基于LonWorks的LED節(jié)能照明控制策略的研究

3.2　模糊推理

照度偏差函數(shù)E：

式中：θt(k)為外界環(huán)境的實際光照度;θ(k)為設(shè)定的光照度值。

照度偏差變化率函數(shù)EC：

式中：T為采樣周期。

e的基本論域為[0.500]，語言變量E的論域X=[NB,NS,Z,PS,PB];ec的基本論域為[-25,25]，語言變量EC的論域B=[NB,NS,Z,PS,PB];輸出函數(shù)eo的基本論域為[-1,1]，語言變量Eo的論域Z=[N,Z,P]。輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)均采用三角形，圖4所示為E，EC，Eo的隸屬度函數(shù)表。對于兩輸入單輸出的模糊控制模型而言，控制規(guī)則可以寫成：

模糊控制規(guī)則表如表1所示，模糊控制的空間分布如圖5所示。

3.3　仿真

以階躍輸入驗證該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，仿真結(jié)果如圖6所示，圖6中曲線1，2分別為未加模糊控制、加模糊控制的響應(yīng)曲線。圖6表明，加模糊控制后調(diào)節(jié)時間減少，能夠更快地達(dá)到平衡，整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定。

4　智能節(jié)點開發(fā)過程

智能節(jié)點是LonWorks網(wǎng)絡(luò)最基本的控制單元，上接LonWorks網(wǎng)絡(luò)，下接光照度傳感器和LED燈(執(zhí)行器)。為了獲得以及處理光照度傳感器采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)而對被控對象LED燈進(jìn)行控制，本文借助節(jié)點開發(fā)工具Node Builder對智能節(jié)點進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)過程為：利用Neuron C(一種以ANSI C為基礎(chǔ)的擴(kuò)展C語言)編寫相應(yīng)的控制程序，并將其存儲在神經(jīng)元芯片的程序存儲器中;將光照傳感器采集到的光照度作為輸入量，通過I/O接口，傳輸給神經(jīng)元芯片，調(diào)用存貯在芯片內(nèi)部的相應(yīng)程序?qū)λM(jìn)行處理，得到PWM 信號，經(jīng)過I/O接口輸出，將PWM 信號通過驅(qū)動電路作用到LED光源上，根據(jù)LED實際的亮度與當(dāng)時當(dāng)?shù)豅ED應(yīng)該具有亮度設(shè)定值之間的差值，調(diào)節(jié)PWM 信號的占空比，實現(xiàn)光源亮度的控制與調(diào)節(jié)，保證LED燈的光照度符合路人視覺要求;I/O同時輸出開關(guān)信號，控制LED光源的開啟與關(guān)閉;用雙絞線收發(fā)器實現(xiàn)了智能節(jié)點與LonWorks網(wǎng)絡(luò)的連接。智能節(jié)點的開發(fā)過程如圖7所示。

通過智能節(jié)點的開發(fā)，實現(xiàn)了對被控對象LED的直接控制和對LED燈光照度的調(diào)節(jié)，為路人提供了一種舒適的照明光照度。

5　網(wǎng)絡(luò)集成過程

為了實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、提高管理效率，本文借助了LonMark組網(wǎng)界面進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的集成。

整個過程為：LonWorks網(wǎng)絡(luò)中所有智能節(jié)點的地位是同等的，當(dāng)神經(jīng)元芯片的服務(wù)腳處于工作狀態(tài)時，LonMark組網(wǎng)界面中的智能節(jié)點被激活，它們按照LonTalk協(xié)議可以實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)傳輸，用戶通過LonMark中的Brower可以瀏覽到以列表形式存在的各智能節(jié)點狀態(tài)值;借助路由器完成LonTalk與TCP/IP之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了LON 與LAN 之間的網(wǎng)絡(luò)集成，LED燈的實時狀態(tài)值通過數(shù)據(jù)交換服務(wù)器(Lon DDEserver)可以實現(xiàn)與各功能模塊中相應(yīng)的控制變量進(jìn)行交換。整個網(wǎng)絡(luò)集成過程如圖8所示。通過網(wǎng)絡(luò)的集成，各功能模塊的功能可以通過LED燈現(xiàn)場實現(xiàn)，LED燈的控制變量的實時情況將通過監(jiān)控界面顯示給管理人員，同時管理人員可以通過在上位機(jī)上修改各功能模塊的控制變量，間接控制LED燈，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6　結(jié)論

綜合考慮了以往照明控制策略中由于開關(guān)燈不及時、場景照明不夠靈活而帶來能源浪費的問題，提出了一種基于LonWorks總線技術(shù)的LED照明控制策略。該策略借助組態(tài)王軟件，設(shè)計各功能模塊以及監(jiān)控界面，為照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)場景照明和遠(yuǎn)程監(jiān)控提供基礎(chǔ)，并在異常天氣模塊中引入模糊控制理論，有效地解決了由于外界光照度不穩(wěn)定而引起的在不準(zhǔn)確時間開關(guān)燈的問題;利用節(jié)點開發(fā)工具Node Builder，對智能節(jié)點進(jìn)行開發(fā)，解決了光照度傳感器和LED 燈到LON 的連接問題;在LonMark 界面內(nèi)，進(jìn)行LON與LAN的網(wǎng)絡(luò)集成，解決了LED燈的控制參數(shù)與各控制模塊中相應(yīng)的控制參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的問題。該策略實現(xiàn)了照明控制系統(tǒng)的模塊化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，在提高照明質(zhì)量和管理效率的同時達(dá)到了節(jié)能效果。

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