[發明專利]一種基于分數階牛頓算法的照明平臺最小能耗搜索方法

有效

• 申請號: 201710582133.8
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107329403B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 殷春;程玉華;胡彬楊;薛建宏;時曉宇;白利兵;陳凱
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 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

本發明公開了一種基于分數階牛頓算法的照明平臺最小能耗搜索方法，通過實時跟蹤所設照度值，使目標區域照度值穩定在所設照度值范圍內，再通過分數階牛頓極值搜索算法搜索到系統能耗的相對極小值，使燈具達到并保持相對最低能耗值的組合輸出，從而實現整個照明系統優化和節能。

技術領域

本發明屬于極值搜索技術領域，更為具體地講，涉及一種基于分數階牛頓 算法的照明平臺最小能耗搜索方法。

背景技術

對于半開放式區域，如普通房屋等，決定室內光照亮度的不僅有燈光照度， 還有外界光照的影響。一般情況下，用戶希望室內光照穩定在一個“舒適值”，而 普通燈具并不能根據外界光照的變化而調整自身的光照強度，此時就會出現兩 種情況，第一種是外部光照減弱，而室內燈組光照強度沒有增強，導致總體照 度達不到“舒適值”；第二種則是外部光照增強，室內燈組不能減弱照度，使用戶 覺得刺眼的同時，還造成了大量的資源浪費。這與當前國家號召的“節能減排” 是背道而馳的。

當前市面上也有可變光照值的燈具，但是功能單一或者不足，如只能實現 變光而不能進行能耗控制，能實現變光但光照變化不連續等。這些情況或多或 少都會造成能源的浪費和用戶舒適度的降低。而對于能耗控制，之前我們將整 數階牛頓極值搜索應用于該方面，但是由于其可控參數少，求導運算后的整數 階導數具有較強的局部性等缺陷，算法性能難以進一步提升。

在現有的技術中，采用PID控制算法和整數階牛頓極值搜索算法的雙閉環 控制系統，采用PID控制算法保證了目標區域照度值穩定在設定照度值附近， 實現了一定的節能，采用整數階牛頓極值搜索算法在滿足照度需求的情況下尋 找到系統能耗的極小值，并保持最小值穩定輸出，實現了二次節能，對于應用 在照明系統節能上有著重要的控制作用。

在上述發明中，對照明系統中的燈具進行分組控制，這有助于對照明系統 進行靈活控制，通過對燈具分組后采用整數階牛頓極值搜索算法尋找相對最低 能耗值的算法，對照明系統節能而言是一種新型且有效地控制方法。然而，采 用整數階牛頓極值搜索算法搜索最低能耗值時，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能耗的極小值， 實現整個照明系統優化和節能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于分數階牛頓算法的 照明平臺最小能耗搜索方法，通過控制不同燈組來實現對光照值的實時跟蹤， 同時結合基于分數階的牛頓極值搜索算法搜索系統最小能耗值并保持該值，從 而達到控光、控能耗的目的。

為實現上述發明目的，本發明一種基于分數階牛頓算法的照明平臺最小能 耗搜索方法，其特征在于，包括以下步驟：

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

(2)、設定照度控制區域的目標照度值，初始化每組燈具的電流分配系數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經過一個分數階高通濾波器濾除信號中的低頻 干擾η，產生新的信號E-η，即其中，s表示s域，q為分數階 的階次，且0＜q≤1，ω_h為分數階高通濾波器的截止頻率；

(4)、將信號E-η分成兩路，其中一路信號與擾動N(t)相乘，另一路信號 與擾動M(t)相乘；