一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)為：光電轉(zhuǎn)換信號模塊、A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)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(fā)明采用現(xiàn)代模糊技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)，實現(xiàn)了對照明環(huán)境的光照度自適應(yīng)地調(diào)節(jié)到某一個設(shè)定的照度值；運用了采集光照信號的濾波算法，不會因外界的擾動產(chǎn)生錯誤的輸出，提高了抗干擾性；采用模糊智能PID調(diào)節(jié)算法，提高了調(diào)節(jié)精度，在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)能連續(xù)平滑的進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的步距小，無閃爍和跳躍，具有較高調(diào)節(jié)品質(zhì)；采用單片設(shè)計，所有功能模塊全部集成在一個芯片內(nèi)部，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功耗低、體積小、可靠性高的優(yōu)點，能使光源發(fā)光效能和節(jié)能效果達(dá)到最佳狀態(tài)。
【專利說明】一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燈光照明【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】 [0002]照明系統(tǒng)在我們身邊隨處可見，已經(jīng)成為人們不可或缺的生活用品。而我們?nèi)粘Ｓ玫降恼彰飨到y(tǒng)往往多是光源輸出恒定，不會隨外部環(huán)境光強的改變而改變光源的照度。這樣一方面在外部環(huán)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，需要保持一個恒定的光照度，這樣在恒定光照度的環(huán)境下工作、學(xué)習(xí)，眼睛不易疲勞，保護(hù)眼睛的同時提高了工作效率。
[0003]由于環(huán)境的光照度情況復(fù)雜，環(huán)境中存在諸多干擾因素，檢測到的信號含有無效成分，分析信號之前必須去除，而目前存在的恒光照明控制器沒有進(jìn)行無效信號的濾波，導(dǎo)致控制器的抗干擾性很差；另一方面目前的恒光控制器多是采用比較傳統(tǒng)的工業(yè)PID控制算法，傳統(tǒng)PID控制算法主要用于線性變量的控制，調(diào)節(jié)較為生硬，但是環(huán)境的光照度卻是由多種因素相互作用的結(jié)果，光照調(diào)節(jié)前必須進(jìn)行一定的智能化處理，單純的PID控制在調(diào)節(jié)過程中會出現(xiàn)光照的閃爍和跳躍，調(diào)節(jié)不連續(xù)平滑，控制效果不理想。
[0004]可見，目前現(xiàn)有的技術(shù)存在抗干擾性差，調(diào)節(jié)效果不理想等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的技術(shù)存在抗干擾性差，調(diào)節(jié)效果不理想的問題。
[0006]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，該基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)包括:光電轉(zhuǎn)換信號模塊、A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)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(zhuǎn)換信號模塊，用于檢測環(huán)境中的光強信號；
[0008]A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，與光電轉(zhuǎn)換信號模塊連接，用于將采集到環(huán)境中光強的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，并將電信號傳給數(shù)字濾波器模塊；
[0009]數(shù)字濾波器模塊，與A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊連接，接收來自A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的電信號，用于通過濾波算法進(jìn)行數(shù)字信號的濾波處理，并將處理后的信號傳給智能控制模塊；
[0010]智能控制模塊，與數(shù)字濾波器模塊連接，接收來自經(jīng)數(shù)字濾波器模塊濾波后的光照信號，用于將進(jìn)行濾波后的信號經(jīng)過模糊智能PID算法，計算得到相應(yīng)的控制輸出信號，并把輸出信號經(jīng)驅(qū)動控制電路控制調(diào)節(jié)光源的亮度；
[0011]控制信號輸出模塊，與智能控制模塊連接，用于把驅(qū)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(qū)動電路模塊的驅(qū)動信號，用于實現(xiàn)光源亮度的調(diào)節(jié)。
[0013]進(jìn)一步，該基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，可外接一個按鍵鍵盤或觸摸鍵盤及LCD顯示屏。[0014]進(jìn)一步，數(shù)字濾波器模塊采用光強信號的濾波處理算法。
[0015]進(jìn)一步，光強信號的濾波處理算法具體的方法為:
[0016]輸入數(shù)據(jù)的預(yù)處理，光電傳感器輸入的信號包括各種干擾和雜波信號，通過四階的巴特沃斯IIR數(shù)字濾波器將對人眼敏感的可見光分量信號過濾出來。
[0017]進(jìn)一步，四階的巴特沃斯IIR數(shù)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，采樣頻率為250kHz ；
[0018]四階濾波器的差分方程和系統(tǒng)函數(shù)分別為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，該基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)包括:光電轉(zhuǎn)換信號模塊、A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)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(zhuǎn)換信號模塊，用于檢測環(huán)境中的光強信號； A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，與光電轉(zhuǎn)換信號模塊連接，用于將采集到環(huán)境中光強的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，并將電信號傳給數(shù)字濾波器模塊； 數(shù)字濾波器模塊，與A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊連接，接收來自A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的電信號，用于通過濾波算法進(jìn)行數(shù)字信號的濾波處理，并將處理后的信號傳給智能控制模塊； 智能控制模塊，與數(shù)字濾波器模塊連接，接收來自經(jīng)數(shù)字濾波器模塊濾波后的光照信號，用于將進(jìn)行濾波后的信號經(jīng)過模糊智能PID算法，計算得到相應(yīng)的控制輸出信號，并把輸出信號經(jīng)驅(qū)動控制電路控制調(diào)節(jié)光源的亮度； 控制信號輸出模塊，與智能控制模塊連接，用于把驅(qū)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(qū)動電路模塊的驅(qū)動信號，用于實現(xiàn)光源亮度的調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，該基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，可外接一個按鍵鍵盤或觸摸鍵盤及LCD顯示屏。
3.如權(quán)利要求1所述的基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)字濾波器模塊采用光強信號的濾波處理算法。
4.如權(quán)利要求3所述的基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，光強信號的濾波處理算法具體的方法為: 輸入數(shù)據(jù)的預(yù)處理，光電傳感器輸入的信號包括各種干擾和雜波信號，通過四階的巴特沃斯IIR數(shù)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(quán)利要求4所述的基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，為此，四階的巴特沃斯IIR數(shù)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，采樣頻率為250kHz ； 四階濾波器的差分方程和系統(tǒng)函數(shù)分別為:
6.如權(quán)利要求1所述的基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，智能控制模塊采用控制光照度的模糊智能PID算法。
7.如權(quán)利要求6所述的基于模糊算法的恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，模糊智能PID算法具體的方法為: 步驟一，首先創(chuàng)建模糊控制規(guī)則表，根據(jù)檢測到得環(huán)境光照度設(shè)定值的變化，自動調(diào)整控制輸出值的基本論域，依據(jù)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(jìn)行調(diào)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(yīng)的模糊子集為:de/dt={NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，再根據(jù)模糊控制規(guī)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(shù)的在線模糊自整定值； 步驟二，智能PID算法的實現(xiàn)，控制器由模糊控制器和智能PID控制組成，設(shè)EO為控制閾值，當(dāng)Ie |>Ε0時，采用模糊控制器，當(dāng)偏差比較大時，采用模糊控制器有利于加快調(diào)節(jié)速度，系統(tǒng)響應(yīng)快，當(dāng)0〈 I e I <E0時，采用模糊智能自整定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(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)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