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水下自适应照明系统的设计

作者:时间:2010-01-11来源:网络收藏

位置型PID算法其控制规律为:

在计算机控制中,使用的是数字PID控制器。由式(5-2)可得到离散化的PID表达式为:

(5-3)

(5-4)

式中,k为采样序号,k=0,1,2…;P(k) 为第k次采样时刻的计算机输出值;E(k) 为第k次采样时刻输入的偏差值;E(k-1) 为第(k-1)次采样时刻输入的偏差值;KI为积分系数,KI=KpT/TI;KD为微分系数,KD=KpTD/T。

在计算机控制中,PID控制规律是用计算机程序来实现的,因此它的灵活性很大。一些原来在模拟PID控制器中无法实现的问题,在引入计算机以后,就可以得到解决,于是产生了一系列的改进算法,满足不同控制的需要。

在计算机控制系统中,为了避免系统控制动作的过于频繁,消除由于频繁动作所引起的振荡,可采用带死区的PID控制,相应的控制算式为:

(5-6)

式中,死区e0是一个可调的参数,其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若e0值太小,使控制动作过于频繁,达不到稳定被控对象的目的;若e0值太大,则系统将产生较大的滞后。此控制系统实际上是一个非线性系统。即当|e(k)|≤| e0|时,数字调节器输出为零;当|e(k)|>| e0|时,数字调节器有PID输出。

2.2.3 PID参数确定

对于一定的系统,合理PID参数的组并不唯一。满意的控制结果是相对于被控的对象和相应的控制系统而言,另外,PID各参数对控制质量的影响并不十分敏感,因此参数的选定没有统一的标准。由于无法获得LED面阵的精确数学模型,通过实验仿真,在进一步确定被控对象特性的基础之上,我们采取凑试法确定PID参数。

2.2.3自控制程序

系统控制算法选择位置式PID控制算法,并进行必要改良,加入带死区PID控制。算法流程如图4所示:


图4 算法流程图

3. 结论

2006年8月,系统在青岛帆船赛中成功通过预演试验。系统运行后,探测器传输回的视频亮暗均匀,视频比使用一般系统的视频图像质量高。同时使用照度计进行24小时长时间测试,反复测量结果证明,监测区域的光照度变化在预定值的±8%范围内,系统性能良好。


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