水下自適應(yīng)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1.2 控制電路

圖3 控制電路

電路的控制部分是自適應(yīng)控制的核心部分，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，如圖3。單片機(jī)控制的是數(shù)字信號(hào)而光強(qiáng)的反饋信號(hào)和光源的驅(qū)動(dòng)是模擬信號(hào)，所以須對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換。根據(jù)系統(tǒng)所需精度和轉(zhuǎn)換速度，A/D轉(zhuǎn)換選用AD574快速型12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為15―35µs。D/A轉(zhuǎn)換選用DAC1232電流輸出型12位D/A轉(zhuǎn)換器。DAC1232的芯片內(nèi)部沒(méi)有參考電壓基準(zhǔn)源和輸出運(yùn)算放大器，需要外接電壓基準(zhǔn)源和信號(hào)放大電路。單片機(jī)對(duì)反饋回的亮度信號(hào)運(yùn)用PID算法進(jìn)行判斷，然后輸出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果給DAC1232，放大電路對(duì)所得信號(hào)進(jìn)行放大。

2.1.3功率放大電路

大洋處的海水對(duì)藍(lán)光的吸收最少，而海岸附近的海水對(duì)綠光的透射率最高，根據(jù)監(jiān)測(cè)環(huán)境光源采用高亮度綠色LED面陣光源，面陣的額度功率為192W，額定電壓為24V。光源亮暗的控制采用調(diào)流式。功放電路的功率放大器件選擇放大電流式功放器件PA12A。PA12A的供電電壓在±10―50V之間，最大輸出電流可達(dá)±15A，重要的是該芯片在設(shè)計(jì)中使用了氧化鈹（BeO）使其阻抗的溫度系數(shù)降為最低，這大大提高其熱穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)光源的穩(wěn)定性。

2.2軟件實(shí)現(xiàn)

2.2.1 PID算法

自適應(yīng)控制的實(shí)現(xiàn)選擇PID算法。PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高。PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差

（5-1）

PID控制算式的一般形式有兩種，一種是增量型PID控制算法，一種是位置型PID算法。增量型PID算法適用于步進(jìn)電機(jī)、多圈電位器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只要求輸出一個(gè)增量信號(hào)。