Optimisation de la production d’énergie alimentée par l’homme en utilisant la régression des processus gaussiens

Summary

Ce protocole optimise les systèmes de production d’électricité à propulsion humaine en utilisant la régression des procédés gaussiens pour atteindre une efficacité de 80 % à 90 % tout en maintenant la sécurité physiologique, fournissant des méthodes reproductibles pour convertir l’exercice en production d’énergie durable, en répondant à la fois aux défis du chômage et des énergies renouvelables.

Abstract

Ce protocole présente un cadre d’optimisation par régression de processus gaussienne (GPR) pour les systèmes de production d’électricité à propulsion humaine, afin de répondre simultanément au chômage technologique et aux besoins en énergies renouvelables. Sept participants ont réalisé 112 essais répartis sur 16 configurations combinant quatre tensions de batterie (12 V, 24 V, 36 V, 48 V) avec quatre charges électriques (10 W, 30 W, 50 W, 70 W) à l’aide d’un générateur de vélo stationnaire modifié. Le modèle GPR incorporait des noyaux exponentiels carrés de détermination automatique de la pertinence (ARD) pour cartographier la vitesse de pédalage, la pression, la tension et les paramètres de charge à l’efficacité de la génération tout en quantifiant l’incertitude de la prédiction. L’acquisition de données en temps réel à 2 Hz a capturé des paramètres mécaniques et électriques via des capteurs à effet Hall, des jauges de contrainte et des analyseurs de puissance avec des protocoles de communication Modbus. Le système optimisé a atteint une efficacité maximale théorique de 80 % à 90 % avec un coefficient de variation (CoV) inférieur à 15 %, contre une efficacité de 60 % à 70 % et une variabilité de 25 % à 35 % dans les systèmes commerciaux. Les prédictions GPR ont démontré R² = 0,713 avec une latence inférieure à 10 ms grâce à des techniques d’approximation clairsemées, permettant un contrôle en temps réel. Les paramètres opérationnels optimaux variaient systématiquement : les faibles charges nécessitaient 150 à 180 tours par minute (tr/min) à 50-70 N press, tandis que les charges plus élevées atteignaient un pic entre 100 et 120 tr/min avec 100-150 N press. La configuration 48 V a amélioré l’efficacité de 68 % par rapport à la référence à 12 V (mesuré comme l’indice d’efficacité relatif, REI, normalisé à la base = 100 %). La surveillance spécifique à chaque phase a identifié l’apparition de la fatigue à 35-40 minutes, déclenchant des ajustements de contrôle conscients du risque basés sur l’incertitude postérieure. Le protocole établit des méthodes quantitatives pour équilibrer la production d’énergie avec les contraintes physiologiques, fournissant un cadre reproductible pour déployer des systèmes à propulsion humaine dans les installations de fitness où le seuil de rentabilité se produit à 0,18 $/kWh de prix d’électricité.

Introduction

La convergence entre l’automatisation pilotée par l’intelligence artificielle et le changement climatique présente des défis sans précédent, nécessitant des solutions innovantes qui répondent à la fois au chômage technologique et aux transitions énergétiques durables. Les analyses empiriques prévoient 85 millions de déplacements d’emplois d’ici 2025, avec des emplois en informatique et en mathématiques augmentant le chômage de 2,8^{points de pourcentage 1}. Simultanément, les concentrations atmosphériques de CO₂ ont atteint 426,9 ppm en février 2025^, nécessitant une expansion urgente de la ....

Protocol

Cette étude a impliqué des tests d’exercice non invasifs à l’aide d’un vélo stationnaire et ne présentait que le risque minimal pour les participants. Tous les participants étaient des adultes en bonne santé bénévoles qui ont donné un consentement verbal éclairé après avoir reçu des informations détaillées sur les procédures expérimentales, leur droit de se retirer à tout moment et la confidentialité des données. Les procédures suivaient les principes éthiques de la Déclaration d’Helsinki pour la recherche impliquant des sujets humains.

1. Assemblage du HPEG

1. Assemblage de structure mécanique
   ....

Results

L’efficacité fait référence à l’efficacité de conversion thermodynamique (0-100 %). REI fait référence à l’indice d’efficacité relative, calculé comme (observé/base) x 100 %, qui peut dépasser 100 %. Pour comparer des paramètres hétérogènes, un indice d’efficacité relative est utilisé, calculé en divisant l’efficacité observée par une configuration de base fixe (12 V-70 W), mesurée selon le même pipeline. Ainsi, REI = 110 % désigne un gain de 10 % par rapport à la ligne de base, et non u.......

