一种基于牛顿极值搜索算法的双闭环照明节能控制方法技术

技术编号:13883557 阅读:92 留言:0更新日期:2016-10-23 17:16
本发明专利技术公开了一种基于牛顿极值搜索算法的双闭环照明节能控制方法,通过PID闭环控制保持照度需求,同时又通过牛顿极值搜索算法,不断迭代快速寻找到照明系统能耗的最小值,并保持最小值稳定输出,该控制应用在照明系统节能上有着重要的控制作用。针对照明能耗问题,最理想的情况是既保证区域照度需求又保持能耗降到最小值,本发明专利技术中,通过牛顿极值搜索控制算法来调节灯组(每组灯具)的分组情况即百分比,既保证了照度控制区域达到照度要求即目标照度值,同时照明系统能保持较低能耗稳定输出,即满足了用户的需求,又达到了节能的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于照明控制
,更为具体地讲,涉及一种满足照度需求同时降低能耗的控制方法,即基于将灯具分组后采用牛顿法进行极值搜索寻找其相对能耗最低的照明节能控制方法。
技术介绍
“节能也是生产力”,在满足日益增长的能源需求的基础上,如何最大限度的节约能源,达到能源利用最优,就显得尤为重要,这也是我国乃至当今世界普遍关心的主要问题之一。在照明领域,从节能的角度出发,就是满足照度需求同时降低能耗。在传统照明系统控制中,不能通过调节灯具照度来准确控制室内区域的照度,在电能使用上也存在许多浪费。而现有的照明系统,如申请人2015年11月09日申请,2016年01月27日公布、公布号为105282939A、名称为“一种节能照明控制方法及系统”的中国专利技术专利申请,能实现调节灯具照度从而满足用户的照度要求,但控制方法较复杂且能耗上也存在诸多浪费。同时,从控制方法来看,只是一种单闭环控制照度从而达到节能效果的方法。所以需要提出一种既能满足用户对照明系统的照度要求,又能通过多种方式节约能耗的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有照明节能控制方法的不足,提供一种基于牛顿极值搜索算法的双闭环照明节能控制方法,在满足用户照度需求的情况下,能快速稳定地寻找到能耗相对最低点为实现上述专利技术目的,本专利技术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,且每组灯具百分比用w1,w2,…,wn表示,其中w1+w2+…+wn=1,通过改变百分比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(估计)每组灯具的百分比为第n组我们用得到,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′=[w1′,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;所述的作用为: W ′ = w 1 ′ w 2 ′ . . . w n - 1 ′ = W ^ + S ( t ) = w ^ 1 w ^ 2 . . . w n - 1 + a 1 sinσ 1 t a 2 sinσ 2 t . . . a n - 1 sinσ 本文档来自技高网...
一种基于牛顿极值搜索算法的双闭环照明节能控制方法

【技术保护点】
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,且每组灯具百分比用w1,w2,…,wn表示,其中w1+w2+…+wn=1,通过改变百分比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(估计)每组灯具的百分比为第n组我们用得到,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;所述的作用为: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: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Nii、i行j列元素Nij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(常系数)后积分,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)。...

【技术特征摘要】
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,且每组灯具百分比用w1,w2,…,wn表示,其中w1+w2+…+wn=1,通过改变百分比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(估计)每组灯具的百分比为第n组我们用得到,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;所述的作用为: W ′ = w 1 ′ w 2 ′ . . . w n - 1 ′ = W ^ + S ( t ) = w ^ 1 w ^ 2 . . . w ^ n - 1 + a 1 sinσ 1 t a 2 sinσ 2 t . . . a n - 1 sinσ n - 1 t ; ]]>(4)、将输入向量W′与百分比的第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...

【专利技术属性】
技术研发人员: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
类型:发明
国别省市:四川;51

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1