专利名称：：数码相机闪光灯电容充电控制方法
技术领域：
：本发明涉及一种数码相机应用控制方法，特别涉及一种数码相机闪光灯电容充电控制方法。
背景技术：
：在拍摄过程中，一般照片的成像质量与拍照物体以及其周围的背景亮度有很大的关系。当在夜间或室内拍照时，物体和背景亮度较低(与光线充足的情况相比)，所拍摄的相片很难达到理想的效果。为了弥补这一弊端，就要使用具有大光量和高色温的闪光，以照亮被摄物体及其周围背景，补充亮度的不足，保证相片的成像质量。为了产生高能闪光，目前相机一般都内置或外置闪光灯组件(通常为氙气灯组件)，并能在操作快门的瞬间发射闪光。相机闪光灯电容存储能量，并利用这种能量在拍照时产生闪光。由于相机是便携式产品，所以通常采用电池作为电源，电池在某一电压下将电能以输入充电电流的形式提供给升压变压器，经此变压器将3V输入电压转换成300V，为闪光灯电容器充电。随后，闪光灯电容将存储的能量提供给触发电路来产生触发电压，该触发电压使闪光管内部气体电离。当相机闪光管被触发时，闪光灯电容的电能通过闪光管产生很大的电流，使闪光管发光。目前，闪光灯电容充电通常采用集成IC来实现，IC内部包含MbS管开关，通过MOS管的开断过程实现闪光灯电容的充电，而其开关时序是由外接变压器原边峰值电流Iswlim的大小来确定。因此峰值电流的选iM"于电容充电过程起着至关重要的作用。虽然，目前充电集成IC具有多档峰值电流Iswlim的选择，但在实际应用时仍存在以下两种问题1、充分利用硬件提供的多档峰值电恭漠式选择，但由于充电时间较长以及控制方法选取不当，造成在一次充电过程中峰值电流在多个档位不停的切换，造成系统工作不稳定，产生超调或者过沖。2、只利用硬件提供的一档或两档峰值电流，此方法思路简单，对硬件要求也不高，便于实现；但此种方法不利于节省电量，尤其当电池电量不足时，为了达到相对较高的峰值电流，易造成电池电量消耗过快。因此，提供一种实用有效的数码相机闪光灯电容充电控制方法，是该领域当前急待解决的难题之一。
发明内容本发明的目的在于克服上述技术不足之处，提供一种数码相机闪光灯电容充电控制方法。模糊控制是一种非线性控制方法，适合于时变、非线性、强耦合系统。当前，模糊控制理论发展十分迅速，并在许多领域中获得了应用。模糊控制是人工智能控制的典型代表，它模仿人的思维逻辑，利用才莫糊数学的推理理论，对被控对象的运行规律(往往没有确切的数学模型)进行总结、抽象、组织，离线建立隶属函数数据库，将各种复杂的过程对象简单化。当在线运行时，利用控制器通过推理、量化运算得到具体的控制量。因此，将模糊控制应用于数码相机闪光灯电容的充电控制过程是可行的。为实现上述目的，本发明采用的模糊控制法实施步骤如下(1)将相机开机，并选择闪光模式；(2)按相机拍摄按钮的同时，DSP发出闪光充电使能信号；(3)对电池电压进行测量，并经A/D转换，视其是否大于最小充电电压，并且小于最大冲电电压，如果为N则结束充电，如果为Y则继续下一步；(4)将电池电压值以及电压变化值作为模糊控制器的输入，通过查询模糊控制表，来选择充电峰值电流，为主电容充电；(4.1)定义变量也就是决定程序被观察的状况及考虑控制的动作，在本系统控制问题上，输入变量选取电池电压的A/D采样值，记作E;以及电池电压的A/D采样值变化率，记作CE;输出控制变量则为变压器原边峰值电流，记作U;其中E、CE、U统称为模糊变量；(4.2)模糊化这部分的作用是将模糊变量的精确值进行处理，变成模糊控制器要求的输入值和输出值；也就是对模糊变量进行尺度变换，使其变换到各自的论域范围；然后进行模糊处理，并用相应的模糊集合表示；确定各输入、输出变量的基本论域及相应语言变量的论域和量化因子；设输入变量E的基本论域为[-Xe,Xe];选定输入变量E的论域为(-n,-n+1,……n-l,n};则输入变量E的量化因子为Ke=!式l为输入变量E选取8个语言值PB表示正大，PM表示正中，PS表示正小，PO表示正零，NO表示负零，NS表示负小，NM表示负中和NB表示负大；CE和U的设置参考E。