Discussion

La mise en œuvre réussie de l’optimisation basée sur GPR pour les systèmes HPEG dépend de manière cruciale de la précision du couplage mécanique et de l’efficacité^{de calcul 28}. La configuration uniquement sur jante s’est avérée essentielle, car les ensembles complets de roues ont dégradé l’efficacité de suivi de 35 % à 45 % grâce à des variations d’inertie^{rotationnelle 27}. La calibration de la tension de courroie à 350 ± 50N est apparue car.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Module de prise AC (GB/T chinois, type tableau)	10/16 A, cassette intégrée, volets de protection de l’enfance	Prise d’alimentation AC de bureau à cinq trous (noir) & nbsp ;	Wanyu
Courroie en V en polyuréthane réglable	Ceinture PU articulée de type ABCZM	Courroie en V universelle en polyuréthane articulée ABCZM (avec/sans montants) / &mdash ;
Clé à molette réglable	6 pouces, échelle laser	Clé à molette réglable de 6 pouces à mâchoire ouverte, poignée polie 250006 & nbsp ;	Ruineng
Alternateur, aimant permanent triphasé	300 W, 24 V (comme indiqué)	300&ndash ; Alternateur triphasé AC à aimant permanent de 400 W, 300 W 24 V  ;	Jiunian
Pack batteries, centrale électrique portable	Unité portable de grande capacité de 2400 W	Centrale de secours portable de 2400 W, stockage solaire multifonction / &mdash ;
Chaîne de vélo	1/2" et multipliés : 1/8", résistance à la traction de 920 kgf, limite d’allongement de 0,5 %	KMC X101
Ordinateur à vélo (sans fil)	Étanche, rétroéclairage nocturne, vitesse/compteur kilométrique	Ordinateur vélo sans fil à grand écran, étanche, rétroéclairage / &mdash ;
Entraînement de vélo (rouleau magnétique, pliant)	Résistance magnétique, volant moteur ventilé, boutons à double verrouillage	Entraînement à rouleaux magnétiques, pliable / & mdash ;
Vélo, route (700°C)	Jantes 700C, engrenages	700C Aero Road Bicycle, multi-vitesses & nbsp ;	Pour toujours, Yongjiu
Contrôleur de charge, MPPT (12/24 V)	Auto 12/24 V, 20 A (comme indiqué)	Contrôleur de charge solaire MPPT 12/24 V 20 A  ;	Lansheng
Capteur de courant, effet Hall	± ; 100A, 20mV/A et plusmn ; 0,5 %, BW=120kHz	ACS758LCB-100B
Diode (blocage) & mdash ; Vérifier l’appareil exact	Liste des mélanges Schottky diode / TRIAC bidirectionnel / IXFN132N50P3	IXFN132N50P3 (liste des revendications diode Schottky & TRIAC bidirectionnel) / &mdash ;
Diode, récupération ultrarapide	200V V_RRM, 30A I_F(AV), < 35 ns t_rr	RHRG30120
Ruban isolant (PVC)	Rouleau de 9 m	Ruban isolant ET6 9 m  ;	Bull
Charge électronique, programmable	200W continu, 0--500V, 0--120A	BK Precision 8500
Microcontrôleur, 32 bits	ARM Cortex-M4, 72 MHz, ADC@5MSPS 12 bits	STM32F334C8T6
MOSFET, canal P	RDS(ON)< 10m&Omega ;, 200V, -12A	IRFP9240
Multimètre, numérique	Rétroéclairé, protégé contre la surcharge	Multimètre numérique DEM23, rétroéclairé, anti-brûlure et nbsp ;	Delixi
Multimètre, précision	6,5 chiffres, précision DCV de 0,0035 %	Fluke 8845A	Coup de chance
Amplificateur opérationnel, quad	Rail-to-rail, Vos< GBW 2mV, 1 MHz	MCP6004
Générateur à aimant permanent	24V/300W, 12 polos, aimants NdFeB N42	YC-FD300
Disjoncteur réinitialisable (push-to-reset)	3&ndash ; Série 50 A (telle que listée)	Disjoncteur thermique réinitialisé série 88/98/AR 3&ndash ; 50 A  ;	Kuoyuh
Ensemble de tournevis (Phillips/plat)	6 et fois ; 100 mm, embouts magnétiques, en deux pièces	Ensemble de tournevis plats magnétiques 6 x 100 mm (2 pièces) & nbsp ;	Phillips
Logiciel, langage de programmation	Version 3.8, avec cadre GUI		Python
Bloc terminaux, monoposition (DIN/tableau)	IN-100BK, classe 130 A (comme indiqué dans la liste)	Bloc terminal DIN rail IN-100BK, position unique & nbsp ;	WeilianDun
Bloc terminaux, monoposition (DIN/tableau)	IN-411S, 60 Classe A (comme mentionné)	Bloc terminal DIN - IN-411S, position unique & nbsp ;	WeilianDun
Leviers de pneus (paire)	12 pouces (30 cm), 2 pièces	Leviers de pneus 12 pouces (paire) & nbsp ;	Chengzhou
Diode TVS	Serrage 135V, 1500W en crête, < Réponse 1ps	1.5KE100A
Connecteurs fils, sertissage rapide (bullet)	1.5&ndash ; 2,5 mm², nylon, bleu, 100 ensembles	Connecteurs fils à déconnexion rapide en bullet, bleus (100 ensembles) & nbsp ;	Gotoele
Décape/sertisseur à fils	7 pouces, multifonction	Décapeuse multifonction de 7 pouces DL902200  ;	Épicerie
Fil, silicone (12 AWG &asymp ; 3,4 mm² ;)	Isolation en silicone haute température, 1 m	Fil en silicone 12 AWG (&asymp ; 3,4 mm² ;) 1 m  ;	Lanjiang