[發(fā)明專利]一種基于照明平臺的分數(shù)階梯度極值搜索方法

有效

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• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107278000B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 程玉華;殷春;薛建宏;胡彬楊;張博;白利兵;陳凱
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種基于照明平臺的分數(shù)階梯度極值搜索方法，通過實時跟蹤所設照度值，使目標區(qū)域照度值穩(wěn)定在所設照度值范圍內(nèi)，再通過分數(shù)階梯度極值搜索控制算法搜索到系統(tǒng)能耗的相對極小值，使燈具達到并保持相對最低能耗值的組合輸出，從而實現(xiàn)整個照明系統(tǒng)優(yōu)化和節(jié)能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于極值搜索技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于照明平臺的分數(shù)階梯度極值搜索方法。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，全球能源耗用與日趨增的同時，電能消耗量也在隨之攀升，其中單照明便占全球全年總用電量20％之高。顯然，節(jié)約電能，降低電能的使用量是整個節(jié)能工程必不可少的一部分。本發(fā)明以更好的節(jié)能為出發(fā)點，以實現(xiàn)在照明系統(tǒng)中能最大限度的降低能耗。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，采用PID控制算法和基于梯度的極值搜索算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用PID控制算法保證了目標區(qū)域照度值穩(wěn)定在設定照度值附近，實現(xiàn)了一定的節(jié)能，采用梯度極值搜索算法在滿足照度需求的情況下尋找到系統(tǒng)能耗的極小值，并保持最小值穩(wěn)定輸出，實現(xiàn)了二次節(jié)能，對于應用在照明系統(tǒng)節(jié)能上有著重要的控制作用。

在上述發(fā)明中，對照明系統(tǒng)中的燈具進行分組控制，這有助于對照明系統(tǒng)進行靈活控制，通過對燈具分組后采用梯度極值搜索方法尋找相對最低能耗值的算法，對照明系統(tǒng)節(jié)能而言是一種新型且有效地控制方法。然而，采用梯度極值搜索最低能耗值時，其搜索的效率低，需要消耗大量時間，且搜索精確度不夠準確，不能更快更準的尋找到系統(tǒng)能耗的極小值，實現(xiàn)整個照明系統(tǒng)優(yōu)化和節(jié)能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于照明平臺的分數(shù)階梯度極值搜索方法，采用分數(shù)階梯度極值搜索算法在滿足照度需求的情況下，能更快更準的尋找到系統(tǒng)能耗的極小值，實現(xiàn)整個照明系統(tǒng)優(yōu)化和節(jié)能。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于照明平臺的分數(shù)階梯度極值搜索方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、將用于照度控制區(qū)域照明的所有燈具劃分為n組，每組燈具的電流分配系數(shù)為ω，其中，ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,...,ω_n]^T，且通過改變電流分配系數(shù)ω的值來控制各組燈具的亮度；在照度控制區(qū)域安裝一個光傳感器，用于照度控制區(qū)域照度的采集；

(2)、設定照度控制區(qū)域的目標照度值，初始化每組燈具的電流分配系數(shù)計算出所有燈具的初始能耗E；

其中，I表示所有燈具的總電流，R_i表示第i組燈具的電阻值；

(3)、將初始能耗E經(jīng)過一個分數(shù)階高通濾波器濾除信號的直流分量γ，產(chǎn)生新的信號E-γ，即其中，s表示s域，q為分數(shù)階的階次，且0＜q≤1，ω_h為分數(shù)階高通濾波器的截止頻率；

(4)、將信號E-γ先經(jīng)過擾動F(t)的作用后，再輸入至一個頻率為ω_l的分數(shù)階低通濾波器產(chǎn)生出穩(wěn)定的信號即

(5)、將信號通過一個分數(shù)階積分器得到每組燈具的電流分配系數(shù)ω的估計值即其中，K為分數(shù)階積分器增益；

(6)、將估計值與擾動W(t)作和后得到各組燈具的電流分配系數(shù)ω，即

(7)、利用步驟(6)得到的各組燈具的電流分配系數(shù)ω_i更新各組燈具的初始電流分配系數(shù)并按照步驟(2)所述方法計算本輪迭代的總能耗，判斷本輪迭代的總能耗與上一輪迭代的總能耗的差值ΔE是否小于設定的閾值，如果小于閾值，則結(jié)束；否則返回步驟(3)，通過多次循環(huán)迭代，最終搜索到穩(wěn)定的最小能耗值。

本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：