一种开放办公室分布式照明控制方法   0    0

本发明公开了一种开放办公室分布式照明控制方法，该开放办公室包括有N个亮度可调节的LED灯，分别布置在M个工作台上用以设定工作台期望照度的智能设备，N个传感器‑执行器节点，用以一一对应检测LED灯照度和控制调节LED灯亮度。本发明中，N个传感器用以获取M个工作台的期望照度，基于平均一致性理论计算开放办公室的期望照度；N个传感器‑执行器检测N个灯具的照度信息，基于期望照度和实际照度间的偏差分布式调整N个灯具的亮度水平。本发明提供了一种开放办公室照明亮度自动控制策略，可用于目前已有的智能化办公室中，实现根据实际需求对智能开放办公室工作台的亮度调整。

1.一种开放办公室分布式照明控制方法，所述的开放办公室包括有：
N个布置在天花板上的亮度可调节的LED灯；
分别布置在M个工作台上用以设定工作台期望照度的智能设备，每个工作台设定的期望照度由智能设备以无线形式广播出去；
N个传感器-执行器节点，用以一一对应检测LED灯照度和控制调节LED灯亮度，且每个LED灯基于占空比机制进行0％—100％亮度的控制调节；
其特征在于：包括以下步骤：
(1)、图论表示：
用图来表征各个传感器-执行器节点构成的分布式网络中节点间的通信关系，其中V＝{1,2,...,N}为节点集合，N表示节点数目；
用边集 表示N个节点间通信关系，若节点i接收到节点j的信息，则{i,j}∈E(i,j∈V,i≠j)，反之 且假定网络中不存在自连接，即 若{i,j}
∈E，则节点j为节点i的输入邻居节点；
定义Ni＝{j|(i,j)∈E,i≠j}表示节点i的输入邻居节点集，di＝|Ni|表示节点i的入度。
(2)、基于平均一致性理论计算获取开放办公室期望照度：
记ωrl为工作台l的期望照度设定值，其中l＝1,2,...,M)，ωrl由位于工作台上的无线智能设备进行设置，在设置完成后以无线形式广播给传感器-执行器节点；位于天花板上的传感器-执行器i接收通信范围内工作台发来的期望照度设定值ωrq(q＝1,2,...,M,q∈Nri)，根据公式 进行办公室期望照度初值ωri(0)的获取，通过与相邻传感器-执行器j(j∈Ni)间的信息交换，并基于公式
进行ωri(k)的迭代，其中k∈Z为迭代次数，μ>0为分布式控制增益,Wij为传感器-执行器节点j与i间的连接权重；
将N个传感器-执行器间的通信关系用网络G来表征，记对角阵 为网络
G的入度矩阵，W＝{Wij}为网络G的连接权重矩阵，则网络G的拉普拉斯矩阵为L＝Din-W，分别按照公式：
以及公式：
进行Wij和μ设计，其中di为传感器-执行器节点i的输入邻居节点数，λi(L)为矩阵L的第i个特征值；
(3)、基于期望照度和实际照度间的偏差进行LED灯亮度的分布式调整，包括以下步骤：
(3.1)、日光匹配矩阵CLS估计：
记di和pl分别为日光在传感器-执行器i处、工作台l处的照度贡献，d和p分别为日光在传感器-执行器和工作台处的照度贡献向量，其中照度贡献向量d由N个传感器-执行器测量得到；
在系统训练阶段，关闭所有的LED灯，在M个工作台上布置M个照度传感器用以检测日光在工作台出的照度贡献p，测量r组数据以得到样本矩阵P＝[p1,p2,...,pr]和D＝[d1,d2,...,dr]，r>>M,r>>N，基于最小二乘法进行d到p的日光匹配矩阵CLS∈RM×N的估计，具体为：
如此，在照明控制系统中，根据日光在传感器-执行器处的照度贡献d估计出日光在工作台处的照度贡献p，具体为p＝CLSd；
(3.2)、工作台实时照度计算：
分别记yi、ui和ωl为传感器-执行器i检测的实际照度、LED灯i的亮度输出和工作台l的实际照度，传感器-执行器i按照公式：
估计工作台l的实际照度，其中：Aij，Blj分别是LED灯j在传感器-执行器i处的照度增益、LED灯j在工作台l处的照度增益，di(k)和pl(k)分别是日光在传感器-执行器i处、工作台l处的照度贡献；Ξij＝1表示传感器-执行器节点i能接收到传感器-执行器节点j的信息，而Ξij＝0表示传感器-执行器节点i接收不到传感器-执行器节点j的信息，Γlj＝1表示传感器-执行器节点j能接收到工作台l处的信息，Γlj＝0表示传感器-执行器节点j能接收到工作台l处的信息， 表示日光在传感器-执行器i处照度贡献到日光在工作台l处照度贡献的匹配增益；
(3.3)、LED亮度分布式调节：
传感器-执行器i按照 确定受LED灯i影响最大的工作台m，并根据em(k)
＝ωrm-ωm计算该工作台m处期望照度与实际照度的偏差em(k)，按照公式ui(k)＝Q{ui(k-1)+αiΓmiem(k-1)}进行LED灯i亮度输出值ui(k)的计算，其中Q{.}是为保证亮度输出值介于[0,1]间的函数，定义为：
其中αi为控制增益，按照 进行分布式设计。