面向动态应用场景的智能家居自适应控制方法

刘伟峰; 沈瑜; 王治华; 孟宇航; 吴清; 何光宇

doi:10.7500/AEPS20240926002

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面向动态应用场景的智能家居自适应控制方法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 面向动态应用场景的智能家居自适应控制方法
- Adaptive Control Method for Smart Homes in Dynamic Application Scenarios
- 电力系统自动化 2025年49卷第11期页码：147-158
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换教育部重点实验室（上海交通大学），上海市 200240
  2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  3.浙江清华长三角研究院能源互联网研究中心，浙江省嘉兴市 314006
  4.国网上海市电力公司电力调度控制中心，上海市 200122
  5.华北电力大学海南热带新型电力系统研究院，海南省海口市 570311
- 作者简介：
  
  刘伟峰(1994—)，男，博士研究生，主要研究方向：园区优化运行与智能体。E-mail：liuweifeng@sjtu.edu.cn
  沈瑜(1972—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力市场、智能配用电、能源互联网。E-mail：shenyu@tsinghua.edu.cn
  王治华(1977—)，男，硕士，主要研究方向：电网调度自动化。E-mail：wangzh@sh.sgcc.com.cn
  何光宇(1972—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：智能用电与节能、智慧园区与虚拟电厂、需求响应与新型电力市场。E-mail：gyhe@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2024YFE0110900)
- DOI：10.7500/AEPS20240926002
  中图分类号：
- 收稿：2024-09-26，
  
  修回：2024-12-28，
  
  网络出版：2025-02-26，
  
  纸质出版：2025-06-10
- 稿件说明：
移动端阅览
刘伟峰,沈瑜,王治华等.面向动态应用场景的智能家居自适应控制方法[J].电力系统自动化,2025,49(11):147-158.

LIU Weifeng,SHEN YU,WANG Zhihua,et al.Adaptive Control Method for Smart Homes in Dynamic Application Scenarios[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):147-158.
刘伟峰,沈瑜,王治华等.面向动态应用场景的智能家居自适应控制方法[J].电力系统自动化,2025,49(11):147-158. DOI： 10.7500/AEPS20240926002.

LIU Weifeng,SHEN YU,WANG Zhihua,et al.Adaptive Control Method for Smart Homes in Dynamic Application Scenarios[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):147-158. DOI： 10.7500/AEPS20240926002.

摘要

智能家居自动控制系统需在动态应用场景中自适应用电需求和运行环境，给系统的准确性、反应性和适应性带来了挑战。为此，提出面向动态应用场景的智能家居自适应控制方法。首先，利用用电情景(EUS)概念统一描述各类应用场景，并以标准EUS作为持续优化和控制电器的支撑。同时，提出基于用户反馈的自适应参数优化方法，以确保系统能适应时变的用电需求。其次，提出考虑时空特性的相容性评估方法，以反映电器运行状态与用电需求、运行环境之间的适配程度。然后，提出相容性驱动的一致性控制方法，使智能家居在时变环境中满足用电需求、实现控制目标。最后，利用SimPy开发了一个智能家居仿真系统，以测试所提方法在管控灯、变频空调和加湿器方面的表现。结果显示，所提方法能使智能家居自动控制系统准确、敏捷且持续地满足用电需求，且在误动率、用户友好性和误控率方面较传统相容性评估和自动控制方法有显著提升。

Abstract

The smart home automation control system needs to adapt to dynamic application scenarios in terms of electricity demand and operation environment

posing challenges to system accuracy

responsiveness

and adaptability. Therefore

an adaptive control method for smart homes in dynamic application scenarios is proposed. Firstly

the concept of electricity usage scenario (EUS) is introduced to uniformly describe various application scenarios

with standard EUS serving as the foundation for continuous optimization and control of electrical appliances. Simultaneously

an adaptive parameter optimization method based on user feedback is proposed to ensure system adaptation to time-varying electricity demands. Secondly

a compatibility assessment method considering spatio-temporal characteristics is proposed to evaluate the alignment among the operation states of electrical appliances

electricity demands

and operation environment. Then

a compatibility-driven consistency control method is proposed to enable smart homes to satisfy electricity demands and achieve the control objectives in time-varying environments. Finally

a smart home simulation system is developed using SimPy to test the proposed methods in controlling lighting

inverter air conditioners

and humidifiers. The results demonstrate that the proposed method enables the smart home automation control system to meet the electricity demands accurately

responsively

and continuously. Compared to traditional compatibility assessment and automatic control methods

the proposed method can significantly improve the misoperation rate

user-friendliness

and error control rate.

关键词

Keywords

references

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