基于模糊控制的混合调光控制系统及控制方法与流程

本发明涉及屏幕led照明领域，具体是基于模糊控制的混合调光控制系统及控制方法。

背景技术：

1、led屏幕是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红、绿、蓝三色小灯组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示大屏幕。led屏幕具有流动性、强制性、针对性、实效性等特点。led屏幕能够自制节目，即时播放，内容丰富。不仅仅有广告，还有节目。包括专题、专栏、综艺、动画、广播剧、电视剧，节目间隙插播广告。led屏幕主要安装在商场等人流量集中的地段，其中led全彩大屏幕更是安装在地标性地段，其传播效应更震撼、更具强制性。

2、现有的led屏幕的亮度都是事先设定好的，当led屏幕在周围环境的太暗或太亮时工作，容易引起反光、刺眼等不适，影响led屏幕的使用和观看效果，led屏幕不能根据现有的环境亮度来随时调节自身亮度，影响led屏幕的使用。

技术实现思路

1、对于现有存在的一些问题，本发明的目的在于提供基于模糊控制的混合调光控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于模糊控制的混合调光控制系统，包括环境亮度监测模块、模糊化模块、模糊推理机、联合决策模块、去模糊化模块、调光方式选择模块和模糊规则模块；

4、所述环境亮度监测模块输出端和模糊化模块输入端通信连接，模糊化模块输出端和模糊推理机输入端通信连接，模糊推理机输出端和联合决策模块输出端通信连接，联合决策模块输出端和去模糊化模块输入端通信连接，去模糊化模块输出端和调光方式选择模块通信连接，联合决策模块和模糊规则模块通信连接；

5、所述环境亮度监测模块包括芯片u1，芯片u1引脚3和电容c2一端连接，电容c2另一端接地；

6、所述芯片u1引脚3同时和光敏电阻n1、电阻r1一端连接，光敏电阻n1另一端接地，电阻r1另一端和电源端vcc连接；

7、所述芯片u1引脚8和电源端vcc连接，芯片u1引脚8和电容c1一端连接，电容c1另一端接地；

8、所述芯片u1引脚4接地；芯片u1引脚3和背光控制器p1引脚1连接；

9、所述背光控制器p1引脚4和电源端vcc连接，背光控制器p1引脚4和发光二极管d1正极、发光二极管d2正极连接；

10、所述发光二极管d1负极和电阻r3一端连接，电阻r3另一端和背光控制器p1引脚3连接，背光控制器p1引脚3接地；

11、所述发光二极管d2负极和电阻r4一端连接，电阻r4另一端和背光控制器p1引脚2连接，背光控制器p1引脚2和芯片u1引脚1连接，背光控制器p1引脚2和电阻r5一端连接，电阻r5另一端和背光控制器p1引脚4连接；

12、所述背光控制器p1引脚4和可调电阻r2一端固定端子连接，可调电阻r2另一端固定端子接地，可调电阻r2滑动端子和芯片u1引脚2连接。

13、作为本发明进一步的方案：所述芯片u1为双电压比较器集成电路lm393。

14、作为本发明进一步的方案：所述调光方式选择模块包括pid控制模块，pid控制模块包括dc调光单元和pwn调光pwn调光，dc调光单元用于通过调节led的功率来调节亮度，pwn调光单元用于通过调节led的亮灭时间来调节亮度。

15、基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其方法步骤如下：

16、s1、环境亮度监测模块采集屏幕周围环境亮度数值；

17、s2、模糊化模块通过选用三角形隶属函数对采集到的环境亮度数实现模糊化，环境亮度在[0，100]范围内分为两个模糊子集hd强模糊子集、wd弱模糊子集,并采用matlab进行仿真；

