淺談人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

張琪培+袁俁清

摘 要：簡要概述人工智能技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上研究了人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用，期望對電氣自動化控制效率的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；電氣；自動化；控制

中圖分類號：TM76；TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0012-02

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能又被稱為AI，它屬于一門綜合性科學(xué)，其中包含自動化、生物學(xué)、控制論、數(shù)學(xué)邏輯和仿生學(xué)等諸多學(xué)科。從本質(zhì)上看，人工智能技術(shù)是計算機科學(xué)的一個分支，該技術(shù)充分詮釋了智能的實質(zhì)。近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它已成為人們?nèi)粘９ぷ?、學(xué)習(xí)和生活中不可或缺的重要工具。編程是計算機中的一項應(yīng)用技術(shù)，可將計算機的編程過程看作是簡單模仿人腦收集、分析、處理和反饋信息的過程，而模擬人腦則是實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵所在。實現(xiàn)電氣自動化控制，能夠減少人力、物力的投入，有助于運行效率的提升。

在某些特定的情況下，要想精確掌握被控制對象的動態(tài)方程是非常困難的，整個過程也相對比較復(fù)雜，這使得常規(guī)控制器在設(shè)計控制對象模型時，會產(chǎn)生諸多不確定因素，例如參數(shù)變化、非線性問題等。而AI控制器在具體設(shè)計的過程中，無需控制對象的模型，其一般只需要按照魯棒性、響應(yīng)時間的不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，便可以使自身的控制能力獲得顯著提高。相關(guān)研究結(jié)果表明，在下降時間方面，AI控制器比PID控制器快2～4倍。與常規(guī)的控制器相比，AI控制器更容易調(diào)節(jié)，即便現(xiàn)場沒有專家指導(dǎo)，AI也可以使用響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計，同時還能利用相關(guān)的信息和語言等方式進(jìn)行設(shè)計。不僅如此，AI控制器還具有較強的一致性，將陌生的數(shù)據(jù)輸入到AI中，可以產(chǎn)生精度較高的估計值，并可忽略驅(qū)動器對它的影響。電氣自動化控制是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，AI在電氣自動化控制中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的設(shè)計效率和質(zhì)量。下面本文就人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用展開研究。

2 具體應(yīng)用研究

為了便于研究，本文以恒壓供水系統(tǒng)為例，對AI調(diào)節(jié)器在該系統(tǒng)電氣自動化控制中應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 AI調(diào)節(jié)器的工作原理

本次研究選用AI-808P人工智能程序型調(diào)節(jié)器作為整個系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)其他組成部分為控制接觸器、VFD（變頻器）、水泵、變送器和閥門等。該控制系統(tǒng)的基本工作原理是：在恒壓供水系統(tǒng)中，水泵的功率相對較大，從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，本系統(tǒng)只配置了1臺VFD；整個系統(tǒng)的3臺水泵中有2臺可進(jìn)行變頻調(diào)速——在這2臺水泵中，某一臺水泵發(fā)生故障或進(jìn)行維護(hù)檢修時，便可切換至另一臺繼續(xù)進(jìn)行變頻控制。在供水系統(tǒng)正常運行的過程中，變頻控制器不實施水泵切換的控制方式，僅對某一臺水泵進(jìn)行固定控制，由此可以顯著提高系統(tǒng)運行的可靠性，且還能防止頻繁切換變頻器對系統(tǒng)造成的不必要的沖擊。此外，為了便于系統(tǒng)維護(hù)、檢修，確保其運行的靈活性，可采取手動的方式對2臺水泵中的任意一臺進(jìn)行變頻運行，以降低能耗。

2.2 控制算法

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，PID大多應(yīng)用在線性定常系統(tǒng)中，而恒壓供水系統(tǒng)的對象存在非線性的特征，如果仍然采用PID進(jìn)行控制，很難達(dá)到理想效果。而AI智能調(diào)節(jié)器是以雙?？刂扑惴榛A(chǔ)。

在控制開始后，誤差e=Y-s相對較大，也就是說偏差Lel≥EM時，控制系統(tǒng)選擇模糊算法能夠?qū)ζ鋭討B(tài)性能進(jìn)行有效控制；當(dāng)誤差e減小時，偏差Lel

2.3 PLC與VFD的選用

2.3.1 PLC

本系統(tǒng)采用西門子S7系列的PLC，其輸出為繼電器類型，由于PLC僅僅需要完成水泵的自動切換，所以并不需要添加模擬量輸出模塊，這在一定程度上節(jié)約了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

