[发明专利]一种基于牛顿极值搜索算法的双闭环照明节能控制方法有效
申请号: | 201610346293.8 | 申请日: | 2016-05-23 |
公开(公告)号: | CN106028585B | 公开(公告)日: | 2018-03-09 |
发明(设计)人: | 殷春;程玉华;周士伟;吴姗姗;魏修岭;王伟;黄雪刚;白利兵;胡彬杨 | 申请(专利权)人: | 电子科技大学 |
主分类号: | H05B37/02 | 分类号: | H05B37/02 |
代理公司: | 成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220 | 代理人: | 温利平 |
地址: | 611731 四川省成*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 牛顿 极值 搜索 算法 闭环 照明 节能 控制 方法 | ||
1.一种基于牛顿极值搜索算法的双闭环照明节能控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、将用于照度控制区域照明的所有灯具划分为n组,且每组灯具亮度百分比用w1,w2,…,wn表示,其中w1+w2+…+wn=1,通过改变亮度百分比w1,w2,…,wn的值,可以进一步控制各组灯具之间的亮度;在照度控制区域安装一个光传感器,用于照度控制区域照度的采集;
(2)、设定照度控制区域的目标照度值,初始化每组灯具的亮度百分比为第n组用得到,所以在搜索算法循环的过程中只需要n-1项,构成向量
(3)、向量经过扰动S(t)的作用产生输入向量W′=[w′1,w′2,…,w′n-1]T;
所述的扰动S(t)为[a1sinσ1t,a2sinσ2t,...,an-1sinσn-1t]T,其中,t为时间,系数a1,a2,…,an-1、频率参数σ1,σ2,…,σn-1,根据具体情况确定;
所述的输入向量W′为:
(4)、将输入向量W′与亮度百分比的第n项w′n=1-w′1-w′2-…-w′n-1进行整合得到输入向量W=[w1,w2,…,wn]T,光传感器将照度控制区域的采集照度值通过I2C协议传入控制器,控制器通过串口将采集照度值数据传入到上位机;在上位机中,采集照度值与目标照度值做PID闭环控制,即目标照度值减去采集照度值,差值送入PID控制器中,PID控制器输出控制量,控制量作用于各组灯具的亮度百分比即w1,w2,…,wn,将作用后的结果通过串口输出传给控制器,然后对各组灯具亮暗程度进行控制;而当灯具的亮暗程度改变时,再通过光传感器对照度控制区域照度进行实时采集,再次进行PID闭环控制,不断减小采集照度值和目标照度值的差值,最终使采集照度值稳定在目标照度值;
(5)、计算每组灯具的能耗,然后求和,得到总能耗E′;对总能耗E′进行滤波,以滤去不稳定的波动,得到滤波后的总能耗E;
(6)、如果总能耗E与上一次得到的每组灯具的亮度百分比w1,w2,…,wn下的总能耗E0的差值ΔE,即|E-E0|小于设定的阈值,则结束,此时输出的每组灯具的亮度组合即亮度百分比w1,w2,…,wn为满足用户照度需求,同时能耗最小亮度组合;否则,进行步骤(7);
(7)、滤波后的总能耗E分别与扰动M(t)和N(t)作用,其中:
所述的扰动M(t)为:
所述的总能耗E与扰动M(t)作用为M(t)·E,即:
所述的扰动N(t)为一个(n-1)×(n-1)的矩阵,其中,i行i列元素Nii、i行j列元素Nij分别为:
所述的总能耗E与扰动N(t)作用为N(t)·E,即:
总能耗E与扰动N(t)作用后,其结果通过Riccati方程构造出Hessian矩阵H的逆矩阵的估计矩阵Γ,然后,将估计矩阵Γ乘以总能耗E与扰动M(t)作用后的结果,产生变量ΔW′;
(8)、将变量ΔW′乘以-K后积分,其中K为常系数,在向量处寻找到使能耗降低的下一个估计迭代点即向量即:
然后将向量作为向量返回步骤(3)。
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