制有较高要求的生产中，它具有性能可靠和高速数据处理能力。并且该控制单元既发挥了DSP对高速数据交换和数字信号处理快的能力，又发挥了ARM高稳定性能和强大的任务管理的优点。

进一步的，本发明采用无刷直流电机电机驱动，相比于普通交流电机，其效率高，寿命长，并且转速快，电磁噪音小。在无刷直流电机设置反馈电路，将速度信号与参考信号相比较，减少速度误差，有利于电动自行车快速平稳的启动和加速。

本发明还公开了一种电动自行车智能控制系统的控制方法，将模糊控制和滑模控制二者的优点相结合；将滑动模态的概念引入到模糊控制器的设计中，用滑模控制的到达条件来系统地决定模糊控制的规则，可以让模糊控制系统的动态行为被人为定义的滑动面标明和支配，并且通过将系统的状态变量与一个滑动变量相联系，可将MIS0模糊控制器转化为一个SIS0模糊控制器，从而降低了输入空间的维数和模糊规则的数量，其不依赖系统的模型，保持了常规模糊控制的优点，同时FMSC又可以减弱单纯滑动模态控制系统存在的抖振，保证了系统的稳定性，同时也能避免器件本身在高温或低温环境下参数漂移及控制器总体设计功耗大导致某些器件局部温度过高而使器件本身进入保护状态而对电动车行驶造成的影响。

进一步的，FSMC将模糊控制与滑膜控制相结合，在保持滑模结构的优点前提下，用设计良好的模糊规则来柔化滑模控制信号，以此从根源上削弱抖振的影响。

进一步的，利用Larsen的积模糊蕴含规则确定控制规则，柔化滑模控制信号，并且推导出模糊控制器输出的解析表达式，有利于进一步的计算。

进一步的，采用隶属度加权平均判决法将模糊量化为输出量，既将定性的标准转换为定量的标准说明，也保证了数据的可靠性，从而精确输出。

进一步的，在电动车电机运行和行驶过程中，保护电路中的FSMC控制器会实时检测内部电路及蓄电池状态，在紧急情况下可封锁PWM输出，并且FSMC控制器可以快速实时检测速度与转矩，通过函数转换将实时显示速度。在充电过程中，FSMC控制器会实现智能定时充电，并将电量信息实时显示及发送，从而提高蓄电池寿命。FSMC控制器快速的中断处理能力能够满足发明的安全需求。

进一步的，在电动车防盗功能上，本发明将传感器置于电动车易感部位，有利于快速检测，并且该发明采用智能通信，必要时可将报警信号发给车主，从而大大提高防盗系数。

综上所述，本发明能够使电动车平稳行进，适应各种路况，并且具有极高的安全和防盗系数。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的系统总框图；

图2为本发明的硬件结构及控制原理图；

图3为本发明的实施流程图。

具体实施方式

请参阅图2，本发明提供了一种电动自行车智能控制系统，包括电机单元、控制单元和功率单元；

电机单元：由无刷直流电机、电流传感器和转子位置传感器部分组成。在仿真或硬件实验中，可以随时调整电流传感器的检测位置以适应不同控制策略的应用。

控制单元：属于弱电部分；采用“DSP+ARM”的架构，用于实现故障隔离、容错控制策略等功能，并完成处理器之间、处理器与上位机之间的通讯。

两个处理器的分工为：DSP负责电机常规双闭环控制、协调控制及容错控制策略、控制功率电路单元，实时将运行状态数据通过总线发送至ARM，并通过ARM读取上位机传来的指令；

DSP控制器用于当给定参考信号输入FSMC控制器，经FSMC整定后送入多路乘法器，多路乘法器经公式计算得到三个参考电流分量，三个参考电流分别与三个反馈电流经过电流比较器分别送入相应的电流控制器中，然后通过三相全桥逆变器驱动无刷直流电机，其中无刷直流电机设有电压反馈电路，通过电压反馈电路将霍尔信号送入转子位置传感器，转子位置传感器将霍尔信号解析为电机转子的位置信号和速度信号后分别送到参考电流发生器和速度比较器中，将参考电流发生器计算出来的电流信号送入多路乘法器中，将速度比较器计算出来的速度信号送入FSMC控制器中，从而构成闭环控制系统。

ARM则负责控制单元与上位机或通过无线通讯芯片和智能手机之间的通讯，并实现外接键盘/开关输入、液晶屏幕显示等功能，实现人机交互。

功率单元由功率器件模块(Switch Module)和驱动门电路(Drive Gates)、传感器及信号调理电路(包含电压、电流、温度采样)、外围保护电路(在故障状态下封锁PWM输出)、系统电源等多个部分组成，FSMC控制器经过多路乘法器后分三路分别与一个电流控制器的输入端连接，三路电流控制器的输出端分别与IGBT三相全桥逆变器的输入端连接，IGBT三相全桥逆变器的输出端与无刷直流电机连接；无刷直流电机连接转子位置传感器，转子位置传感器通过参考电流发生器与多路乘法器连接，通过速度比较器与FSMC控制器连接，如图2所示。

