[发明专利]基于烟花算法-自适应模糊PID的LED路灯智能控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于烟花算法‑自适应模糊PID的LED路灯智能控制方法及装置，被控对象为傍晚至清晨期间城市道路支路或次干路上的LED路灯，采用自适应模糊PID算法，并用烟花算法在线优化PID控制器的初始参数和模糊控制器的隶属度函数参数；实时智能调整LED路灯的输出功率；本控制方法有机融合了模糊控制鲁棒性好和烟花算法优化能力强的优点，控制方式更加灵活稳定，无需依赖经验设置关键参数，通过对城市道路支路或次干路的路面照度进行智能调光，解决了现有城市道路路灯照明系统存在的智能化程度低和能源浪费大等不足；同时可有效降低城市道路照明能耗、提高路灯使用寿命，实现城市道路照明管理的自动化、智能化与网络化。

技术领域

本发明涉及智能路灯，尤其涉及一种基于烟花算法-自适应模糊PID的LED 路灯智能控制方法及装置。

背景技术

智慧城市建设既是现代信息技术发展的需要，也是实现城市可持续发展的需要。实施城市道路智慧照明是智慧城市建设的重要组成部分。智慧照明又叫智慧公共照明管理平台、智能路灯或智慧路灯，是通过应用先进、高效、可靠的电力线载波或无线通信技术等，对路灯进行远程集中控制与管理，具有根据路面的车辆实时信息和照度实时信息实现路灯亮度自动调节、远程照明控制和故障主动报警等功能。

城市道路路灯照明系统是与人们生活息息相关的重要公共基础设施，随着城市化进程的加快，照明设施的需求量和建设规模日益增大。现有城市道路路灯照明系统普遍存在智能化程度低、能源浪费大和管理维护成本高等问题。

发明内容

基于上述问题，本发明基于烟花算法-自适应模糊PID的LED路灯智能控制方法及装置，对象为傍晚至清晨期间城市道路支路(或次干路)上的LED路灯，通过实时智能调整LED路灯的输出功率，采用自适应模糊PID算法，并用烟花算法在线优化PID控制器的初始参数(K_p、K_i、和K_d)和模糊控制器的隶属度函数参数。本发明可有效降低城市道路照明能耗、提高路灯使用寿命，实现城市道路照明管理的自动化、智能化与网络化。实现LED路灯控制具体要求为：

1)傍晚环境照度小于201x时，启动照明系统；

2)清晨光照大于201x时，路灯自动关闭；

3)天黑时，无车通行情况下维持照度10lx，有车通行情况下维持照度20lx。

所采用的技术方案是：基于烟花算法-自适应模糊PID的LED路灯智能控制方法，根据路面的车辆实时信息和路面照度实时信息，采用模糊PID控制方式，并用烟花算法在线优化控制系统关键参数，动态调节LED路灯的输出功率；模糊PID控制系统包括模糊控制器和PID控制器；烟花算法在线优化PID控制器的初始参数和模糊控制器的隶属度函数参数；

根据路面车辆实时信息和路面照度实时信息，分析计算当前的路面期望照度值E_r(t)，路面期望照度值E_r(t)与路面照度实际值E_out(t)构成误差e(t)；即 e(t)＝E_r(t)-E_out(t)；

模糊控制器的输入量为误差e(t)和误差变化率ec(t)，经模糊化、模糊推理和解模糊化后得出输出量为ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d，用于对PID控制器的三个参数K_p、 K_i、和K_d进行自适应整定；

其中，误差变化率ec(t)，ec(t)＝de(t)/dt；

PID控制器的输入量为误差e(t)，输出量u(t)转换成PWM占空比后作为LED 路灯调光电路的输入；