(4.3)知识库知识库包括各语言变量的隶属度函数，尺度变换因子以及模糊空间的分级数等；确定各变量的隶属函数曲线用正态性模糊变量来描述控制活动的模糊概念，即采用正态分布函数<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式2其他来确定输入语言变量E、EC和输出语言U才莫糊子集的隶属函数；根据E、EC和U各自的论域范围，使用MATLAB软件选择输入变量的语言值PB，PM，PS，PO,NO,NS，NM和NB为正态分布，并均匀的布满整个论域范围；(4.4)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心；模糊推理过程是基于模糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来实现的；通it^f相机闪光充电回路充电原理的研究和总结，建立模糊控制规则表；模糊控制规则采用"IFAANDB，THENC"的经典控制语句；模糊控制规则为如果电压值E为PB，而电压变化值为PO，则峰值电流值U为PM;如果电压值E为NB，而电压变化值为NB,则峰值电流值U为NB;依次类推，可以得到一个8行8列的模糊控制规则表；(4.5)清晰化模糊控制器的推理输出，必须经过清晰化处理，才能去控制对象；清晰化的作用是将模糊的控制量变换成在论域范围的清晰量，最后将清晰量经尺度变化成实际的控制量，因此，清晰化是模糊推理控制器的重要功能；其中清晰化有几种方法，包括最大隶属度法、重心法、中位法；在本控制器中采用重心法来求取输出量的精确值；重心法也称力矩法；它是对模糊推理结果中所有元素求取重心元素的方法；重心法把^^糊量的重心元素作为清晰化之后得到的精确量u(k)，重心元素的求取/^式如式3所示朴"^r式3在上述离线计算的基础上，得出才莫糊判决后的清晰量u(k),^t人而生成一个13行13列的模糊查询表，并将其存放在相机存储器中；在实际控制过程时，只需在每一个控制周期中，将采集到的输入信号进行计算和处理，通过查表，即可得出输出所需控制量的值；(5)经电压反馈电路测量，看电容电压是否达到预定值；如果为Y，则结束充电；如果为N,则重复第三、四、五步。本发明的有益效果是本发明充分考虑现有技术中存在的两点弊端的前提下，在对充电峰值电流的选择上采用模糊控制算法。这样可兼顾充电时间和充电效率，从而在充电时间和充电效率上实现完美匹配，进一步节省电池电量。本发明根据相机电池电量及一次充电过程中电池电量的变化值来调整充电电流，避免一次充电过程中，峰值电流在多种模式下频繁切换，从而有效保证系统工作在相对稳定的状态，充分发挥数码相机闪光灯的作用。图l是数码相机闪光灯电容充电控制电路示意图1中1电池电源，2升压变压器，3MOS-FET,4二极管，5相机闪光灯电容。图2是确定输入语言变量E、EC和输出语言U才莫糊子集的隶属函数曲线图。图3是本发明实施方法流程图。具体实施例方式以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征详述如下参见图1，数码相机闪光灯电容充电过程一般采用FLY-BACK(反激)拓朴来实现，其原理主要是控制MOS—FET(3)的开断过程，实现电池(1)能量由变压器(2)原边向副边的传递。当开关导通时，电流从供电电源流入变压器原边，以^磁场能形式贮存。当原边峰值电流达到额定值后，开关断开，能量由变压器原边向副边转移，此时电流通过副边和校正二才及管(4)流出，对主电容(5)充电，变压器磁场能转化为电容电压。当电容达到规定值后，开关断开，整个充电过程停止。通常因为期望的充电电压很高，依靠一次充电过程达到期望的高电压，由能量守恒定律可知，贮存在变压器原边的能量较高，所以充电过程通常是一系列的电流脉冲。