人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

高召寧　李培華

【摘要】隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷更新，人工智能作為一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)，被廣泛地運(yùn)用到了社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面，在人們對(duì)于生產(chǎn)智能化要求越來(lái)越迫切的今天，人工智能技術(shù)的應(yīng)用有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，這一點(diǎn)也在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到了深刻的體現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】人工智能；電氣工程自動(dòng)化；應(yīng)用表現(xiàn)

人工智能是一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)，它的目的在于對(duì)人的智能的模擬、延伸和擴(kuò)展的技術(shù)、方法理論及應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要的組成部分，使機(jī)器能夠完成一些通常只有靠人類(lèi)智能才能做到的相對(duì)復(fù)雜的工作是其研究的一個(gè)主要的目標(biāo)。在電氣工程中應(yīng)用人工智能，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化操作，對(duì)電氣工程中控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的提高、生產(chǎn)效率的加快以及系統(tǒng)設(shè)備的改造都有著非常重要的作用。

一、人工智能的應(yīng)用理論

20世紀(jì)50年代中期，人工智能的概念首次被提出，并在相關(guān)的技術(shù)研究領(lǐng)域中得到了快速的發(fā)展，一套包括信息論、心理學(xué)、數(shù)學(xué)邏輯、自動(dòng)化、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、醫(yī)學(xué)、仿生學(xué)等學(xué)科并以計(jì)算機(jī)為主的綜合性的科學(xué)逐漸形成，這便是人工智能理論。人工智能理論作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要的分支，意在研究和開(kāi)發(fā)對(duì)人的智能進(jìn)行模擬和延伸的方法。它試圖對(duì)智能的本質(zhì)進(jìn)行解釋，并以此實(shí)質(zhì)為基礎(chǔ)制造出一種類(lèi)似人類(lèi)智能反應(yīng)的智能機(jī)器，這方面的研究涉及到了語(yǔ)言的識(shí)別、圖像識(shí)別、機(jī)器人等。而電氣自動(dòng)化研究的主要是有關(guān)電氣工程的信息處理、研制開(kāi)發(fā)、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等。在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展更新的背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的速度也逐漸加快，并滲透到了人們生產(chǎn)生活的方方面面。計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了自動(dòng)化的運(yùn)輸、傳播和生產(chǎn)的發(fā)展。人腦是無(wú)法復(fù)制的最為精密的儀器，計(jì)算機(jī)的編程可以對(duì)人腦進(jìn)行模仿，實(shí)現(xiàn)電氣工程的自動(dòng)化。在電氣工程中，電氣的自動(dòng)化控制是生產(chǎn)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，可以大大的降低工程在人力上面的資金投入，并有效的提高其運(yùn)行的效率。以超高壓輸電設(shè)備為例，如果只依靠人為的操作，而不運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，設(shè)備就無(wú)法穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，工作效率就會(huì)降低，供電調(diào)配就會(huì)不均衡，造成資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重了甚至?xí)l(fā)生人員傷亡等事故，造成重大的損失。由此，在電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用人工智能是非常有必要的，不管是對(duì)于電氣工程生產(chǎn)能力的提高，還是對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整都有著重要的作用。

二、人工智能的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在人工智能控制器上，非線性函數(shù)近似器，比如模糊理論、遺傳算法、神經(jīng)算法等，是最常應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化的人工智能控制器，與常規(guī)的函數(shù)估計(jì)器相比，它有很強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。首先，人工智能控制器的一致性很強(qiáng)，輸入不可知的數(shù)據(jù)得到的預(yù)測(cè)效果也特別好，而且它不會(huì)受到忽略器的影響。雖然在對(duì)某些對(duì)象進(jìn)行控制時(shí)，沒(méi)有使用人工智能控制器而得到的效果也不錯(cuò)，但如果換成了其他的控制對(duì)象，那么獲得的效果就不一定也會(huì)那么好，所以必須嚴(yán)格遵守具體問(wèn)題具體分析的原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

