A bio-energetic model of cyclist for enhancing pedelec systems

Abstract

The paper presents a whole-body bio-energetic model of a cyclist which includes the mechanical dynamics of the bike. This model could be used to solve control-design problems for pedelec systems. The behavior of some physiological variables during cycling is reproduced by keeping an energy aware transfer flow. The modeling approach considers three main levels: i) physiological, ii) bio-mechanical and iii) pure-mechanical. Physical laws of energy/mass conservation were applied to simulate the ways in which energy is stored, transferred and dissipated at each level. A simulation example shows a scenario of a physiological test.

El artículo presenta un modelo bioenergético de cuerpo completo de un ciclista, que incluye la dinámica mecánica de la bicicleta. Este modelo podría utilizarse para resolver problemas de diseño de control para sistemas de pedelec. El comportamiento de algunas variables fisiológicas durante el ciclismo se reproduce manteniendo un flujo de transferencia consciente de la energía. El enfoque de modelado considera tres niveles principales: i) fisiológico, ii) biomecánico y iii) puramente mecánico. Se aplicaron las leyes físicas de conservación de la energía/masa para simular cómo se almacena, transfiere y disipa la energía en cada nivel. Un ejemplo de simulación muestra un escenario de una prueba fisiológica.