本发明专利技术涉及多LED控制技术领域，具体涉及一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，该方法包括以下步骤：对多LED配合的控制系统进行伏安特性建模和分析，确定系统的阶数和性能要求；根据系统的阶数和性能要求，选择或设计相适应的控制器；利用数学软件模型工具，搭建基于控制器的多LED配合控制器的仿真系统，调整控制器的参数和策略，观察并评估仿真系统的响应和性能；根据仿真结果，选择或设计相适应的的硬件电路，实现基于的多LED配合控制器的实物系统，验证实物系统的可行性和稳定性。本发明专利技术的目的在于提供一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，解决了多LED配合控制系统抗干扰能力不足、稳定性较差的问题。稳定性较差的问题。稳定性较差的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种多LED配合控制系统的设计与控制方法
[0001]本专利技术涉及多LED控制
，具体涉及一种多LED配合控制系统的设计与控制方法。
技术介绍
[0002]LED作为第三代照明光源，具有工作电压低，耗电量小，发光效率高、寿命长等优点。LED是一个非线性器件，当LED导通时，只要LED上的电压发生微小变化，就会使电流过大导致LED器件发热损坏。LED的工作特性对其供电电源质量的依赖程度很大，因此实现一个高质量的供电电源对提高LED的照明质量、电能利用率、延长LED的使用寿命有着重要的意义。
[0003]供电电源的稳定性主要取决于LED驱动电路设计，恒流源驱动是最佳的LED驱动方式，采用恒流源驱动，LED上流过的电流将不受电压、环境温度变化，以及LED参数离散性的影响，从而能保持电流恒定，充分发挥LED的各种优良特性。但目前的多LED配合控制系统是一个多变量、非线性、强耦合的系统，在一些恶劣工况和交流系统中，内外部均具有较多的扰动，对系统复杂、工况多变的控制对象抗扰性能较差。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，解决了多LED配合控制系统抗干扰能力不足、稳定性较差的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，包括以下步骤：S100. 对多LED配合的控制系统进行伏安特性建模和分析，确定系统的阶数和性能要求；S200. 根据系统的阶数和性能要求，选择或设计相适应的ADRC控制器；S300. 利用数学软件模型工具，搭建基于ADRC控制器的多LED配合控制器的仿真系统，调整ADRC控制器的参数和策略，观察并评估仿真系统的响应和性能；S400. 根据仿真结果，选择或设计相适应的的硬件电路，实现基于ADRC的多LED配合控制器的实物系统，验证实物系统的可行性和稳定性；S500. 把实物系统与测试用的多个LED进行信号接通，进行模拟测试，当模拟测试合格后，执行步骤S600；S600. 把实物系统与实际使用的多个LED进行连接，实物系统根据指令保持多个LED按照所需模式进行工作，并在干扰信号出现时通过负反馈调节以快速消除干扰信号带来的干涉。
[0006]其中，所述阶数和性能要求包括吸桶阶数、状态变量、输入输出变量、参数以及扰动中的一种或多种。
[0007]其中，所述ADRC控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈器。
[0008]其中，在步骤C中，仿真系统可构建运行一阶伏安特性状态方程，一阶伏安特性状态方程的构建方法为：将数学模型中单个LED的伏安特性表现为:其中，V表示LED启动电压，V0表示LED正向电压，RS表示伏安曲线斜率，IF表示LED正向电流，T表示环境温度，VF/T表示LED正向电压的温度系数；数学模型中多个LED的伏安特性为将每个LED的伏安特性沿电压轴叠加，表现为：其中，IF1、IF2、
…
、IFN分别表示每个LED的正向电流；基于伏安特性的方程，获得多LED一阶伏安特性状态方程为：其中，dV/dt表示LED启动电压的变化率，dIF/dt表示LED正向电流的变化率，dT/dt表示环境温度的变化率。
[0009]其中，基于所述一阶伏安特性状态方程，仿真系统还可加入结电容、扩散电容的电容效应以及引线电感的电感效应以构建运行二阶伏安特性状态方程，二阶伏安特性状态方程的构建方法为：根据基尔霍夫定律，列出节点电压和支路电流的方程为：列出节点电压和支路电流的方程为：其中，L
’
表示LED的引线对电流变化的阻抗，I表示给LED提供的恒定电流值，CJ
’
表示LED的结区对电压变化的响应，CD
’
表示LED的扩散区对电压变化的响应；将上述两个方程转化为状态空间形式，获得多LED二阶伏安特性状态方程为：获得多LED二阶伏安特性状态方程为：。
[0010]其中，基于所述二阶伏安特性状态方程，设计线性跟踪微分器LTD，通过估计近似误差并在系统中补偿的方式设计二阶线性扩张状态观测器SLESO和线性状态误差反馈控制律LSEF，并为二阶线性扩张状态观测器SLESO和线性状态误差反馈控制律LSEF进行收敛性分析进而配置参数。