参见图3，一种数码相机闪光灯电容充电控制方法，其实施步骤如下(1)将相机开机，并选择闪光模式；(2)按相机拍摄^4丑的同时，DSP发出闪光充电使能信号；(3)对电池电压进行测量，并经A/D转换，视其是否大于最小充电电压，并且小于最大沖电电压，如果为N则结束充电，如果为Y则继续下一步；(4)将电池电压值以及电压变化值作为模糊控制器的输入，通过查询模糊控制表，来选择充电峰值电流，为主电容充电；(4.1)定义变量也就是决定程序被观察的状况及考虑控制的动作，在本系统控制问题上，输入变量选取电池电压的A/D采样值，记作E;以及电池电压的A/D釆样值变化率，记作CE;输出控制变量则为变压器原边峰值电流，记作U;其中E、CE、U统称为模糊变量；(4.2)模糊化这部分的作用是将模糊变量的精确值进行处理，变成模糊控制器要求的输入值和输出值；也就是对模糊变量进行尺度变换，使其变换到各自的论域范围；然后进行模糊处理，并用相应的模糊集合表示；确定各输入、输出变量的基本论域及相应语言变量的论域和量化因子；设输入变量E的基本论域为[-Xe,Xe〗；选定输入变量E的论域为(-n,-n+l，......n-l，n};则输入变量E的量化因子为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>为输入变量E选取8个语言值PB(正大)，PM(正中)，PS(正小)，PO(正零)，NO(负零)，NS(负小)，画(负中)和NB(负大)；CE和U的设置参考E。(4.3)知识库知识库包括各语言变量的隶属度函数，尺度变换因子以及模糊空间的分级数等；确定各变量的隶属函数曲线基于设计人员的实践经验，加上正态分布符合人们对事物判断所沿用的思维特点，用正态性模糊变量来描述控制活动的模糊概念是适宜的；所以本文采用正态分布函数<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>来确定输入语言变量E、EC和输出语言U模糊子集的隶属函数；根据E、EC和U各自的论域范围，使用MATLAB软件选择输入变量的语言值PB，PM,PS，PO,NO,NS,NM和NB为正态分布，并均匀的布满整个论域范围；参见图2。(4.4)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心；模糊推理过程是基于^^莫糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来实现的；通过对相机闪光充电回路充电原理的研究和总结，建立模糊控制规则表；模糊控制规则采用"IFAANDB,THENC"的经典控制语句；模糊控制规则为如果电压值E为PB，而电压变化值为PO，则峰值电流值U为PM;如果电压值E为NB，而电压变化值为NB,则峰值电流值U为NB;依次类推，可以得到一个8行8列的模糊控制规则表。(4.5)清晰化模糊控制器的推理输出，必须经过清晰化处理，才能去控制对象；清晰化的作用是将模糊的控制量变换成在论域范围的清晰量，最后将清晰量经尺度变化成实际的控制量，因此，清晰化是模糊推理控制器的重要功能；其中清晰化有几种方法，包括最大隶属度法、重心法、中位法；在本控制器中采用重心法来求取输出量的精确值；重心法也称力矩法；它是对模糊推理结果中所有元素求取重心元素的方法；重心法把模糊量的重心元素作为清晰化之后得到的精确量u(k)，重心元素的求取公式如式3所示式3在上述离线计算的基础上，得出模糊判决后的清晰量u(k)，从而生成一个13行13列的模糊查询表，并将其存放在相初^储器中；在实际控制过程时，只需在每一个控制周期中，将采集到的输入信号进行计算和处理，通过查表，即可得出输出所需控制量的值；模糊控制的组成核心是具有人工智能的模糊控制器，下面根据数码相机闪光充电回路的具体情况，对变压器原边峰值电流选择的模糊控制器进行设计，得出的模糊控制查询表如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表l(5)经电压反馈电路测量，看电容电压是否达到预定值；如果为Y，则结束充电；如果为N，则重复第三、四、五步。上述参照实施例对数码相机闪光灯电容充电控制方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。