功率器件模块主要包括功率器件和外围电路，本发明使用的是Fairchild公司的SGH40N60UFDTU；驱动门电路是由驱动芯片及其外围电路构成的电路，这里的驱动芯片选择的是MC33153，信号调理电路是由LM358构成的电流放大电路用于实现电流采集，母线电压采集采用分压电阻电路实现；温度传感器采用集成数字温度传感器LMT01，外围保护电路是MC33153的7号引脚配合外接隔离光耦器件构成的电路，能够实现过流过压检测保护。

驱动电池为IGBT三相全桥逆变器供电，FSMC控制器通过多路乘法器控制电流控制器从而为逆变器输送电流信号，传感器一方面通过信号采集将电压，电流，温度信号传至信号调理电路生成电流信号反馈给多路乘法器来保证电路安全，另一方面通过采集转速信号生成电流信号并反馈给FSMC控制器进行调节。

请参阅图1，启动时首先进行故障检测，并将检测结果传递至转子位置传感器，转子位置传感器采用SS41F双极性霍尔传感器，转子位置传感器连接启动信号检测部分，转矩转速信号检测部分，对系统运行过程进行全面监测，通过转子位置传感器反馈出的电流信号传递至FSMC控制器(主控制器)，控制器通过控制算法传递出精确控制量，驱动电路运行并再次向传感器传递实时运行信号，同时通过ARM实现信息的人机交互。

本发明一种电动自行车智能控制方法，包括以下步骤：

S1、电动自行车启动并初始化；

S2、主控制系统进行故障检测并判断故障等级，涉及运行故障时将触发警报并通过ARM将故障详细信息通过无线通讯芯片和智能手机之间的通讯功能传达至手机端，涉及不妨碍正常运行的电子设备故障时，自动实现故障隔离并发送故障信息至智能终端；

S3、检测转把信号识别启动模式，通过FSMC控制器对信号进行处理达到稳定起步，其中通过模糊滑模控制器对转把信号的处理运算并结合专家知识库将模糊化参数与滑动模态结合，平滑控制信号，减少颤动，以达到稳定起步的目的；

S4、采用Larsen的积模糊蕴含规则；

S5、非模糊化决策采用隶属度函数加权平均判决法；

S6、行驶过程中，通过传感器对行驶工况进行实时的速度监测和转矩检测并通过FSMC控制器实现不同工况不同函数之间的转换，达到各种不同行驶工况平稳适应，及时转换的效果。运行中的控制器采用转速/电流双闭环控制系统，由于电流环存在，可以实现对电流的限幅，即可以保护电动车在处于各种正常运行情况下最大电流输出值不会超出设定的电流限幅值，实现自动限流，这样在任何运行情况下，蓄电池均不会出现超过设定值电流的放电过程，保证了蓄电池的安全。另外由于双闭环的配合作用，可以使电机实现最理想的启动过程和加速过程，使蓄电池的电流得到有效的利用，从而可以增加电动自行车的行驶里程；

S7、在电机运行过程中，检测蓄电池容量状态及内部线路短路或者外部控制线路短路造成的电流过大故障并通过FSMC控制器进行自保护，在保护时电路自动降低输出电流，以保护蓄电池的安全，此时电流约为0.3A，并随时检测输出端状态，当输出端故障排除后，控制器能自动恢复正常控制，具有自恢复功能，从而使控制器具有自保护能力，提高了控制器和蓄电池的安全程度，也提高了对电机本身故障的耐受程度；

S8、充电模式状态下，FSMC控制器实现自定时功能与电源适配器自适应功能，并通过与智能终端的无线通讯发送实时电量信息；

S9、防盗功能：通过FSMC控制器及传感器检测电源锁，车轮锁，转把，座椅等敏感部位，采用大分贝报警器，并通过控制器的模糊化控制对不同警报等级进行不同大小的电流输出，产生警报声依次渐进递增的效果，对最高等级警报触发时触动语音播报并通过无线通讯向智能终端发送报警信号提醒车主(①车轮锁被无解报警状态下打开，车座产生压力信号或者产生实时车速②电瓶锁无解报警状态下打开或者电瓶脱离原位)。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3，电动自行车系统模糊滑模控制策略研究：

利用FSMC将模糊控制和传统的滑模控制相结合，在模糊滑模控制器中用模糊控制的输出代替滑模控制中的符号项，平滑控制信号，从而抑制滑模控制系统中所固有的颤抖现象。具体实现是将切换函数模糊化为单吊项，采用Larsen的积模糊蕴含规则，非模糊化决策采用隶属度函数加权平均判决法，推导出模糊控制器输出的解析表达式，推导过程如下：

