一種基於模糊算法的恆光控制系統的製作方法
2023-04-23 21:14:26 2
一種基於模糊算法的恆光控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於模糊算法的恆光控制系統，該系統為：光電轉換信號模塊、A/D數字轉換模塊、數字濾波器模塊、控制信號輸出模塊、光源模塊、智能控制模塊；本發明採用現代模糊技術和數位訊號處理技術，實現了對照明環境的光照度自適應地調節到某一個設定的照度值；運用了採集光照信號的濾波算法，不會因外界的擾動產生錯誤的輸出，提高了抗幹擾性；採用模糊智能PID調節算法，提高了調節精度，在調節範圍內能連續平滑的進行調節，調節的步距小，無閃爍和跳躍，具有較高調節品質；採用單片設計，所有功能模塊全部集成在一個晶片內部，結構簡單、成本低、功耗低、體積小、可靠性高的優點，能使光源發光效能和節能效果達到最佳狀態。
【專利說明】一種基於模糊算法的恆光控制系統【技術領域】
[0001]本發明屬於燈光照明【技術領域】，尤其涉及一種基於模糊算法的恆光控制系統。
【背景技術】 [0002]照明系統在我們身邊隨處可見，已經成為人們不可或缺的生活用品。而我們日常用到的照明系統往往多是光源輸出恆定，不會隨外部環境光強的改變而改變光源的照度。這樣一方面在外部環境光強較強時，造成光源的浪費；另一方面在某些特殊場合，如教室、辦公樓等，需要保持一個恆定的光照度，這樣在恆定光照度的環境下工作、學習，眼睛不易疲勞，保護眼睛的同時提高了工作效率。
[0003]由於環境的光照度情況複雜，環境中存在諸多幹擾因素，檢測到的信號含有無效成分，分析信號之前必須去除，而目前存在的恆光照明控制器沒有進行無效信號的濾波，導致控制器的抗幹擾性很差；另一方面目前的恆光控制器多是採用比較傳統的工業PID控制算法，傳統PID控制算法主要用於線性變量的控制，調節較為生硬，但是環境的光照度卻是由多種因素相互作用的結果，光照調節前必須進行一定的智能化處理，單純的PID控制在調節過程中會出現光照的閃爍和跳躍，調節不連續平滑，控制效果不理想。
[0004]可見，目前現有的技術存在抗幹擾性差，調節效果不理想等問題。
【發明內容】
[0005]本發明實施例的目的在於提供一種基於模糊算法的恆光控制系統，旨在解決現有的技術存在抗幹擾性差，調節效果不理想的問題。
[0006]本發明實施例是這樣實現的，一種基於模糊算法的恆光控制系統，該基於模糊算法的恆光控制系統包括:光電轉換信號模塊、A/D數字轉換模塊、數字濾波器模塊、控制信號輸出模塊、光源模塊、智能控制模塊；
[0007]光電轉換信號模塊，用於檢測環境中的光強信號；
[0008]A/D數字轉換模塊，與光電轉換信號模塊連接，用於將採集到環境中光強的模擬信號轉換為數字電信號，並將電信號傳給數字濾波器模塊；
[0009]數字濾波器模塊，與A/D數字轉換模塊連接，接收來自A/D數字轉換模塊的電信號，用於通過濾波算法進行數位訊號的濾波處理，並將處理後的信號傳給智能控制模塊；
[0010]智能控制模塊，與數字濾波器模塊連接，接收來自經數字濾波器模塊濾波後的光照信號，用於將進行濾波後的信號經過模糊智能PID算法，計算得到相應的控制輸出信號，並把輸出信號經驅動控制電路控制調節光源的亮度；
[0011]控制信號輸出模塊，與智能控制模塊連接，用於把驅動控制信號放大；
[0012]光源模塊，與控制信號輸出模塊連接，接收來自驅動電路模塊的驅動信號，用於實現光源亮度的調節。
[0013]進一步，該基於模糊算法的恆光控制系統，可外接一個按鍵鍵盤或觸摸鍵盤及LCD顯示屏。[0014]進一步，數字濾波器模塊採用光強信號的濾波處理算法。
[0015]進一步，光強信號的濾波處理算法具體的方法為:
[0016]輸入數據的預處理，光電傳感器輸入的信號包括各種幹擾和雜波信號，通過四階的巴特沃斯IIR數字濾波器將對人眼敏感的可見光分量信號過濾出來。
[0017]進一步，四階的巴特沃斯IIR數字濾波器，在通帶邊緣IkHz處的增益為_3dB，4kHz處的阻帶衰減為60dB，採樣頻率為250kHz ；
