一种基于多目标优化的室内照明设计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多目标优化的室内照明设计方法及系统，首先建立光学仿真模型，然后基于正交试验设计方法进行实验数据获取，再根据获取的实验数据建立预测模型，根据预测模型建立多目标优化模型，最后基于遗传算法对多目标优化模型进行求解。本发明专利技术的上述方法中，由于采用了正交试验设计方法，使得本发明专利技术无需进行全面试验即可得到准确的最优参数设计解集。而且，由于本发明专利技术选择遗传算法进行参数的优化，可快速计算得到多目标模型的最优解集。因此，本发明专利技术提供的基于正交试验、回归预测模型和遗传算法的优化框架，可化繁为简，快速筛选出最优的参数组合解集，大大提高设计与优化效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目标优化的室内照明设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及室内照明设计领域，特别是涉及一种基于多目标优化的室内照明设计方法及系统。

技术介绍

[0002]随着近年来社会经济和照明技术的发展，人们对于照明效果的高效、人性化、健康、安全的要求也越来越高。而且，在一些特殊的室内环境中，如飞机驾驶室、列车驾驶室和潜艇等狭窄空间，照明设计也变得更加复杂且困难。
[0003]通常而言，在这些室内环境中进行照明设计时，往往需要从多个维度或平面考虑，但是在优化不同目标时，不同目标间可能是矛盾的，一个目标的优化是以其他目标劣化为代价，因此很难出现唯一最优解。所以，在多个变量互相影响优化目标的仿真模型中，快速筛选出最优的参数组合解集，可大大提高设计与优化效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于多目标优化的室内照明设计方法及系统，能够在进行照明设计过程中，兼顾多个设计目标的同时，简单快速地输出最优的参数解集。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于多目标优化的室内照明设计方法，包括：
[0007]建立光学仿真模型；
[0008]根据设计标准和要求，设定优化目标和约束条件，并选取优化变量和水平，所述设计标准和要求为研究对象所属行业中的设计标准和要求，所述水平为所述优化变量的取值，所述优化目标为多个；
[0009]将所述优化变量和水平依据正交试验设计方法输入所述光学仿真模型中进行计算，得到正交试验表；/>[0010]根据所述正交试验表建立预测模型，所述预测模型的输入参数为所述优化变量，输出参数为优化目标和约束条件的参数值；
[0011]根据所述预测模型，建立多目标优化模型；
[0012]根据所述多目标优化模型，选择遗传算法对所述多目标优化模型进行求解，得到所述多目标优化模型的最优解集，所述最优解集作为设计人员进行照明设计时的参考。
[0013]本专利技术还提供一种基于多目标优化的室内照明设计系统，包括：
[0014]仿真模型建立模块，用于建立光学仿真模型；
[0015]设定和选取模块，用于根据设计标准和要求，设定优化目标和约束条件，并选取优化变量和水平，所述设计标准和要求为研究对象所属行业中的设计标准和要求，所述水平为所述优化变量的取值，所述优化目标为多个；
[0016]正交试验表获取模块，用于将所述优化变量和水平依据正交试验设计方法输入所述光学仿真模型中进行计算，得到正交试验表；
[0017]预测模型建立模块，用于根据所述正交试验表建立预测模型，所述预测模型的输入参数为所述优化变量，输出参数为优化目标和约束条件的参数值；
[0018]多目标优化模型建立模块，用于根据所述预测模型，建立多目标优化模型；
[0019]模型求解模块，用于根据所述多目标优化模型，选择遗传算法对所述多目标优化模型进行求解，得到所述多目标优化模型的最优解集，所述最优解集作为设计人员进行照明设计时的参考。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术提供的基于多目标优化的室内照明设计方法及系统系统，首先建立光学仿真模型，然后基于正交实验设计方法进行实验数据获取，再根据获取的实验数据建立预测模型，根据预测模型建立多目标优化模型，最后基于遗传算法对多目标优化模型进行求解。上述方法中，由于采用了正交试验设计方法，使得本专利技术无需进行全面试验即可得到准确的最优参数设计解集。而且，由于本专利技术选择遗传算法进行参数的优化，可快速计算得到多目标模型的最优解集。