[发明专利]一种基于照明平台的分数阶梯度极值搜索方法

说明书

本发明公开了一种基于照明平台的分数阶梯度极值搜索方法，通过实时跟踪所设照度值，使目标区域照度值稳定在所设照度值范围内，再通过分数阶梯度极值搜索控制算法搜索到系统能耗的相对极小值，使灯具达到并保持相对最低能耗值的组合输出，从而实现整个照明系统优化和节能。

技术领域

本发明属于极值搜索技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于照明平台的分数阶梯度极值搜索方法。

背景技术

据统计，全球能源耗用与日趋增的同时，电能消耗量也在随之攀升，其中单照明便占全球全年总用电量20％之高。显然，节约电能，降低电能的使用量是整个节能工程必不可少的一部分。本发明以更好的节能为出发点，以实现在照明系统中能最大限度的降低能耗。

在现有的技术中，采用PID控制算法和基于梯度的极值搜索算法的双闭环控制系统，采用PID控制算法保证了目标区域照度值稳定在设定照度值附近，实现了一定的节能，采用梯度极值搜索算法在满足照度需求的情况下寻找到系统能耗的极小值，并保持最小值稳定输出，实现了二次节能，对于应用在照明系统节能上有着重要的控制作用。

在上述发明中，对照明系统中的灯具进行分组控制，这有助于对照明系统进行灵活控制，通过对灯具分组后采用梯度极值搜索方法寻找相对最低能耗值的算法，对照明系统节能而言是一种新型且有效地控制方法。然而，采用梯度极值搜索最低能耗值时，其搜索的效率低，需要消耗大量时间，且搜索精确度不够准确，不能更快更准的寻找到系统能耗的极小值，实现整个照明系统优化和节能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于照明平台的分数阶梯度极值搜索方法，采用分数阶梯度极值搜索算法在满足照度需求的情况下，能更快更准的寻找到系统能耗的极小值，实现整个照明系统优化和节能。

为实现上述发明目的，本发明一种基于照明平台的分数阶梯度极值搜索方法，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，每组灯具的电流分配系数为ω，其中，ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,...,ω_n]^T，且通过改变电流分配系数ω的值来控制各组灯具的亮度；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，初始化每组灯具的电流分配系数计算出所有灯具的初始能耗E；

其中，I表示所有灯具的总电流，R_i表示第i组灯具的电阻值；

(3)、将初始能耗E经过一个分数阶高通滤波器滤除信号的直流分量γ，产生新的信号E-γ，即其中，s表示s域，q为分数阶的阶次，且0＜q≤1，ω_h为分数阶高通滤波器的截止频率；

(4)、将信号E-γ先经过扰动F(t)的作用后，再输入至一个频率为ω_l的分数阶低通滤波器产生出稳定的信号即

(5)、将信号通过一个分数阶积分器得到每组灯具的电流分配系数ω的估计值即其中，K为分数阶积分器增益；

(6)、将估计值与扰动W(t)作和后得到各组灯具的电流分配系数ω，即

(7)、利用步骤(6)得到的各组灯具的电流分配系数ω_i更新各组灯具的初始电流分配系数并按照步骤(2)所述方法计算本轮迭代的总能耗，判断本轮迭代的总能耗与上一轮迭代的总能耗的差值ΔE是否小于设定的阈值，如果小于阈值，则结束；否则返回步骤(3)，通过多次循环迭代，最终搜索到稳定的最小能耗值。

本发明的发明目的是这样实现的：