人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

張淑英

（清遠(yuǎn)市技師學(xué)院，廣東清遠(yuǎn) 511517）

當(dāng)代科技日新月異，越來越多的技術(shù)項(xiàng)目被廣泛地運(yùn)用到日常生產(chǎn)生活中，在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)不失時(shí)機(jī)地引進(jìn)人工智能技術(shù)，對(duì)于電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)及運(yùn)用發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，自動(dòng)化控制技術(shù)有助于促使生產(chǎn)、流通、分配、交換等各項(xiàng)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)完成自動(dòng)化，這便顯著地削減了人力、財(cái)力、物力的投入成本，極大地提高了運(yùn)行效率。

1 人工智能技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)特征

毋庸置疑，對(duì)于人工智能控制的對(duì)象不同，所采用的探究策略也有相應(yīng)的差異，例如，針對(duì)AI控制設(shè)備所要解決的問題要點(diǎn)，包括遺傳、神經(jīng)及模糊等算法，均可被當(dāng)做一類非線性函數(shù)的近似設(shè)備，這樣一來，從整體上便可得到直觀清晰的分析，也便于實(shí)現(xiàn)一體化開發(fā)利用，相較于傳統(tǒng)意義上的函數(shù)估算器，這些AI函數(shù)的近似設(shè)備存在諸多優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在如下幾方面：

首先，AI控制設(shè)備會(huì)伴隨響應(yīng)、下降時(shí)長(zhǎng)的改變以及魯棒特性等現(xiàn)實(shí)操作的不同而增強(qiáng)對(duì)應(yīng)的性能；其次，在設(shè)計(jì)前，無需事先確認(rèn)控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，在過往研究中，較難獲得控制對(duì)象的精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)方程，在控制設(shè)計(jì)設(shè)備的過程中，往往會(huì)有較多不明確性要素產(chǎn)生，例如，對(duì)于參數(shù)的具體改變常常無法了解確切的狀況[1]；第三，調(diào)節(jié)AI控制設(shè)備時(shí)更便利，即便是缺乏技術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)的人員，經(jīng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)依然能完成操作，可運(yùn)用語言及響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)等具體信息完成操作方案的具體部署和策劃。

2 人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 在自動(dòng)化控制中的實(shí)踐性應(yīng)用

人工智能技術(shù)主要研討若干復(fù)雜性問題，并著力依靠智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)這類復(fù)雜任務(wù)。作為精密程度最高的器械設(shè)備，人腦的思考經(jīng)常被模仿，實(shí)際上，智能設(shè)備編寫程序的活動(dòng)便是模仿人腦的過程，并對(duì)搜集到的信息數(shù)據(jù)加以細(xì)致探索，進(jìn)而完成回饋，因此，有效地模擬人的大腦成為該技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的重要途徑[2]。

人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制運(yùn)用中的另外一個(gè)有代表性的特征是可替代相對(duì)繁瑣的機(jī)械化腦力勞動(dòng)，并對(duì)各類信息開展全方位的搜集與判斷，進(jìn)而達(dá)到科學(xué)處理的目標(biāo)。就目前而言，人工智能設(shè)備的計(jì)算精度較高，將其運(yùn)用在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，不但能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化效果，還能優(yōu)化生產(chǎn)、流通、交換的全流程，明顯節(jié)省了人力資源，提高了工作效率。另外，把人工智能技術(shù)運(yùn)用到自動(dòng)化控制行業(yè)中，還可整體推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)。以包裝機(jī)中的控制系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的使用為例：FFS包裝機(jī)是集填充-封裝-集成型于一體的有代表性的機(jī)械電氣設(shè)備，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)原料的稱重、制備、裝袋以及封口等諸多操作，其工藝程序主要包括：薄膜卷經(jīng)運(yùn)輸膠輥引進(jìn)包裝機(jī)內(nèi)，通過角封、底封之后制作成包裝袋，包裝袋再通過開袋口、填充、上封口、冷卻后，完成包裝操作，送到碼垛機(jī)。相較于過往的包裝機(jī)，F(xiàn)FS包裝機(jī)操作更加簡(jiǎn)便易行，工作效率進(jìn)一步提高，結(jié)構(gòu)更密集，用途更加廣泛[3]。伴隨電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)包裝機(jī)的操作效率及包裝緊密度要求愈發(fā)提升，F(xiàn)FS包裝機(jī)要適應(yīng)負(fù)荷的要求，并滿足包裝生產(chǎn)線中物料運(yùn)輸高效的客觀需要，離不開一類移動(dòng)平臺(tái)完成包裝機(jī)組，力促其更加穩(wěn)定、移動(dòng)自如可靠。為此，基于人工智能技術(shù)的FFS包裝機(jī)移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，本移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)對(duì)4輪轉(zhuǎn)角詳細(xì)信息加以采集，經(jīng)A/D計(jì)算變換獲知現(xiàn)今輪子的具體角度，依照需求經(jīng)電磁閥完成對(duì)液壓缸的有效驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到輪子的旋轉(zhuǎn)調(diào)控，經(jīng)電磁閥完成液壓馬達(dá)的操控，完成行走（如圖1）。

