水下自適應照明系統的設計

2.1.2 控制電路

圖3 控制電路

電路的控制部分是自適應控制的核心部分，由單片機控制實現的，如圖3。單片機控制的是數字信號而光強的反饋信號和光源的驅動是模擬信號，所以須對信號進行A/D和D/A轉換。根據系統所需精度和轉換速度，A/D轉換選用AD574快速型12位逐次逼近式A/D轉換器，其轉換時間為15―35µs。D/A轉換選用DAC1232電流輸出型12位D/A轉換器。DAC1232的芯片內部沒有參考電壓基準源和輸出運算放大器，需要外接電壓基準源和信號放大電路。單片機對反饋回的亮度信號運用PID算法進行判斷，然后輸出相應的計算結果給DAC1232，放大電路對所得信號進行放大。

2.1.3功率放大電路

大洋處的海水對藍光的吸收最少，而海岸附近的海水對綠光的透射率最高，根據監測環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±15A，重要的是該芯片在設計中使用了氧化鈹（BeO）使其阻抗的溫度系數降為最低，這大大提高其熱穩定性，提高了系統光源的穩定性。

2.2軟件實現

2.2.1 PID算法

自適應控制的實現選擇PID算法。PID控制是最早發展起來的控制策略之一，其算法簡單、魯棒性好、可靠性高。PID控制器是一種線性控制器，它根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)構成控制偏差

（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算法適用于步進電機、多圈電位器等執行機構，只要求輸出一個增量信號。