[发明专利]基于变幅值变增益梯度极值搜索算法的照明节能控制方法

摘要

本发明公开了一种基于变幅值变增益梯度极值搜索算法的照明节能控制方法，通过PID闭环控制保持照度需求，同时又通过变幅值变增益梯度极值搜索算法，不断迭代快速寻找到照明系统能耗的最低值，并保持最低值稳定输出；在变幅值变增益梯度极值搜索算法中，引入一个正信号来改变扰动的幅值，这个信号先快速增大，以保证算法的精确度，然后减小，缩短了算法搜索所需的时间，此外引入另一个正信号来改变增益大小，使增益先增大后减小，增大时使算法的输出快速的向极值点靠近，减小时，使输出在极值点附近的抖颤度减小，这样既缩短了搜索时间，又减小了趋于稳定时的抖颤度。采用本发明可以提高梯度极值搜索算法的速度和准确度。

主权项

1.一种基于变幅值变增益梯度极值搜索算法的照明节能控制方法，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，且每组灯具亮度百分比用w₁,w₂,…,w_n表示，其中w₁+w₂+…+w_n＝1，通过改变亮度百分比w₁,w₂,…,w_n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，初始化每组灯具的亮度百分比为第n组构成向量初始化正信号r；(3)、向量经过扰动S(t)和信号r乘积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,...,a_n‑1sinσ_n‑1t]^T，其中，t为时间，系数a₁,a₂,…,a_n‑1、频率参数σ₁,σ₂,…,σ_n‑1根据具体情况确定；所述的输入向量W′为：(4)、将输入向量W′与亮度百分比的第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,…,w_n]^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亮度百分比即w₁,w₂,…,w_n，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′；(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,…,w_n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亮度百分比w₁,w₂,…,w_n为满足用户照度需求，同时能耗最低亮度组合；否则，进入步骤(7)；(7)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；滤波后的总能耗E经过一个低通滤波器后乘以增益p产生正信号r，其表达式为：其中，h₁是预设的常数，取值范围为h₁＞0；增益参数p的选择要求为令信号r为正信号；滤波后的总能耗E经过另一个低通滤波器后乘以增益q产生正信号r，其表达式为：其中，h₂是预设的常数，取值范围为h₂＞0；增益参数q的选择要求为令信号e为正信号；(8)、滤波后的总能耗E与扰动M(t)作用后与正信号e相乘，得到变量ΔW′＝eM(t)·E，其中：所述的扰动M(t)为：(9)、将变量ΔW′乘以‑K后积分，其中K为常系数，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：然后将向量作为向量返回步骤(3)。