在移動(dòng)之初，要對(duì)圖1中移動(dòng)平臺(tái)的4個(gè)輪予以角度標(biāo)注，也就是分別采集輪子在90°及180°時(shí)的角度位移傳感設(shè)備的詳細(xì)數(shù)據(jù)，并把剛采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步存儲(chǔ)，接著便能根據(jù)傳感設(shè)備所反映的數(shù)據(jù)得到目前的角度，4個(gè)輪子角度確認(rèn)后，還要依照已選定的運(yùn)作狀態(tài)，經(jīng)人工操作，實(shí)現(xiàn)平行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)及FFS包裝機(jī)的起降定位。

圖1 移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框架示意圖

在運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí)，首要的任務(wù)便是科學(xué)配置硬件，包含CPU單元、CPU模擬量輸入輸出單元以及擴(kuò)展單元等，還要深入檢測(cè)構(gòu)件的壓力開關(guān)及限位開關(guān)等。在軟件設(shè)計(jì)過程中，要首先通過人機(jī)交互界面及主程序設(shè)計(jì)，完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，依照系統(tǒng)控制程序以及輸入輸出信號(hào)，編制出人工智能化的梯形圖案。人機(jī)交互界面要完成對(duì)每個(gè)界面的組態(tài)，移動(dòng)平臺(tái)的操作盒需經(jīng)插座與移動(dòng)平臺(tái)相連，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，觸摸屏就會(huì)進(jìn)入應(yīng)用主界面，以此過渡到運(yùn)行界面中，每一個(gè)運(yùn)行界面均能把輸入的具體指令信號(hào)傳導(dǎo)到人工智能控制系統(tǒng)中，并從該控制系統(tǒng)上讀取所探測(cè)到的狀態(tài)信息及參數(shù)狀況，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

2.2 在實(shí)際操作中的應(yīng)用

電氣行業(yè)同日常生活密切相連，因此，可把過往復(fù)雜的操作簡(jiǎn)易化，提高電氣控制設(shè)備的運(yùn)作效率顯得尤為關(guān)鍵。例如：在對(duì)日常FFS包裝機(jī)移動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行自動(dòng)化操作時(shí)，借助于人工智能技術(shù)，有助于將繁雜的操作流程更加簡(jiǎn)便順暢，借由電子計(jì)算機(jī)便可完成相應(yīng)操作，達(dá)到遠(yuǎn)程調(diào)控的目的。除此以外，還可使FFS包裝機(jī)控制系統(tǒng)的界面更加簡(jiǎn)潔，第一時(shí)間存儲(chǔ)及處理關(guān)鍵信息，以便于今后的查詢及利用。如圖2，該控制系統(tǒng)移動(dòng)平臺(tái)上的CPU擁有較高的輸入輸出處理速度，單條基本指令的執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)僅0.1至0.2 μs，擴(kuò)展性能較佳，可滿足當(dāng)代生產(chǎn)線對(duì)控制系統(tǒng)的高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并適用于報(bào)表的自動(dòng)產(chǎn)生，節(jié)省較多時(shí)間，提高實(shí)際操作效率[4]。

