臺灣博碩士論文加值系統

本文提出一套快速照明設計的計算方式。其方法係利用平均照度概念，推導出的一組快速照明計算的公式，並利用最佳化的模式，決定出以節省電能為目標的燈具數目。為了方便設計所需資料的輸入及結果便於解讀，利用MATLAB程式語言及GUIDE撰寫一個平均照度與耗能最佳化設計使用者介面。利用單一介面做不同的變化，操作介面簡單且易於瞭解，並讓使用者可以快速獲得最佳化設計結果。本文實際利用建國科技大學電機系之電機機械實驗室，作為模擬及實測場所。從實測結果可以進一步驗證筆者所提出的照明設計最佳化程序，針對同一空間所設計出的燈具總耗電量，較一般照明設計方式所訂出的總耗電量為低。

This paper presents a set of calculation ways in which fast illumination is designed. Its method utilize the concept of average intensity of illumination, derive one group that appear lighting calculate formulae fast, and utilize optimization model, determine to offer the number of lamps and lanterns taking saving the electric energy as goal. For the purpose to input the data for being convenient and easy to understand the results, utilize MATLAB procedure language and GUIDE to write a design user's interface for the average intensity of illumination and power optimization. Utilize the single interface to do different changes, operate interfaces simple and easy to understand, and enable users to obtain optimization and design the result fast. In this study, the laboratory of electrical machine at the department of electrical engineering in Chienkuo Technology University is used as a simulation and test field. From the actual measured results, the performance of proposed optimization procedure for the design of illumination can be verified, which proves that the total power usage for the design of illumination in the same area would be lower than that designed with the general method.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 I
表目錄 1
第一章 諸論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機及目的 3
1.3 研究流程與方法 6
1.4 論文架構 8
第二章 優良的照明品質 10
2.1 照明設計重要性 10
2.2 照明設計程序 11
2.2.1 照明方式 11
2.2.2 照明設計的計算方法 12
2.3 照明設計指標 13
2.3.1 流明 （Lumen，簡寫lm） 13
2.3.2 光通量 （Flux，以F代表） 13
2.3.3 光度 （Intensity，以I代表） 14
2.3.4 照度 （Illumination） 14
2.3.5 輝度 （Brightness） 16
2.3.6 眩光 （Glare） 16
2.3.7 照明率 18
2.3.8 維護率 （Maintenance Factor） 18
2.3.9 減光補償率 （Depreciation Factor） 19
2.4 人工光源種類及特色 19
2.4.1 白熾燈 19
2.4.2 鹵素燈 21
2.4.3 日光燈 21
2.4.4 水銀燈泡 22
2.4.5 石英複金屬燈 24
2.4.6 陶瓷複金屬燈 25
2.4.7 省電燈泡 25
2.4.8 發光二極體（LED燈） 26
2.5 小結 27
第三章 最佳化理論概述 28
3.1 最佳化理論的工程背景 28
3.2 線性最佳化規劃求解 30
3.2.1 試誤法 （Try and Error Method） 30
3.2.2 單體法 （Simplex Method） 31
3.2.3 拉氏鬆弛法 （Lagrangian Relaxation Technique） 32
3.2.4 動態規劃法 （Dynamic Programming） 34
3.3 非線性最佳化規劃求解 35
3.3.1 懲罰函數法 （Penalty Function Method） 35
3.3.2 梯度法 （Gradient Method） 37
3.3.3 牛頓法 （Quasi-Newton Method） 39
3.3.4 二次式規劃法 （Quadratic Programming, QP） 40
3.3.5 順序二次式規劃法 （Sequential Quadratic Programming, SQP） 42
3.3.6 人工智慧（類神經演算） 45
第四章 設計公式與最佳化模型 46
4.1 平均照度原理 46
4.1.1 照度均勻分佈 47
4.1.2 總流明數 （光通量） 48
4.1.3 總耗電量 49
4.2 耗能最小化設計 49
4.2.1 目標函式 （Objective Function）： 49
4.2.2 限制條件 （Constraints）： 50
第五章 建立實驗室照明設計範例 52
5.1 數學運算軟體MATLAB介紹 53
5.1.1 圖形使用者介面GUI 53
5.2 實驗室照明設計之參數建立 61
5.2.1 實驗室空間建立 61
5.2.2 燈具種類及配置 63
5.2.3 相關參數之決定 65
5.4 案例與實測分析 72
5.4.1 案例模擬最佳化 72
5.4.2 比較傳統規劃 77
第六章 結論與建議 82
6.1 結論 82
6.2 未來研究方向與建議 84
參考文獻 85
附錄1 燈具結構圖表 88
附錄2 CNS國家照度標準表 97

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