電氣工程自動(dòng)化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用研究

楊振興

廣東匯盈電力工程有限公司，廣東佛山 528300

0 引言

智能技術(shù)是一種用于模擬、延伸并擴(kuò)展人類智能的相關(guān)理論、技術(shù)、方法及應(yīng)用系統(tǒng)的專門(mén)技術(shù)。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，智能技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有廣泛的應(yīng)用，尤其是在當(dāng)前電氣自動(dòng)化控制當(dāng)中，利用智能技術(shù)的自動(dòng)控制能力，諸如圖像識(shí)別能力、語(yǔ)言處理與識(shí)別能力以及專家系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)電氣工程的自動(dòng)化控制。這門(mén)技術(shù)已經(jīng)逐步形成了一門(mén)用于電氣系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、信息處理以及電氣實(shí)驗(yàn)分析的重要科學(xué)。

1 電氣工程自動(dòng)化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

智能控制技術(shù)及方法的實(shí)現(xiàn)方式很多，所采用的控制方式主要與控制系統(tǒng)所采用的控制類型相關(guān)。從電氣工程自動(dòng)化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用范疇來(lái)看，電氣工程自動(dòng)化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.1 設(shè)計(jì)思路相對(duì)簡(jiǎn)單

與傳統(tǒng)的古典控制器相比，古典控制設(shè)備通常需要根據(jù)其控制對(duì)象的具體模型特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，但是在模型的構(gòu)建過(guò)程中又存在著諸多的不確定因素，諸如模型對(duì)象的參數(shù)改變、模型數(shù)值的具體類型等，使得對(duì)象模型的設(shè)計(jì)困難難度增加。在采用智能技術(shù)之后，通過(guò)利用智能技術(shù)中的函數(shù)近似器可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。

1.2 性能得以強(qiáng)化

在采用智能控制技術(shù)之后，只需要適當(dāng)對(duì)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可以快速提高控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)及控制設(shè)備的控制性能。例如，與傳統(tǒng)的PID 控制器相比，采用模糊邏輯控制器將明顯提高控制反應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間，減小過(guò)沖。

1.3 提高系統(tǒng)的適應(yīng)性

與古典控制器相比，智能控制設(shè)備能夠更方便的對(duì)新采納的數(shù)據(jù)以及新的信息等進(jìn)行采納，提高了控制系統(tǒng)的適應(yīng)性。在控制系統(tǒng)當(dāng)中，即使不熟悉相關(guān)專業(yè)知識(shí)，也能夠利用響應(yīng)信息及相關(guān)語(yǔ)言進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。

1.4 控制的一致性好

由于傳統(tǒng)的控制算法是針對(duì)具體的控制對(duì)象而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，所以通常只是對(duì)具體的控制對(duì)象具有良好的控制效果。但是對(duì)其他相類似的控制對(duì)象則不具有良好的控制一致性。在采用智能控制技術(shù)之后，所采用的算法不管是指定的分析對(duì)象還是對(duì)于未指定的輸入數(shù)據(jù)，都能進(jìn)行很好的一致性控制。

2 電氣工程自動(dòng)化控制中智能技術(shù)的具體應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中推動(dòng)著電氣產(chǎn)品及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作逐步從傳統(tǒng)的手工試驗(yàn)方式向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方向發(fā)展，在一定程度上明顯縮短了電氣產(chǎn)品及系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。隨著智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在傳統(tǒng)的電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)可以帶來(lái)極大的方便，有效的提高電氣產(chǎn)品及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率、質(zhì)量。智能控制技術(shù)在電氣工程產(chǎn)品及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中所采用的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法主要包括遺傳算法以及專家系統(tǒng)兩種方法。其中，遺傳算法尤其適合電氣產(chǎn)品及控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。廣義的智能控制技術(shù)的具體應(yīng)用主要包括如下幾個(gè)方面：

2.1 控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

電氣產(chǎn)品的優(yōu)化控制技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它集成了控制工程的理論科學(xué)知識(shí)以及控制經(jīng)驗(yàn)知識(shí)兩方面的內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化者提出了更高的要求。由于傳統(tǒng)的電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作主要是采用將大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累和結(jié)合的方式，再結(jié)合對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)手段進(jìn)行驗(yàn)證。這種優(yōu)化方式不但缺乏足夠的理論技術(shù)支持，同時(shí)其優(yōu)化工作量大、工作效率低，難以得到最優(yōu)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。伴隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷發(fā)展，在電氣工程控制系統(tǒng)中廣泛采用該種技術(shù)極大的縮短了電氣工程控制系統(tǒng)從產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)，到產(chǎn)品成型的生產(chǎn)周期，使得設(shè)計(jì)工作得到了優(yōu)化，控制系統(tǒng)的控制性能得到根本提高。

2.2 控制系統(tǒng)的故障診斷

由于電氣設(shè)備的故障存在著非線性的特點(diǎn)，同時(shí)控制系統(tǒng)的故障點(diǎn)還存在著隨機(jī)性以及復(fù)雜性等特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的故障診斷方法難以保證診斷效率和針對(duì)精確度。在電氣系統(tǒng)的故障診斷過(guò)程中，通過(guò)引進(jìn)智能技術(shù)，不但可以大大的提高故障診斷的精度，同時(shí)還可以提高故障診斷的效率。

當(dāng)前，在故障診斷過(guò)程中，主要采用的智能控制方法包括：專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊邏輯等技術(shù)，使得故障診斷的精度得到不斷提高。例如，將智能診斷技術(shù)應(yīng)用于大型電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)等設(shè)備過(guò)程中時(shí)，可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊理論相結(jié)合，這樣不但保留了智能技術(shù)在故障診斷過(guò)程中的模糊性特點(diǎn)(提高了故障診斷的適應(yīng)范圍)，同時(shí)還結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)(提高了故障診斷的精度)，極大的提高了對(duì)大型電氣設(shè)備的故障診斷進(jìn)度和效率。

2.3 電氣系統(tǒng)的智能控制

電氣工程自動(dòng)化是未來(lái)電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，而智能控制技術(shù)將是將來(lái)電氣系統(tǒng)智能控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。另外，智能控制技術(shù)已經(jīng)在電氣自動(dòng)化控制過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。其主要的應(yīng)用范圍包括：對(duì)電氣系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量、系統(tǒng)模擬量等方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理；對(duì)各種主要電氣設(shè)備、電氣系統(tǒng)等進(jìn)行狀態(tài)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)督；通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制；對(duì)電氣系統(tǒng)故障進(jìn)行記錄、在線診斷及處理。

3 具體案例應(yīng)用

在當(dāng)前工民供水系統(tǒng)當(dāng)中廣泛應(yīng)用的恒壓供水系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)需要根據(jù)隨機(jī)的符合變化實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的壓力動(dòng)態(tài)性指標(biāo)表示。若采用傳統(tǒng)的PID 算法，將難以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能和效果。雖然采用了很多進(jìn)口的調(diào)節(jié)器對(duì)供水自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是都難以達(dá)到穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)性指標(biāo)。所以，通過(guò)引入模糊控制方法，可以實(shí)現(xiàn)良好的恒壓供水效果。

在具體的應(yīng)用過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)供水的全自動(dòng)化及恒壓供水，在實(shí)施過(guò)程中可以采用AI-808 的智能調(diào)控器作為主控器，同時(shí)結(jié)合FXlN PLC 邏輯控制功能模塊的相關(guān)功能，提高了系統(tǒng)的控制精度和相應(yīng)速度。

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