[发明专利]灯联网协同照明控制方法

摘要

本发明为灯联网协同照明控制方法，其在灯具上设置由控制装置构成的智能体，若干灯具相互联通，并形成一个每个灯具皆具有智能体的灯联网，通过全局策略就以针对灯联网达到灯光照明的协同控制，甚至可以进行灯光的编队表演。

主权项

一种灯联网协同照明控制方法，其特征在于：包括如下步骤：1)在灯具上设置由控制装置构成的智能体，若干灯具相互联通，并形成一个每个灯具皆具有智能体的灯联网，在一个多智能体系统中的相互连接拓扑可以用一个图G＝(V,E,A)来描述，每个智能体可以被认为是图中的一个节点，并且两个智能体之间的信息流可以被看做图中节点间的一条有向路径；设由n个智能体构成的网络具有一个固定连接拓扑G＝(V,E,A)存在一个全局可达点，其带有通信延时的多智能体系统由二阶积分建模展示：ξ·i=ζiζ·i=ui,i∈N---(1-1)]]>其中ξi∈R2代表智能体i的位移，ζi∈R2代表它的速度，ui∈R2代表它的控制输入；2)采用指定位移向量的方法来描述平面中几何队形，该队形中每个智能体指向一个共同协调的结构；设时不变位移向量并直接扩展到时变情况，智能体属性如下：A)队形渐进收敛于平面内预先设定的几何队形，特点是B)速度渐进接近于设定的函数s(t):R→R2。对于系统(1‑1)，考虑到通信延时的编队控制的算法的一致性协议ui=s·(t)-γ(ζi(t)-s(t))-(Σi∈Niaij(ζi(t-τ)-ζj(t-τ))+γaij((ξi(t-τ)-ci*)-(ξj(t-τ)-cj*)))---(1-2)]]>其中γ>0,Ni代表智能体i的邻居，aij>0是图G＝(V,E,A)中A中的邻接元素，τ是通信延迟的统一形式；3)由(1‑2)可得到(1‑1)的闭环形式为：ξ·i=ζiζ·i=s·(t)-γ(ζi(t)-s(t))-(Σi∈Niaij(ζi(t-τ)-ζj(t-τ))+γaij((ξi(t-τ)-ci*)-(ξj(t-τ)-cj*)))---(1-3);]]>4)采取如下的变化形式：ζi‾(t)=ζi(t)-s(t)ξi‾(t)=ξi(t)-∫0ts(t)dt-ci*---(1-4)]]>因此，和的动态为ξi‾·=ζ‾ζi‾·=-γζi‾-(Σi∈Niaij(ζi‾(t-τ)-ζj‾(t-τ))+γaij((ξi‾(t-τ)-ci*)-(ξj‾(t-τ)-cj*)))---(1-5)]]>根据图G＝(V,E,A)的拉普拉斯矩阵Lg＝△‑A,上面的方程可以被写为ξi‾·=ζ‾ζi‾·=-γζi‾-(Lg⊗I2×2)ζ‾(t-τ)-γ(Lg⊗I2×2)ξ‾(t-τ)---(1-6)]]>其中代表Kronecker结果，和5)根据Kronecker结果的性质，令则L和Lg有相同的特征值；(1‑6)可以写成对上述方程进行s域变换，再化简得s2ξ‾(s)=-γsξ‾(s)-e-sτLsξ‾(s)-γe-sτLξ‾(s)]]>其中是的拉普拉斯变换；6)根据上式得到的特征方程det[(sI+γI)(sI+e‑sτL)]＝0  (1‑7)等同于det(sI+γI)＝0  (1‑8a)或者det(sI+e‑sτL)＝0  (1‑8b)明显地，(1‑8a)有s＝‑γ的根，其中γ>0；7)研究(1‑8b)的根：由G＝(V,E,A)有一个全局可达点，0是L的简单的特征值，得rank(L)＝n‑1,并且所有的其他特征值具有正实部。L的特征值为λi，i＝1,…,n并假设λ1＝0，Re(λi)>0,i＝2,…,n；那么(1‑8b)变为sΠi=2n(s+λie-sτ)=0---(1-9)]]>上式中有简单根s＝0；当s≠0时，有等式1+λie-sτs=0---(1-10)]]>令f(s)＝1+gi(s)，其中则有当ω∈(0,+∞),|gi(ω)|和arg(gi(ω))＝‑(π/2+ωτ‑arctan(Im(λi)/Re(λi)))都是单调递减的；其中arg(·)表示相位：gi(ω)第一次穿过负实轴在ωz1=1τ(π2+arctan(Im(λi)Re(λi)))]]>得|gi(ωz1)|=τ|λi|π2+arctan(Im(λi)Re(λi))]]>当ω∈(‑∞,0)，arg(gi(ω))＝π/2‑ωτ+arctan(Im(λi)/Re(λi))是单调递减的，|gi(ω)|是单调递增的：gi(ω)最后一次穿过负实轴在ωz2=1τ(arctan(Im(λi)Re(λi))-π2)]]>得|gi(ωz2)|=τ|λi|π2-arctan(Im(λi)Re(λi))]]>8)基于奈奎斯特稳定判据，当且仅当奈奎斯特曲线λie‑jωT/(jω)对于ω∈R不包围(‑1，j0)点时，f(s)＝0的根位于左半复域平面内。又根据穿过负实轴的情况，即要求|gi(ωc1)|<1和|，gi(ωc2)|<1得到：τ<mini∈N,λi≠01|λi|(π2-|arctan(Im(λi)Re(λi))|)---(1-11)]]>其中λi,i∈N，是L的特征值；9)当(1‑11)成立时，(1‑8b)的根都具有负实部除了一个根s＝0；又由于(1‑8a)的根s＝‑γ，γ>0，则有(1‑6)的根都具有负实部除了一个根s＝0；因此当(1‑11)成立时，系统(1‑5)中的状态收敛于一个稳定的状态，即和又根据(1‑4)可得limt→∞ξi(t)=c+ci*+∫0ts(t)dt,limt→∞ζi(t)=s(t),∀i∈N]]>进而，系统(1‑3)渐进取得预想的编队队形，编队速度渐进收敛于s(t)，即实现对多灯具构成的灯联网达到灯光照明的协同控制，甚至可以进行灯光的编队表演。