基于人工智能技術(shù)的電氣自動化控制研究

郝俊華 李春麗

（北方重工電控液壓設(shè)備公司研究所，遼寧 沈陽 110141）

人工智能技術(shù)如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，也在很大程度上促進(jìn)了各個行業(yè)的發(fā)展。對于電氣設(shè)備來說，采用先進(jìn)的人工智能技術(shù)可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行水平，改進(jìn)生產(chǎn)效率。

1 人工智能應(yīng)用理論分析

人工智能的基本原理是將人的思維方式，邏輯推理的形式進(jìn)行模擬和設(shè)置的一種技術(shù)形式。人工智能是計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個高級階段，它不僅能模擬人類的語言系統(tǒng)，還一定程度上模仿人類的思維方式和邏輯推理。人工智能技術(shù)從研發(fā)至今，已經(jīng)結(jié)合了各個學(xué)科的相關(guān)先進(jìn)理論，涉及多個研究領(lǐng)域。其主要目的在于使機(jī)器和設(shè)備的操作能夠脫離人工的絕對指導(dǎo)，以至于勝任一些專業(yè)技術(shù)人員的操作。

計算機(jī)的誕生給人類的生活帶來了翻天覆地的變化，滲透到了各個領(lǐng)域，改變了許多行業(yè)的發(fā)展方式。計算機(jī)技術(shù)也隨著計算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用在不斷的發(fā)展著，但是在這個發(fā)展過程中，人類逐漸認(rèn)識到人腦才是最先進(jìn)的信息分析和處理儀器，計算機(jī)技術(shù)要想更好的為人服務(wù)，必須朝著貼近人腦的工作特點(diǎn)的方向努力。對于電氣系統(tǒng)的控制技術(shù)來說，就是要盡量的實(shí)現(xiàn)自動化控制。將各個生產(chǎn)和傳輸環(huán)節(jié)有機(jī)的結(jié)合起來，減少人力和資金的投入，形成一個一條龍的流水作業(yè)，有利于提高電氣系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

2 人工智能控制器的優(yōu)勢

人工智能控制器相對于傳統(tǒng)的控制器的優(yōu)勢在于利用了AI函數(shù)近似器，這種函數(shù)控制器較傳統(tǒng)的常規(guī)控制器的優(yōu)勢在于更便于控制系統(tǒng)的一體化。在操作中，這些優(yōu)勢的表現(xiàn)在幾下幾個具體方面：

人工智能控制器的設(shè)計階段無需設(shè)計模型的配合，這是其他常規(guī)的傳統(tǒng)控制器所無法做到的。常規(guī)的控制器的研發(fā)和設(shè)計階段必須要輔以各種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑囼?yàn)，來檢測控制器的各項(xiàng)性能，但是人工智能控制器就克服了這一缺陷。

人工智能控制器的操作方法比常規(guī)的控制器的要簡便易行，便于技術(shù)人員的執(zhí)行和操作。

人工智能控制器的設(shè)置方式也相應(yīng)的更加靈活，除了可以通過傳統(tǒng)的設(shè)置方式外，它們還可以通過響應(yīng)數(shù)據(jù)這種簡便的方式進(jìn)行設(shè)置，同樣便于技術(shù)員的操作。

此外，人工智能控制器有相當(dāng)好的一致性 (當(dāng)使用一些新的未知輸入數(shù)據(jù)就能得到好的估計)，與驅(qū)動器的特性無關(guān)?，F(xiàn)在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果十分好，但對其他控制對象效果就不會一致性地好，因此對具體對象必須具體設(shè)計。

人工智能控制器能解決常規(guī)方法不能解決的問題。

人工智能控制器的實(shí)現(xiàn)十分便宜，特別是使用最小配置時，所以人工智能控制器的使用不僅能提高電氣自動化的整體技術(shù)水平，還能降低整個電氣系統(tǒng)的成本。

人工智能控制器很容易擴(kuò)展和修改，相較于其他常規(guī)控制器來說，人工智能控制器的更新和改進(jìn)的空間更大。

另外，采用人工智能控制器進(jìn)行電氣自動化的控制時，規(guī)則庫和隸屬函數(shù)在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實(shí)時確定。雖然很多常規(guī)的控制器也能實(shí)現(xiàn)這個過程，但主要的目標(biāo)是使用系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的解，并且找到最簡單的拓樸結(jié)構(gòu)配景，自學(xué)習(xí)迅速，收斂快速，所以，綜合上文的分析，我們可以得知人工智能控制器的優(yōu)勢還是十分明顯的，必將取代傳統(tǒng)的常規(guī)控制器實(shí)現(xiàn)電氣自動化的控制。

3 人工智能的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，許多高等院校及科研機(jī)構(gòu)就人工智能在電氣設(shè)備的應(yīng)用方面展開了研究工作，力圖將先進(jìn)的人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣系統(tǒng)的各個領(lǐng)域中，以提高電氣自動化的水平和生產(chǎn)效率。目前，我國在這一方面雖然和國際上的先進(jìn)國家還有很大差距，但也較以往取得了很大的進(jìn)步，如將人工智能用于電氣產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計、故障預(yù)測及診斷、控制與保護(hù)等領(lǐng)域，未來隨著我國在這方面的研究的深入，必將取得更加可喜的成績。

