[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

摘要

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。

主权项

1.基于烟花算法‑自适应模糊PID的LED路灯智能控制方法，其特征在于：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；采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；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占空比信号后作为LED路灯调光电路的输入；利用烟花算法在线优化PID控制器参数K_p、K_i和K_d的初始值以及模糊控制器的隶属度函数参数：采用定义的目标函数f(t)计算适应值F，作为判断烟花算法当前输出参数好坏的唯一标准；按照烟花算法的优化机理不断调整被优化的参数值，经过优化后得出一组最优PID控制器的三个参数K_p、K_i和K_d初始值和模糊控制器的隶属度函数参数值，使优化后的目标函数f(t)的适应值F最小，实现动态调节LED路灯的输出功率；其中：