[0018]四階濾波器的差分方程和系統函數分別為:
【權利要求】
1.一種基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，該基於模糊算法的恆光控制系統包括:光電轉換信號模塊、A/D數字轉換模塊、數字濾波器模塊、控制信號輸出模塊、光源模塊、智能控制模塊； 光電轉換信號模塊，用於檢測環境中的光強信號； A/D數字轉換模塊，與光電轉換信號模塊連接，用於將採集到環境中光強的模擬信號轉換為數字電信號，並將電信號傳給數字濾波器模塊； 數字濾波器模塊，與A/D數字轉換模塊連接，接收來自A/D數字轉換模塊的電信號，用於通過濾波算法進行數位訊號的濾波處理，並將處理後的信號傳給智能控制模塊； 智能控制模塊，與數字濾波器模塊連接，接收來自經數字濾波器模塊濾波後的光照信號，用於將進行濾波後的信號經過模糊智能PID算法，計算得到相應的控制輸出信號，並把輸出信號經驅動控制電路控制調節光源的亮度； 控制信號輸出模塊，與智能控制模塊連接，用於把驅動控制信號放大； 光源模塊，與控制信號輸出模塊連接，接收來自驅動電路模塊的驅動信號，用於實現光源亮度的調節。
2.如權利要求1所述的基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，該基於模糊算法的恆光控制系統，可外接一個按鍵鍵盤或觸摸鍵盤及LCD顯示屏。
3.如權利要求1所述的基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，數字濾波器模塊採用光強信號的濾波處理算法。
4.如權利要求3所述的基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，光強信號的濾波處理算法具體的方法為: 輸入數據的預處理，光電傳感器輸入的信號包括各種幹擾和雜波信號，通過四階的巴特沃斯IIR數字濾波器將對人眼敏感的可見光分量信號過濾出來。
5.如權利要求4所述的基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，為此，四階的巴特沃斯IIR數字濾波器，在通帶邊緣IkHz處的增益為-3dB，4kHz處的阻帶衰減為60dB，採樣頻率為250kHz ； 四階濾波器的差分方程和系統函數分別為:
6.如權利要求1所述的基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，智能控制模塊採用控制光照度的模糊智能PID算法。
7.如權利要求6所述的基於模糊算法的恆光控制系統，其特徵在於，模糊智能PID算法具體的方法為: 步驟一，首先創建模糊控制規則表，根據檢測到得環境光照度設定值的變化，自動調整控制輸出值的基本論域，依據專家的知識庫選擇利用偏差e和偏差的變化(de/dt)來對控制輸出值的基本論域進行調整；偏差 e 和偏差變化(de/dt)的論域選為:e, de/dt= {-5, _4，_3，_2，_1，O，1，2，3，4，5}，相應的模糊子集為:de/dt={NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，再根據模糊控制規則表計算出PID的K1、Kp、Kd的模糊值，再利用解模糊算法即可得到PID參數的在線模糊自整定值； 步驟二，智能PID算法的實現，控制器由模糊控制器和智能PID控制組成，設EO為控制閾值，當Ie |>Ε0時，採用模糊控制器，當偏差比較大時，採用模糊控制器有利於加快調節速度，系統響應快，當0〈 I e I <E0時，採用模糊智能自整定PID控制，PID算法選擇位置式不完全微分形式:
【文檔編號】H05B37/02GK103619102SQ201310619004
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】劉宇紅, 李樂樂 申請人:江蘇新可耐光電科技股份有限公司