3.1 優(yōu)化設(shè)計

電氣設(shè)備的設(shè)計是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，也是電氣設(shè)備的研發(fā)的最重要的工作之一，它不僅要應(yīng)用電路，電磁場、電機(jī)電器等學(xué)科的知識，還要大量運(yùn)用設(shè)計中的經(jīng)驗(yàn)性知識，才能將電氣設(shè)備的各方面的功能完美的結(jié)合起來，設(shè)計出一個滿足運(yùn)行需要的電氣設(shè)備。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計是采用簡單的實(shí)驗(yàn)手段和根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用手工的方式進(jìn)行的，因此很難獲得最優(yōu)方案。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電氣產(chǎn)品的設(shè)計從手工逐漸轉(zhuǎn)向計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。人工智能的引進(jìn)，使傳統(tǒng)的CAD技術(shù)如虎添翼，產(chǎn)品設(shè)計的效率及質(zhì)量得到全面提高。

優(yōu)化設(shè)計的另一個有力武器是專家系統(tǒng)。但從目前已開發(fā)的專家系統(tǒng)來看?？傮w上仍處于研究階段，離實(shí)用尚有一定距離。將專家系統(tǒng)應(yīng)用到電機(jī)設(shè)計領(lǐng)域是從1988年J.H.Garret建立變壓器設(shè)計專家系統(tǒng)開始的，目前我國沈陽工業(yè)大學(xué)特種電機(jī)研究所研制了永磁直流電動機(jī)及永磁同步電動機(jī)的設(shè)計專家系統(tǒng)；西安交通大學(xué)、華中理工大學(xué)、東南大學(xué)各自開發(fā)了異步電動機(jī)的設(shè)計專家系統(tǒng)，都取得了一定成效。

3.2 故障診斷

電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中難免會出現(xiàn)各種故障，如果不及時排除，將會影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行，所以，電氣設(shè)備的故障排除和運(yùn)行維護(hù)工作同等重要，需要引起我們監(jiān)管人員的相關(guān)重視。電氣設(shè)備的故障發(fā)生前，一般都會出現(xiàn)一定的故障征兆，我們可以以此來推測故障產(chǎn)生的大致原因，但是電氣設(shè)備的故障與其征兆之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，具有不確定性及非線性，用人工智能方法恰好能發(fā)揮其優(yōu)勢。已用于電氣設(shè)備故障診斷的人工智能技術(shù)有：模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從目前的應(yīng)用效果來看，人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備故障的判斷階段起到了良好的效果和作用，為維護(hù)人員的工作提供了便利。

變壓器由于在電力系統(tǒng)中的特殊地位而備受關(guān)注，有關(guān)方面的研究論文較多。目前對變壓器進(jìn)行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進(jìn)行分析，從而判斷變壓器的故障程度。

另外，值得一提的是人工智能故障診斷技術(shù)在發(fā)電機(jī)及電動機(jī)方面的研究工作也較為活躍，已經(jīng)被較為廣泛的應(yīng)用。

3.3 智能控制

人工智能控制技術(shù)在自動控制領(lǐng)域的研究與應(yīng)用已廣泛展開，但在電氣設(shè)備控制領(lǐng)域所見報道不多。根據(jù)筆者整理的資料來看，可用于控制的人工智能方法主要有3種：模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家系統(tǒng)控制。但是這三種方法的應(yīng)用范圍程度還是有所不同的，由于模糊控制是其中最為簡單、最具實(shí)際意義的方法，因而它的應(yīng)用實(shí)例最多，另外兩種控制方法在實(shí)際中的應(yīng)用實(shí)例還比較少。

結(jié)語

綜合全文來看，人類智能主要包括三個方面，即感知能力，思維能力，行為能力。而人工智能是指由人類制造出來的“機(jī)器”所表現(xiàn)出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能的應(yīng)用體現(xiàn)在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設(shè)計，專家系統(tǒng)，機(jī)器人學(xué)等方面，而這諸多方面都體現(xiàn)了一個自動化的特征，表達(dá)了一個共同的主題，即提高機(jī)械人類意識能力，強(qiáng)化控制自動化，因此人工智能在電氣自動化領(lǐng)域會大有作為，電氣自動化控制需要人工智能的參與。只有將二者有機(jī)的結(jié)合起來，才能更好的促進(jìn)我國電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展，也可以在應(yīng)用中不斷促進(jìn)人工智能技術(shù)的進(jìn)步。

[1] 周雅凡.人工智能的哲學(xué)反思[J].武漢理工大學(xué)，2008.

[2] 郭硯強(qiáng).電氣自動化及電氣自動化的發(fā)展方向.品牌（理論期刊），2011（12）期.