非线性系统如公式所示：

x⁽ⁿ⁾＝f(x,t)+d(x,t)+u

其中，x⁽ⁿ⁾是状态向量，f(x,t)是未知非线性函数，d(x,t)表示系统扰动，u表示控制输入。

其滑模面方程为：

s(t)＝c₁e₁+…c_n-1e_n-1+e_n＝0

其中，S(t)为滑模切换面函数，表示n-1个i相加的和，是f(x,t)的估计值，Δf(x,t)是模型的不确定性，u表示控制输入，e表示跟踪误差，d(x,t)表示系统扰动，其控制率为：

k(x,t)≥F(x,t)+D(x,t)+η

其中，η＞0，F(x,t),D(x,t)分别是|Δf(x,t)|和|Δd(x,t)|的上界函数，e＝x-x_d为跟踪误差，其中常数c₁,c₂…c_n-1满足霍尔维兹多项式。

由滑模控制可知，欲使滑动模态存在且可达，则所以有当s＞0时，当s＜0时，

之后，利用模糊集理论来确定来使控制信号平滑，选取正常数φ将切换函数s进行规范化，假设

其中，为模糊控制器的输入，为模糊控制器的输出，都表示模糊集合。

定义和的语言值为：负大(Negative Big)，负中(Negative Medium)，零(Zero)，正中(Positive Medium)，正大(Positive Big)；

定义和的模糊集合分别为和即

定义如下模糊控制规则：

导入专家知识库，设控制规则，参数规则集表示为：

其中，i＝1,2,…,n，r_i表示第i条规则，k_i表示专家知识表达，T_i表示规则产生的结果输出，P_i表示规则所选用的数学模型，F_i表示广义上的知识模型算子。

按定义归纳出如下控制规则：

Rule1:{e(t)＞M₁R}→u(t)＝u_max

Rule2:{e(t)≤-M₁R}→u(t)＝u_min

Rule3:

Rule4:

Rule5:

Rule6:

Rule7:

Rule8:

Rule22：

规则中，e(t)表示系统误差，表示误差变化率，对于常数R，M_1-6,ε_1-2,a_1-3,b_1-3等参数均根据要求的性能指标和专家理论知识和经验确定，并在调试过程中修改，以达到期望值。

其中，i＝-2,…,2

对模糊蕴含运算采用Larsen的积运算规则：

其中，i＝-2,…,2

于是总的模糊规则所对应的模糊关系为：

采用sup-min合成推理规则得：

其中，为模糊矩阵中的积；

将准确的输入s模糊化为单点模糊集合则：

则可以简化为：

其中，[]_max表示求模糊集的交集隶属度。

采用隶属度函数加权平均判决法将模糊量化为精确量：

则可计算出模糊控制的精确输出量u^*：

在传统的直流无刷电机控制技术基础上，设计的FSMC控制器替代传统的比例积分调节器。利用仿真技术测试提出的控制策略并进行理论分析。

基于MATLAB电动自行车控制系统通用仿真测试平台并进行仿真分析：

研究电动自行车和驱动电机数学模型，利用Matlab数值仿真软件建立电动自行车用无刷直流电机及其控制系统的通用仿真测试平台。该平台可以对不同工况、不同控制策略、不同类型逆变器时的系统稳态性能和瞬态性能仿真测试，为电动车FSMC控制系统的设计和分析提供有效的设计工具。

电动自行车控制系统硬件实验测试平台研制与调试：

设计电动自行车控制系统硬件实验测试平台。利用一部电动自行车作为研究对象。利用德州仪器公司高性能数字信号处理器TMS320F28335作为控制核心，IGBT智能功率模块作为逆变器功率开关器件设计电动自行车控制器。利用电动自行车原有锂电池、信号线路和传感器等进行功能调试和应用调试。在功能调试中，系统不同的硬件模块可以实现快速设置或替换其他同类型模块，可以对于不同工况、不同控制策略、不同类型逆变器的开展通用功能调试需求进行功能测试和应用测试。

最后分析改正策略研究中出现的问题并进行参数调整。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动自行车智能控制系统，其特征在于，包括电机单元、控制单元和功率单元；控制单元采用DSP+ARM架构，用于实现故障隔离、容错控制策略功能，并完成数据通讯；功率单元采用IGBT三相全桥逆变器，电机单元包括无刷直流电机、电流传感器和转子位置传感器；控制单元通过IGBT三相全桥逆变器与无刷直流电机连接，电流传感器和转子位置传感器用于采集无刷直流电机的信号并通过信号通讯接口与控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动自行车智能控制系统，其特征在于，控制单元包括DSP控制器和ARM控制器，DSP控制器包括FSMC控制器、多路乘法器、电流比较器和电流控制器，给定参考信号输入FSMC控制器，经FSMC控制器整定后送入多路乘法器，多路乘法器经计算得到三个参考电流分量，三个参考电流分别与三个反馈电流经过电流比较器分别送入相应的电流控制器中，然后通过IGBT三相全桥逆变器驱动无刷直流电机工作；