圖2 移動(dòng)平臺(tái)的硬件配置

2.3 在故障及隱患診斷判定中的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制理論等均是運(yùn)用人工智能技術(shù)手段完成故障及隱患診斷的關(guān)鍵策略。由于受各種復(fù)雜要素的制約和影響，工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)作過程中不可避免地產(chǎn)生各類故障及安全隱患，假若對(duì)故障的判別、確認(rèn)不及時(shí)、不精確，那么將會(huì)產(chǎn)生不可估量的損失。過往故障診斷的辦法相對(duì)繁瑣，精確度較低，例如，在診斷包裝機(jī)控制系統(tǒng)的故障問題時(shí)，常常要把系統(tǒng)內(nèi)部分解出的氣體進(jìn)行專門收集，并對(duì)其進(jìn)一步探析，以此明確故障程度。這類方式不但耗費(fèi)大量的人力資源，而且更加損耗時(shí)間，待較長(zhǎng)時(shí)間后方能獲知結(jié)果，最終得到的結(jié)論未必精準(zhǔn)。有鑒于此，針對(duì)效率性能較差的陳舊故障確認(rèn)方式的弊端，必須把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)以及模糊控制理論進(jìn)行整合，解決傳統(tǒng)方案固有的缺陷，增強(qiáng)故障判別、確認(rèn)的精確度，提升排除系統(tǒng)故障及隱患的效率。

2.4 在電氣自動(dòng)化器械設(shè)備中的應(yīng)用

經(jīng)持續(xù)的實(shí)踐可知，在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的常態(tài)化運(yùn)作是一個(gè)永恒課題，其牽涉到諸方面的專業(yè)常識(shí)及學(xué)科內(nèi)容，因此，高素質(zhì)人才團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)刻不容緩。與此同時(shí)，參與實(shí)踐操作的人員還要樹立高度的工作責(zé)任感，保障設(shè)備順利運(yùn)行。然而，經(jīng)流程的編寫及網(wǎng)絡(luò)的操作，人工智能技術(shù)就演變成一類較好的可以替代人腦工作的技術(shù)，可使自動(dòng)化控制設(shè)備得以自動(dòng)運(yùn)行，這有助于節(jié)省培養(yǎng)人才隊(duì)伍的成本，進(jìn)而全面促進(jìn)操作精密度及效果的提高[5]。

3 人工智能技術(shù)發(fā)展的意義探析

總體而言，人工智能技術(shù)的突破性發(fā)展，也僅能無限地類似于人類智能，由于人工智能技術(shù)的精髓與實(shí)質(zhì)是模擬人類的思維方式，并為人類提供各種便捷服務(wù)，從這個(gè)角度看，該技術(shù)研發(fā)的直接意義在提升操作效率，而無法完全替代人類正常操作。具體到電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，怎樣保障FFS包裝機(jī)移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)作，已成為目前所面臨的難點(diǎn)和重點(diǎn)，通過引進(jìn)人工智能技術(shù)，促使電子計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)計(jì)模式得到根本性的轉(zhuǎn)變，把大量復(fù)雜的計(jì)算模擬過程經(jīng)由電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件進(jìn)行完成，極大地增強(qiáng)了設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，以便于不斷地熟知該技術(shù)的常規(guī)運(yùn)行方案及實(shí)踐運(yùn)用策略[6]。

4 結(jié)語

人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的運(yùn)用必將是未來技術(shù)開發(fā)的一大趨勢(shì)，機(jī)械的控制系統(tǒng)和系統(tǒng)框架相整合，實(shí)現(xiàn)一體化的設(shè)計(jì)，提升了自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了安全平穩(wěn)運(yùn)行，促進(jìn)了生產(chǎn)效率的有序提高。

［1］王金亮.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究 ［J］.科技致富向?qū)В?012，13（30）：315-316.

［2］孫愛文.淺談電氣自動(dòng)化控制中的人工智能技術(shù)［J］.科技致富向?qū)В?013，10（23）：326.

［3］葉干洲.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2010，8（15）：138.

［4］何翔.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究［J］.科技風(fēng)，2012，22（15）：84.

［5］王洪鐘.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探討［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，11（25）：89.

［6］孫中建，卜留軍.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析［J］.機(jī)電信息，2012，17（33）：137-138.