18、s3、模糊推理机确定屏幕的工作环境是高亮度环境或低亮度环境；

19、s4、联合决策模块和去模糊化模块根据模糊规则模块的标准，确定合适的调光方式；

20、s5、调光方式选择模块通过pid控制模块选择dc调光方式或pwn调光方式；

21、s6、dc调光单元或pwn调光单元控制dc调光方式或pwn调光方式对屏幕led进行调光。

22、作为本发明进一步的方案：步骤s2中的所述的环境亮度的的隶属函数表达式为：

23、

24、其中x为采集到的环境亮度数值，uhd为强模糊子集的电压值，uwd弱模糊子集的电压值。

25、作为本发明进一步的方案：步骤s4中的所述模糊规则设计标准为在高亮度环境时使用dc调光方式，在低亮度环境时使用pwn调光方式。

26、作为本发明进一步的方案：步骤s5中的所述的pid控制模块的控制公式为：

27、

28、作为本发明进一步的方案：步骤s5中的所述的pid控制模块的传递函数为：

29、

30、作为本发明进一步的方案：所述pid控制模块根据输入r(t)与输出c(t)构成偏差：e(t)＝r(t)-c(t)时需要使用偏差的积分(i)、比例(p)、微分(d)通过特定的线性组合构成的控制量。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明通过光照传感器采集环境亮度数据，使用模糊控制算法将屏幕环境分为高亮环境和低亮环境，根据不同的环境使用不同的调光方法。高亮度时使用dc调光，通过调节led工作功率来调节亮度，低亮度时通过pwn调光，在不改变功率情况下，通过控制屏幕在一定的频率上交替闪烁，从而调整亮度。通过pid控制去实现这两种调光方法，实现了屏幕在不同环境里使用最节能的方法进行亮度调节。

33、本发明模糊控制具有很好的鲁棒性和适应性，对于线性和非线性以及复杂的对象都能实现有效控制，此设计在屏幕亮度调节中，起着很大作用，在不同亮度环境中选用合适的调光方式，使整个屏幕更加的节能，避免了不必要的能源浪费。

技术特征：

1.基于模糊控制的混合调光控制系统，其特征在于，包括环境亮度监测模块、模糊化模块、模糊推理机、联合决策模块、去模糊化模块、调光方式选择模块和模糊规则模块；

2.根据权利要求1所述的基于模糊控制的混合调光控制系统，其特征在于，所述芯片u1为双电压比较器集成电路lm393。

3.根据权利要求2所述的基于模糊控制的混合调光控制系统，其特征在于，所述调光方式选择模块包括pid控制模块，pid控制模块包括dc调光单元和pwn调光pwn调光，dc调光单元用于通过调节led的功率来调节亮度，pwn调光单元用于通过调节led的亮灭时间来调节亮度。

4.权利要求1-3任一所述的基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其特征在于，其方法步骤如下：

5.根据权利要求4所述的基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，环境亮度的三角形隶属函数表达式为：

6.根据权利要求5所述的基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤s4中的模糊规则设计标准为在高亮度环境时使用dc调光方式，在低亮度环境时使用pwn调光方式。

7.根据权利要求5所述的基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤s5中的pid控制模块的控制公式为：

8.根据权利要求6所述的基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤s5中的pid控制模块的传递函数为：

9.根据权利要求6所述的基于模糊控制的混合调光控制系统的控制方法，其特征在于，所述pid控制模块根据输入r(t)与输出c(t)构成偏差：e(t)＝r(t)-c(t)时需要使用偏差的积分(i)、比例(p)、微分(d)通过特定的线性组合构成的控制量。

技术总结
本发明公开了基于模糊控制的混合调光控制系统及控制方法，属于LED照明领域，包括环境亮度监测模块、模糊化模块、模糊推理机、联合决策模块、去模糊化模块、调光方式选择模块和模糊规则模块；所述环境亮度监测模块和模糊化模块通信连接，模糊化模块和模糊推理机通信连接，模糊推理机和联合决策模块通信连接，联合决策模块和去模糊化模块通信连接，去模糊化模块和调光方式选择模块通信连接，联合决策模块和模糊规则模块通信连接。本发明通过光照传感器采集环境亮度数据，根据不同的环境使用不同的调光方法。实现了屏幕在不同环境里使用最节能的方法进行亮度调节，具有很好的鲁棒性和适应性，使整个屏幕更加的节能，避免了不必要的能源浪费。

技术研发人员：陈帅,靳彭,王科,李泉涌,彭友
受保护的技术使用者：安徽连达光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21