[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

权利要求书

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,…,w_n表示，其中w₁+w₂+…+w_n＝1，通过改变亮度百分比w₁,w₂,…,w_n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,...,a_n-1sinσ_n-1t]^T，其中，t为时间，系数a₁,a₂,…,a_n-1、频率参数σ₁,σ₂,…,σ_n-1，根据具体情况确定；

所述的输入向量W′为：

W′=w1′w2′...wn-1′=W^+S(t)=w^1w^2...w^n-1+a1sinσ1ta2sinσ2t...an-1sinσn-1t;]]>

(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,…,w_n]^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,…,w_n，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,…,w_n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,…,w_n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：

M(t)=[2a1sinσ1t,2a2sinσ2t,...,2an-1sinσn-1t]T;]]>

所述的总能耗E与扰动M(t)作用为M(t)·E，即：

M(t)·E=2a1sinσ1t2a2sinσ2t...2an-1sinσn-1tE;]]>

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N_ii、i行j列元素N_ij分别为：

Nii=16ai2(sin2(σit)-12),Nij=4aiajsin(σit)sin(σjt),(i≠j);]]>

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：

W^1=W^-KΔW′;]]>

然后将向量作为向量返回步骤(3)。