[0011]其中，将所述线性跟踪微分器LTD、二阶线性扩张状态观测器SLESO和线性状态误差反馈控制律LSEF组合为二阶线性自抗扰控制器SLADRC，通过所述二阶线性自抗扰控制器SLADRC控制所述实物系统的电流环，通过传统的PI控制器控制所述实物系统的正向电压，进而对LED进行控制。
[0012]其中，提供一测试装置，该测试装置具有外壳、亮度模拟器、LED亮度采集器、计时
器以及控制器，步骤S500具体包括S501. 把实物系统与多个LED均在测试装置的外壳内进行信号接通，随后开启控制器；S502. 通过控制器控制亮度模拟器模拟室内自然光亮度，随后通过控制系统控制多个LED工作；S503. LED亮度采集器采集多个LED的亮度并进行记录；S504. 控制器控制亮度模拟器进行亮度变化，通过计时器与LED亮度采集器配合采集多个LED亮度进行亮度变化所需的时间T；S505. 根据时间T对实物系统进行调整。
[0013]其中，所述测试装置还设有电流采集器和电压采集器，电流采集器与电压采集器均与控制器电连接，电流采集器与电压采集器用于试试监测各LED的电流电压数据。
[0014]其中，还包括步骤S506. 控制输入多个LED的电流电压信号发生变化，随后通过LED亮度采集器以及计时器采集LED亮度变化幅度以及恢复平稳所需的时间。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术的一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，基于多LED配合的控制系统进行建模和分析，在考虑系统的阶数和性能要求后，选择或设计相应的ADRC控制器进行一阶和二阶的抗干扰状态方程，有效提升了系统的抗扰动能力；同时能通过实时调整ADRC控制器的参数，使得系统获得更佳的稳定性。
附图说明
[0016]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例的多LED配合控制系统的设计与控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S100. 对多LED配合的控制系统进行伏安特性建模和分析，确定系统的阶数和性能要求；S200. 根据系统的阶数和性能要求，选择或设计相适应的ADRC控制器；S300. 利用数学软件模型工具，搭建基于ADRC控制器的多LED配合控制器的仿真系统，调整ADRC控制器的参数和策略，观察并评估仿真系统的响应和性能；S400. 根据仿真结果，选择或设计相适应的的硬件电路，实现基于ADRC的多LED配合控制器的实物系统；S500. 把实物系统与测试用的多个LED进行信号接通，进行模拟测试，当模拟测试合格后，执行步骤S600；S600. 把实物系统与实际使用的多个LED进行连接，实物系统根据指令保持多个LED按照所需模式进行工作，并在干扰信号出现时通过负反馈调节以快速消除干扰信号带来的干涉。2.根据权利要求1所述的一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，其特征在于，所述阶数和性能要求包括吸桶阶数、状态变量、输入输出变量、参数以及扰动中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，其特征在于，所述ADRC控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈器。4. 根据权利要求1所述的一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，其特征在于，在步骤C中，仿真系统可构建运行一阶伏安特性状态方程，一阶伏安特性状态方程的构建方法为：将数学模型中单个LED的伏安特性表现为:其中，V表示LED启动电压，V0表示LED正向电压，RS表示伏安曲线斜率，IF表示LED正向电流，T表示环境温度，VF/T表示LED正向电压的温度系数；数学模型中多个LED的伏安特性为将每个LED的伏安特性沿电压轴叠加，表现为：其中，IF1、IF2、
…
、IFN分别表示每个LED的正向电流；基于伏安特性的方程，获得多LED一阶伏安特性状态方程为：其中，dV/dt表示LED启动电压的变化率，dIF/dt表示LED正向电流的变化率，dT/dt表示环境温度的变化率。5.根据权利要求4所述的一种多LED配合控制系统的设计与控制方法，其特征在于，基于所述一阶伏安特性状态方程，仿真系统还可加入结电容、扩散电容的电容效应以及引线电感的电感效应以构建运行二阶伏安特性状态方程，二阶伏安特性状态方程的构建方法为：根据基尔霍夫定律，列出节点电压和支路电流的方程为：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：林启程，邱国梁，曾剑峰，唐勇，谭琪琪，
申请(专利权)人：永林电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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