[发明专利]一种智能照明装置及照明控制方法

权利要求书

1.一种智能照明装置，其特征是：包括控制单元、智能开关和照明灯具，所述控制单元分别与智能开关和照明灯具连接；

所述控制单元包括主控制器、第一无线传输模块、电能测量模块、故障诊断模块和自动调光模块；所述主控制器分别与第一无线传输模块、电能测量模块、故障诊断模块和自动调光模块连接；所述自动调光模块包括自适应模糊PID控制器，所述自适应模糊PID控制器与照明灯具连接用于自动控制照明灯具的亮度；所述电能测量模块包括电能测量电路，通过串行接口与主控制器连接，电能测量电路与照明灯具连接用于实时检测照明灯具的用电情况；智能开关包括第一控制器、光照传感器和第二无线传输模块；所述第一控制器分别与光照传感器和第二无线传输模块连接，所述智能开关通过无线与控制单元连接；所述自适应模糊PID控制器以计算照度误差和照度误差变化率为输入值，PID控制器的PID参数修正量作为输出，采用自适应模糊PID算法获得自适应模糊PID控制器的PID参数修正量，具体为：

将照度误差和照度误差变化率模糊化输入至自适应模糊PID控制器；

合成推理法确定模糊规则，得到自适应模糊PID控制器的输入和PID控制参数的模糊关系；根据模糊关系和输入值获得模糊输出量；

采用最大隶属度法将模糊输出量进行求解，获得PID参数修正量；

合成推理法确定模糊规则步骤如下：

1)采集输入输出测量数据对：其中，输入测量数据对为：为照度误差e，为照度误差变化率ec，输出测量数据对为：为PID比例参数修正量ΔKp，为PID积分参数修正量ΔKi，为PID微分参数修正量ΔKd；

2)对输入测量数据对分别模糊化，获得与输入测量数据对的模糊值相对应的模糊子集；

对输出测量数据对分别模糊化，获得输出测量数据对的模糊值相对应的模糊子集；

3)对输入测量数据对的模糊子集、的模糊子集，输出测量数据的模糊子集、的模糊子集、的模糊子集，根据各自隶属度求模糊矢量；

4)计算输入测量数据对与的模糊关系；

5)计算输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系；计算输入测量数据与输出测量数据间的模糊关系；计算输入测量数据与输出测量数据间的模糊关系；

6)对计算获得的输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系分别进行“并”运算，输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系分别进行“并”运算，输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系分别进行“并”运算；

7)对步骤6)获得的所有模糊关系“并”运算的结果，选择适当的阈值λ∈[0,1]进行λ截集处理，即将模糊关系“并”运算结果中所有大于或者等于λ的元素记为1，小于λ的元素记为0，对元素为1的位置用该模糊关系“并”运算结果相对应的输出测量数据对模糊化后的模糊子集代替；

8)将步骤7)获得的所有λ截集处理后结果相叠加，得到总的模糊关系。

2.如权利要求1所述的一种智能照明装置，其特征是：智能开关还包括手动开关按钮、手自动切换按钮和显示器，所述第一控制器分别与手动开关按钮、手自动切换按钮和显示器连接；

或

智能开关还包括触摸显示器，所述触摸显示器与第一控制器连接，触摸显示器上设置手动开关按键和手自动切换按键。

3.如权利要求1所述的一种智能照明装置，其特征是：所述照明灯具包括相互连接的调光器和照明灯，所述照明灯为灯泡或者LED灯，所述调光器与自动调光模块连接。

4.如权利要求1所述的一种智能照明装置，其特征是：还包括远程终端，所述远程终端与控制单元通过无线连接，用于远程监控照明灯具的运行情况。

5.如权利要求4所述的一种智能照明装置，其特征是：所述远程终端为手机或者为监控电脑。

6.一种照明控制方法，其特征是，包括如下步骤：

设定照明环境的照度设定值，采集环境的实际照度值；

根据设定的照度设定值和实际照度值计算照度误差和照度误差变化率；

以计算照度误差和照度误差变化率为输入值，PID控制器的PID参数修正量作为输出，采用自适应模糊PID算法获得自适应模糊PID控制器的PID参数修正量，具体为：

将照度误差和照度误差变化率模糊化输入至自适应模糊PID控制器；

合成推理法确定模糊规则，得到自适应模糊PID控制器的输入和PID控制参数的模糊关系；合成推理法确定模糊规则步骤如下：

1)采集输入输出测量数据对：其中，输入测量数据对为：为照度误差e，为照度误差变化率ec，输出测量数据对为：为PID比例参数修正量ΔKp，为PID积分参数修正量ΔKi，为PID微分参数修正量ΔKd；

2)对输入测量数据对分别模糊化，获得与输入测量数据对的模糊值相对应的模糊子集；

对输出测量数据对分别模糊化，获得输出测量数据对的模糊值相对应的模糊子集；

3)对输入测量数据对的模糊子集、的模糊子集，输出测量数据的模糊子集、的模糊子集、的模糊子集，根据各自隶属度求模糊矢量；

4)计算输入测量数据对与的模糊关系；

5)计算输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系；计算输入测量数据与输出测量数据间的模糊关系；计算输入测量数据与输出测量数据间的模糊关系；

6)对计算获得的输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系分别进行“并”运算，输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系分别进行“并”运算，输入测量数据对与输出测量数据对间的模糊关系分别进行“并”运算；

7)对步骤6)获得的所有模糊关系“并”运算的结果，选择适当的阈值λ∈[0,1]进行λ截集处理，即将模糊关系“并”运算结果中所有大于或者等于λ的元素记为1，小于λ的元素记为0，对元素为1的位置用该模糊关系“并”运算结果相对应的输出测量数据对模糊化后的模糊子集代替；

8)将步骤7)获得的所有λ截集处理后结果相叠加，得到总的模糊关系；

根据模糊关系和输入值获得模糊输出量；

采用最大隶属度法将模糊输出量进行求解，获得PID参数修正量；

根据求解的PID参数修正量更改自适应PID控制器的控制参数；

根据输入值和更改后的PID控制器的控制参数获得实际输出量，根据实际输出量调节照明灯的亮度；

采集照明灯具的用电情况，根据用电情况确定照明故障；

或/和

采集照明灯具的用电情况，统计用电量。