权利要求1、一种数码相机闪光灯电容充电控制方法，其特征在于实施步骤如下(1)将相机开机，并选择闪光模式；(2)按相机拍摄按钮的同时，DSP发出闪光充电使能信号；(3)对电池电压进行测量，并经A/D转换，视其是否大于最小充电电压，并且小于最大冲电电压，如果为N则结束充电，如果为Y则继续下一步；(4)将电池电压值以及电压变化值作为模糊控制器的输入，通过查询以下模糊控制表，来选择充电峰值电流，为主电容充电；(4.1)定义变量也就是决定程序被观察的状况及考虑控制的动作，在本系统控制问题上，输入变量选取电池电压的A/D采样值，记作E；以及电池电压的A/D采样值变化率，记作CE；输出控制变量则为变压器原边峰值电流，记作U；其中E、CE、U统称为模糊变量；(4.2)模糊化这部分的作用是将模糊变量的精确值进行处理，变成模糊控制器要求的输入值和输出值；也就是对模糊变量进行尺度变换，使其变换到各自的论域范围；然后进行模糊处理，并用相应的模糊集合表示；确定各输入、输出变量的基本论域及相应语言变量的论域和量化因子；设输入变量E的基本论域为[-Xe，Xe]；选定输入变量E的论域为{-n，-n+1，......n-1，n}；则输入变量E的量化因子为式1为输入变量E选取8个语言值PB表示正大，PM表示正中，PS表示正小，PO表示正零，NO表示负零，NS表示负小，NM表示负中和NB表示负大；CE和U的设置参考E；(4.3)知识库知识库包括各语言变量的隶属度函数，尺度变换因子以及模糊空间的分级数等；确定各变量的隶属函数曲线用正态性模糊变量来描述控制活动的模糊概念，即采用正态分布函数式2来确定输入语言变量E、EC和输出语言U模糊子集的隶属函数；根据E、EC和U各自的论域范围，使用MATLAB软件选择输入变量的语言值PB，PM，PS，PO，NO，NS，NM和NB为正态分布，并均匀的布满整个论域范围；(4.4)模糊推理模糊推理是模糊控制器的核心；模糊推理过程是基于模糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来实现的；通过对相机闪光充电回路充电原理的研究和总结，建立模糊控制规则表；模糊控制规则采用“IFAANDB，THENC”的经典控制语句；模糊控制规则为如果电压值E为PB，而电压变化值为PO，则峰值电流值U为PM；如果电压值E为NB，而电压变化值为NB，则峰值电流值U为NB；依次类推，可以得到一个8行8列的模糊控制规则表；(4.5)清晰化模糊控制器的推理输出，必须经过清晰化处理，才能去控制对象；清晰化的作用是将模糊的控制量变换成在论域范围的清晰量，最后将清晰量经尺度变化成实际的控制量，因此，清晰化是模糊推理控制器的重要功能；在本控制器中采用重心法来求取输出量的精确值；重心法也称力矩法；它是对模糊推理结果中所有元素求取重心元素的方法；重心法把模糊量的重心元素作为清晰化之后得到的精确量u(k)，重心元素的求取公式如式3所示式3在上述离线计算的基础上，得出模糊判决后的清晰量u(k)，从而生成一个13行13列的模糊查询表，并将其存放在相机存储器中；在实际控制过程时，只需在每一个控制周期中，将采集到的输入信号进行计算和处理，通过查表，即可得出输出所需控制量的值；(5)经电压反馈电路测量，看电容电压是否达到预定值；如果为Y，则结束充电；如果为N，则重复第三、四、五步。全文摘要本发明涉及一种数码相机闪光灯电容充电控制方法，步骤如下(1)将相机开机，并选择闪光模式；(2)按拍摄按钮的同时，DSP发出闪光充电使能信号；(3)对电池电压进行测量，并经A/D转换，视其是否大于最小充电电压，小于最大冲电电压，是则结束充电，否则继续下一步；(4)将电池电压值及电压变化值作为模糊控制器的输入，通过查询模糊控制表来选择充电峰值电流，为主电容充电；(5)经电压反馈电路测量，看电容电压是否达到预定值；是则结束充电；否则重复第三、四、五步。本发明采用模糊控制算法，根据相机电池电量及一次充电过程中电池电量的变化值来调整充电电流，从而在充电时间和充电效率上实现完美匹配，进一步节省电源电量。文档编号H05B41/32GK101546925SQ200910068718公开日2009年9月30日申请日期2009年4月30日优先权日2009年4月30日发明者曹再铉,王士超,郑龙周申请人:天津三星光电子有限公司