因此，本专利技术提供的基于正交试验、回归预测模型和遗传算法的优化框架，可化繁为简，快速筛选出最优的参数组合解集，大大提高设计与优化效率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1提供的基于多目标优化的室内照明设计方法流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例1提供的多层感知机模型结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例1提供的Pareto最优前沿示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例1提供的驾驶舱三维模型图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]本专利技术的目的是提供一种基于多目标优化的室内照明设计方法及系统，采用正交试验设计方法，使用本专利技术无需进行全面试验即可得到准确的最优参数设计解集。
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供一种基于多目标优化的室内照明设计方法，请参阅图1，包括：
[0032]S1、建立光学仿真模型。
[0033]可选的，所述S1具体包括：
[0034]S11、根据研究对象建立三维模型，其中研究对象指待进行照明设计的室内空间环
境。
[0035]S12、将所述三维模型导入光学仿真软件中进行光学仿真，得到光学仿真模型。
[0036]具体的，利用Dialux、Tracepro、ANSYS Speos等光学仿真软件进行光学仿真，首先可在Catia、Solidworks等建模软件中建立三维模型，其次将三维模型导入到光学仿真软件中，根据工程经验和相关标准，根据实际舱室的测试数据，进行材质、光源、接收面等光学仿真软件参数设定。
[0037]S2、根据设计标准和要求，设定优化目标和约束条件，并选取优化变量和水平。
[0038]根据研究对象所属行业中的相关标准和设计要求，设定优化目标和约束条件，选取优化变量，并确定优化变量的水平，优化变量的水平即优化变量的取值。
[0039]S3、将所述优化变量和水平依据正交试验设计方法输入所述光学仿真模型中进行计算，得到正交试验表。
[0040]其中，正交试验表作为后续机器学习预测模型的训练样本集。
[0041]S4、根据所述正交试验表建立预测模型，所述预测模型的输入参数为所述优化变量，输出参数为优化目标和约束条件的参数值。
[0042]根据正交试验表，将设计好的优化变量和水平逐一带入到步骤S1建立的光学仿真模型中，计算得到优化目标和约束条件参数值。
[0043]可选的，所述优化目标包括眩光、空间光分布等评价室内光环境的参数，所述约束条件包括眩光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标优化的室内照明设计方法，其特征在于，包括：建立光学仿真模型；根据设计标准和要求，设定优化目标和约束条件，并选取优化变量和水平，所述设计标准和要求为研究对象所属行业中的设计标准和要求，所述水平为所述优化变量的取值，所述优化目标为多个；将所述优化变量和所述水平依据正交试验设计方法输入所述光学仿真模型中进行计算，得到正交试验表；根据所述正交试验表建立预测模型，所述预测模型的输入参数为所述优化变量，输出参数为优化目标和约束条件的参数值；根据所述预测模型，建立多目标优化模型；根据所述多目标优化模型，选择遗传算法对所述多目标优化模型进行求解，得到所述多目标优化模型的最优解集，所述最优解集作为设计人员进行照明设计时的参考。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立光学仿真模型，具体包括：根据研究对象建立三维模型；将所述三维模型导入光学仿真软件中进行光学仿真，得到光学仿真模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多目标优化模型的公式包括：约束条件为：g
i
(x)≤0,i＝1,2,
…
,mh
j
(x)＝0,j＝1,2,
…
,k其中，g(x)为不等式约束，h(x)为等式约束，f
n
(x)为第n个优化目标，m为不等式约束个数，k为等式约束个数，i表示第i个不等式约束，j表示第j个不等式约束。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化目标，为评价室内光环境的参数，包括眩光和空间光分布。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件，为评价室...

【专利技术属性】
技术研发人员：林燕丹，魏良状，周莉，阮超，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：