其次，可以對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行精確的掌握的動(dòng)態(tài)方程在很多的情況中都是非常復(fù)雜的，所以，控制器在對(duì)實(shí)際控制的模型進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常會(huì)出現(xiàn)大量如參數(shù)的變化，非線性時(shí)等無(wú)法確定的因素而無(wú)法對(duì)其進(jìn)行掌握，而人工智能控制器不需要控制對(duì)象的模型就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，人工智能控制器還可以以不同的魯棒性、響應(yīng)時(shí)間和下降時(shí)間來(lái)作為根據(jù)進(jìn)行一定程度的調(diào)整，以對(duì)自身的性能進(jìn)行提高，比如說(shuō)，在上升時(shí)間的方面，最好的PID控制器也比模糊邏輯控制器慢一半，在下降時(shí)間方面，最好的PID控制器的速度只是模糊邏輯控制器的1/4。相比于古典控制器，人工智能控制器在調(diào)節(jié)方面更容易，在沒(méi)有專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)的情況下，人工智能控制器也可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的響應(yīng)來(lái)開(kāi)展設(shè)計(jì)，此外，運(yùn)用語(yǔ)言、相應(yīng)信息等方法也是設(shè)計(jì)可以采用的方式。

三、人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用表現(xiàn)

在電氣工程自動(dòng)化的很多環(huán)節(jié)中，人工智能技術(shù)都得到了良好的運(yùn)用，在本文中，我們主要以人工智能在電氣設(shè)備的控制、設(shè)計(jì)、故障診斷及日常的操作的影響這四個(gè)方面來(lái)具體談一下人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用表現(xiàn)。

（一）日常管理中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于電氣工程建設(shè)自動(dòng)化水平的提高有著重要的作用，同時(shí)對(duì)電氣工程日常管理方面的工作也帶來(lái)了很大的影響，使設(shè)備操作、電流調(diào)整的界面被簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了日志以及報(bào)表的生成和存儲(chǔ)的自動(dòng)化。此外，人工智能技術(shù)在電氣系統(tǒng)日常操作中的應(yīng)用一方面可以對(duì)不同文件的規(guī)格和樣式進(jìn)行規(guī)范、使各種操作被簡(jiǎn)化，一方面還使這種操作更加的簡(jiǎn)單易行并具有可視性。

（二）電氣設(shè)備控制中的應(yīng)用

在電氣工程中，可以實(shí)現(xiàn)流通、分配、交換和生產(chǎn)增強(qiáng)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是電氣的自動(dòng)化控制，增強(qiáng)控制自動(dòng)化水平，就可以使財(cái)力、人力方面的資金投入得到縮減，系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效率得到提高。人工智能具體應(yīng)用于電氣設(shè)備控制的方式主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制以及專家系統(tǒng)控制，其中，模糊控制因其本身的簡(jiǎn)單性以及聯(lián)系實(shí)際的緊密型，在實(shí)際中得到了最多的應(yīng)用。

（三）電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

在人工智能相關(guān)技術(shù)中，應(yīng)用于電氣設(shè)備特別是發(fā)電機(jī)和變壓器的故障診斷方面最多的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和專家系統(tǒng)。比如說(shuō)在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的故障進(jìn)行診斷時(shí)，運(yùn)用了人工智能化的診斷方法，并與模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，使相對(duì)比較強(qiáng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和故障診斷知識(shí)模糊性一起進(jìn)行了診斷，提高了診斷的準(zhǔn)確性。不同于原先的以設(shè)備故障的非線性、復(fù)雜性和未知性作為依據(jù)的低效率的故障診斷方法，人工智能方法的采用使診斷的準(zhǔn)確率得到了大大的提高。

（四）電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)需要應(yīng)用到電氣自動(dòng)化專業(yè)中的電力電子技術(shù)、電機(jī)、變壓器等很多方面的專業(yè)知識(shí)，是一個(gè)極端具有復(fù)雜性的過(guò)程，需要投入很多的物力、財(cái)力和人力。而在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用人工智能技術(shù)，就可以以很快的速度計(jì)算出人腦很難計(jì)算的非常繁瑣的問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)過(guò)程的模擬，大大提高設(shè)計(jì)工作的效率和質(zhì)量。同時(shí)，在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)中，要對(duì)不同的算法在不同的實(shí)際情況中的具體使用予以注意，如優(yōu)化設(shè)計(jì)通常使用遺傳算法，開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)通常采用專家系統(tǒng)方法。此外，要保證設(shè)計(jì)工作的較高的效率和較好的質(zhì)量，還需要相關(guān)工作人員在人工智能軟件應(yīng)用方面具備足夠高的能力以及足夠多的工作經(jīng)驗(yàn)。

結(jié)束語(yǔ)

總之，人工智能理論的研究目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)智能的模擬、開(kāi)發(fā)和延伸，對(duì)于電氣自動(dòng)化的特點(diǎn)也有所體現(xiàn)，所以人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以優(yōu)化電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、診斷電氣設(shè)備的故障，大大提高電氣工程的運(yùn)行效率。

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