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,若节点接收到节点j的信息,则i{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,LS M×Nd2,...,dr],r>>M,r>>N,基于最小二乘法进行d到p的日光匹配矩阵C ∈R 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。