ARM控制器与上位机或远程终端连接并将获取的数据指令发送给DSP控制器，并通过外接键盘/开关输入、液晶屏幕显示实现人机交互。

3.根据权利要求2所述的一种电动自行车智能控制系统，其特征在于，无刷直流电机设有反馈电路，反馈电路将霍尔信号送入转子位置传感器，转子位置传感器将霍尔信号解析为电机转子的位置信号和速度信号后分别送到DSP控制器内的参考电流发生器和速度比较器中，参考电流发生器将电流信号送入多路乘法器，速度比较器将速度信号送入FSMC控制器中构成闭环控制系统。

4.一种控制权利要求1所述电动自行车智能控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电动自行车启动并初始化；

S2、主控制系统进行故障检测并判断故障等级；

S3、检测转把信号识别启动模式，通过模糊滑模控制器对转把信号的处理运算并结合专家知识库将模糊化参数与滑动模态结合，利用FSMC将模糊控制和传统的滑模控制相结合，将切换函数模糊化为单吊项；

S4、采用Larsen的积模糊蕴含规则确定控制规则，对模糊后的启动信号进行控制转化；

S5、采用隶属度函数加权平均判决法进行非模糊化决策，将模糊量化为精确量，将控制转化后的模糊信号转变为精确量，并反馈给控制器。

5.根据权利要求4所述的一种电动自行车智能控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S2中，运行故障时将触发警报并通过ARM控制器将故障详细信息通过无线通讯芯片和智能手机之间的通讯功能传达至手机端，涉及不妨碍正常运行的电子设备故障时，自动实现故障隔离并发送故障信息至智能终端。

6.根据权利要求4所述的一种电动自行车智能控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S3具体为：

根据非线性系统确定模糊滑模控制器滑模面公式如下：

s(t)＝c₁e₁+…c_n-1e_n-1+e_n＝0

其中，s(t)为滑模切换面函数，表示n-1个i相加的和，是f(x,t)的估计值，Δf(x,t)是模型的不确定性；

由滑模控制可知，欲使滑动模态存在且可达，则当s＞0时，当s＜0时，之后，利用模糊集理论来确定来使控制信号平滑，选取正常数φ将切换函数s进行规范化，假设模糊控制器的输入如下：

其中，为模糊控制器的输出。

7.根据权利要求4所述的一种电动自行车智能控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S4中，采用Larsen的积模糊蕴含规则具体如下：

定义模糊控制器的输入和模糊控制器的输出的语言值为：负大，负中，零，正中，正大；定义和的模糊集合和如下：

定义模糊控制规则如下：

其中，i＝-2,-1,0,1,2；

导入专家知识库，设控制规则，参数规则集表示如下：

其中，i＝1,2,…,n，r_i表示第i条规则，k_i表示专家知识表达，T_i表示规则产生的结果输出，P_i表示规则所选用的数学模型，F_i表示广义上的知识模型算子；

按定义归纳控制规则，对于常数R，M_1-6,ε_1-2,a_1-3,b_1-3参数均根据要求的性能指标和专家理论知识和经验确定，并在调试过程中修改，以达到期望值：

其中，i＝-2,…,2；

对模糊蕴含运算采用Larsen的积运算规则：

其中，i＝-2,…,2

总的模糊规则对应的模糊关系如下：

8.根据权利要求4所述的一种电动自行车智能控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S5中，采用隶属度函数加权平均判决法将模糊量化为精确输出量，具体如下：

其中，μ为变结构控制率，n为取值模糊量的个数。

9.根据权利要求4所述的一种电动自行车智能控制系统的控制方法，其特征在于，在行驶过程中，通过传感器对行驶工况进行实时速度监测和转矩检测，并通过FSMC控制器实现不同工况不同函数之间的转换；

电机在运行过程中，检测蓄电池容量状态及内部线路短路或者外部控制线路短路造成的电流过大故障并通过FSMC控制器进行自保护；

充电模式状态下，FSMC控制器实现自定时功能与电源适配器自适应功能，并通过与智能终端的无线通讯发送实时电量信息。

10.根据权利要求4所述的一种电动自行车智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括防盗功能，具体为：

通过FSMC控制器及传感器检测电源锁，车轮锁，转把，座椅部位，采用报警器，并通过控制器的模糊化控制对不同警报等级进行不同大小的电流输出，产生依次渐进递增的警报声，对最高等级警报触发时触动语音播报并通过无线通讯向智能终端发送报警信号提醒车主。