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    室内自然光照度自适应神经模糊预测方法研究(第3页)
    《照明工程学报》2010—2012年优秀论文评选 优秀奖
    来源:照明工程学报 作者:冯冬青 平燕娜 刘新玉 浏览:1576人次 发布:2013-08-22
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      为了有效预测室内自然光照度,本文利用自适应神经模糊推理系统,建立了基于分块百叶帘的室内自然光照度预测模型。首先通过EnergyPlusTM软件模拟办公空间模型并获得一年中测量点传感器中的照度数据,然后利用这些数据对自适应神经模糊推理系统模型进行训练,实现了不同百叶帘角度下室内自然光照度的预测。检验结果表明: 模型预测照度的平均误差为5. 2%,一年中大约90%的时间测量点照度百分比误差都小于10%。因此,该模型为分块百叶帘室内自然光照度提供了一种有效的预测方法,对于研究智能照明有着重要的意义。

      2. 2. 2 建立ANFIS 模型

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      建立DIPSB 模型的第二步就是训练一系列单独的ANFIS 模型,并计算其测试误差。本文首先将从

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      EnergyPlusTM软件中模拟的2340 个小时的ANFIS 的输入和输出数据分为训练和测试2 个数据集,其中,训练数据集占总数据的80%,测试数据集占总数据的20%。

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      训练ANFIS 模型采用批量训练方法来更新权值和阈值。用均方根误差( Root mean square error,RMSE) 评价ANFIS 模型的性能。RMES 的计算公式如下:

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      其中P 指预测照度即通过ANFIS 模型预测的照度值,T 指目标照度即通过EnergyPlusTM软件获得的照度值,n 指样本数据的个数。当迭代次数大于2000 或RMSE 值小于1. 0 时停止训练。通过计算测试误差来评价ANFIS 模型的通用性,测试误差越小则ANFIS 模型的通用性越强。

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      2. 2. 3 检验DIPSB 模型的准确性

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      本文使用照度百分比误差( Illuminancepercentage error,IPE) [7]测量DIPSB 模型预测的照度误差。通过ANFIS 模型预测出百叶帘特定块在不同叶片角度的照度后,利用公式( 1) 计算出百叶帘三部分的总预测照度。然后结合从EnergyPlusTM软件中获得的实际照度,计算出一年中所有时间的IPE,IPE 的计算公式如下:

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      其中: P ( i ) 指DIPSB 模型的预测照度,A ( i) 指从EnergyPlusTM 软件中获得的实际照度,i指一年中任一特定时间。

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      3 实验分析

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      本文利用EnergyPlusTM 软件模拟办公空间模型,获得建立DIPSB 模型需要的照度数据,该办公空间地点设为郑州市( 东经113. 65,北纬34. 72) 。模拟出一年2340 个小时的太阳高度角Hs、太阳方位角As、外表面水平光束照度Ex、水平散射照度Ed及其对应的SP1 和SP2 处的水平照度Et,Em,Eb。EnergyPlusTM软件的照度模拟过程如图3 所示。

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      Hu 等[6]研究表明如果已知SP2 处的实际照度,则SP1 处的照度预测的结果会非常准确。然而,SP2 处的实际照度是未知的,不能够直接作为输入变量。因此,本文考虑将SP2 处的预测照度代替SP2 处的实际照度作为SP1 处的第5 个输入变量。ANFIS 模型的输入变量均采用高斯型隶属函数,其个数均为3[8]。

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      在训练前,对全部数据采用6 倍交叉验证寻找最优参数集,即在寻找最优参数集的过程中,针对一参数集,将整个训练数据随机等分为6 份,然后依次使用任5 份进行训练,另外1 份进行预测,直至训练集中的任一实例都经过预测,最终得到全部数据的预测正确率,从而根据使用不同参数集得到的不同结果来判断最优参数集。在实验中,从这2340 个小时的数据中随机选取1872 ( 2340 × 80%)组数据进行训练,其余的数据进行测试。数据的运算与处理均在MATLAB 7. 6. 0 ( R2008a) 环境中进行。

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      对于已经训练过的ANFIS 模型,本文预测了一年中所有时间的SP1 和SP2 处的预测照度,并计算了其IPE 的值。计算结果显示,SP1 和SP2 的平均IPE 为5. 2%,因此,DIPSB 模型预测照度的能力为94. 8%。对一年所有使用时间的SP1 和SP2 落入不同误差范围的IPE 进行分析,如表2 所示。从表中可知,一年中大约90% 的时间,SP1 和SP2 的IPE小于10%。因此,利用DIPSB 模型预测的照度能够合理逼近实际的照度。

    中国照明网技术论文:室内自然光照度自适应神经模糊预测方法研究[冯冬青 平燕娜 刘新玉]
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    最新论文回贴及评论
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    中照网网友 在2018-6-6 17:54:50发表 
    shiyong
    中照网网友 在2016-12-29 17:53:27发表 
    伟然科技照明
    中照网网友 在2016-6-2 11:44:56发表 
    这个确实是事实,可是国家一边为了照顾经济发展,一边又没有投入资金对企业进行辅导,确实让企业也茫然。是无奈还是放任,这需…
    中照网网友 在2016-5-19 11:36:38发表 
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