[发明专利]一种基于分数阶牛顿算法的照明平台最小能耗搜索方法

说明书

本发明公开了一种基于分数阶牛顿算法的照明平台最小能耗搜索方法，通过实时跟踪所设照度值，使目标区域照度值稳定在所设照度值范围内，再通过分数阶牛顿极值搜索算法搜索到系统能耗的相对极小值，使灯具达到并保持相对最低能耗值的组合输出，从而实现整个照明系统优化和节能。

技术领域

本发明属于极值搜索技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于分数阶牛顿 算法的照明平台最小能耗搜索方法。

背景技术

对于半开放式区域，如普通房屋等，决定室内光照亮度的不仅有灯光照度， 还有外界光照的影响。一般情况下，用户希望室内光照稳定在一个“舒适值”，而 普通灯具并不能根据外界光照的变化而调整自身的光照强度，此时就会出现两 种情况，第一种是外部光照减弱，而室内灯组光照强度没有增强，导致总体照 度达不到“舒适值”；第二种则是外部光照增强，室内灯组不能减弱照度，使用户 觉得刺眼的同时，还造成了大量的资源浪费。这与当前国家号召的“节能减排” 是背道而驰的。

当前市面上也有可变光照值的灯具，但是功能单一或者不足，如只能实现 变光而不能进行能耗控制，能实现变光但光照变化不连续等。这些情况或多或 少都会造成能源的浪费和用户舒适度的降低。而对于能耗控制，之前我们将整 数阶牛顿极值搜索应用于该方面，但是由于其可控参数少，求导运算后的整数 阶导数具有较强的局部性等缺陷，算法性能难以进一步提升。

在现有的技术中，采用PID控制算法和整数阶牛顿极值搜索算法的双闭环 控制系统，采用PID控制算法保证了目标区域照度值稳定在设定照度值附近， 实现了一定的节能，采用整数阶牛顿极值搜索算法在满足照度需求的情况下寻 找到系统能耗的极小值，并保持最小值稳定输出，实现了二次节能，对于应用 在照明系统节能上有着重要的控制作用。

在上述发明中，对照明系统中的灯具进行分组控制，这有助于对照明系统 进行灵活控制，通过对灯具分组后采用整数阶牛顿极值搜索算法寻找相对最低 能耗值的算法，对照明系统节能而言是一种新型且有效地控制方法。然而，采 用整数阶牛顿极值搜索算法搜索最低能耗值时，其搜索的效率低，需要消耗大 量时间，且搜索精确度不够准确，不能更快更准的寻找到系统能耗的极小值， 实现整个照明系统优化和节能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于分数阶牛顿算法的 照明平台最小能耗搜索方法，通过控制不同灯组来实现对光照值的实时跟踪， 同时结合基于分数阶的牛顿极值搜索算法搜索系统最小能耗值并保持该值，从 而达到控光、控能耗的目的。

为实现上述发明目的，本发明一种基于分数阶牛顿算法的照明平台最小能 耗搜索方法，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，每组灯具的电流分 配系数为ω，其中，ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,...,ω_n]^T，且通过改变电流分配系数ω的 值来控制各组灯具的亮度；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，初始化每组灯具的电流分配系数计算出所有灯具的初始能耗E；

其中，I表示所有灯具的总电流，R_i表示第i组灯具的电阻值；

(3)、将初始能耗E经过一个分数阶高通滤波器滤除信号中的低频 干扰η，产生新的信号E-η，即其中，s表示s域，q为分数阶 的阶次，且0＜q≤1，ω_h为分数阶高通滤波器的截止频率；

(4)、将信号E-η分成两路，其中一路信号与扰动N(t)相乘，另一路信号 与扰动M(t)相乘；