2.3.2 VFD

本系統(tǒng)選用的VFD為適用于水泵型負(fù)載的TD2000型變頻器，可利用AI調(diào)節(jié)器對其頻率進(jìn)行控制。

2.4 基本控制參數(shù)的設(shè)置

AI智能調(diào)節(jié)器提供了良好的用戶設(shè)置方式，這使得各種情況下的控制均能達(dá)到理想效果。但調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置比較關(guān)鍵，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能，系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)置為：①P（速率參數(shù)）=1 000/s。②t（滯后時間）。該參數(shù)的值越小，積分作用會增強，微分作用會減弱；如果該值越大，則積分作用會減弱，微分作用會增強。③sn（輸入反饋信號）=33，信號為1～5 V。

2.5 應(yīng)用效果分析

采用AI智能調(diào)節(jié)器對恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，不僅可以使系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)具有恢復(fù)時間迅速、超調(diào)小的特點，而且變頻調(diào)速器還能使水泵電氣在軟啟動的條件下穩(wěn)定運行，有效防止了電流沖擊的影響，節(jié)能效果非常明顯。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，AI技術(shù)在電氣自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，兩者的聯(lián)系更加緊密。通過應(yīng)用AI技術(shù)，不僅可以提高電氣自動化控制的效率，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益。在未來的一段時期，應(yīng)重點加大對AI技術(shù)的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，這有助于其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1]郭硯強.電氣自動化及電氣自動化的發(fā)展方向[J].品牌（理論月刊），2011（12）.

[2]畢克偉.人工智能控制器在電氣化裝備中的應(yīng)用淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（01）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：簡要概述人工智能技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上研究了人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用，期望對電氣自動化控制效率的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；電氣；自動化；控制

中圖分類號：TM76；TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0012-02

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能又被稱為AI，它屬于一門綜合性科學(xué)，其中包含自動化、生物學(xué)、控制論、數(shù)學(xué)邏輯和仿生學(xué)等諸多學(xué)科。從本質(zhì)上看，人工智能技術(shù)是計算機科學(xué)的一個分支，該技術(shù)充分詮釋了智能的實質(zhì)。近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它已成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)和生活中不可或缺的重要工具。編程是計算機中的一項應(yīng)用技術(shù)，可將計算機的編程過程看作是簡單模仿人腦收集、分析、處理和反饋信息的過程，而模擬人腦則是實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵所在。實現(xiàn)電氣自動化控制，能夠減少人力、物力的投入，有助于運行效率的提升。

在某些特定的情況下，要想精確掌握被控制對象的動態(tài)方程是非常困難的，整個過程也相對比較復(fù)雜，這使得常規(guī)控制器在設(shè)計控制對象模型時，會產(chǎn)生諸多不確定因素，例如參數(shù)變化、非線性問題等。而AI控制器在具體設(shè)計的過程中，無需控制對象的模型，其一般只需要按照魯棒性、響應(yīng)時間的不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，便可以使自身的控制能力獲得顯著提高。相關(guān)研究結(jié)果表明，在下降時間方面，AI控制器比PID控制器快2～4倍。與常規(guī)的控制器相比，AI控制器更容易調(diào)節(jié)，即便現(xiàn)場沒有專家指導(dǎo)，AI也可以使用響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計，同時還能利用相關(guān)的信息和語言等方式進(jìn)行設(shè)計。不僅如此，AI控制器還具有較強的一致性，將陌生的數(shù)據(jù)輸入到AI中，可以產(chǎn)生精度較高的估計值，并可忽略驅(qū)動器對它的影響。電氣自動化控制是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，AI在電氣自動化控制中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的設(shè)計效率和質(zhì)量。下面本文就人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用展開研究。

2 具體應(yīng)用研究

為了便于研究，本文以恒壓供水系統(tǒng)為例，對AI調(diào)節(jié)器在該系統(tǒng)電氣自動化控制中應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 AI調(diào)節(jié)器的工作原理

本次研究選用AI-808P人工智能程序型調(diào)節(jié)器作為整個系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)其他組成部分為控制接觸器、VFD（變頻器）、水泵、變送器和閥門等。該控制系統(tǒng)的基本工作原理是：在恒壓供水系統(tǒng)中，水泵的功率相對較大，從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，本系統(tǒng)只配置了1臺VFD；整個系統(tǒng)的3臺水泵中有2臺可進(jìn)行變頻調(diào)速——在這2臺水泵中，某一臺水泵發(fā)生故障或進(jìn)行維護(hù)檢修時，便可切換至另一臺繼續(xù)進(jìn)行變頻控制。在供水系統(tǒng)正常運行的過程中，變頻控制器不實施水泵切換的控制方式，僅對某一臺水泵進(jìn)行固定控制，由此可以顯著提高系統(tǒng)運行的可靠性，且還能防止頻繁切換變頻器對系統(tǒng)造成的不必要的沖擊。此外，為了便于系統(tǒng)維護(hù)、檢修，確保其運行的靈活性，可采取手動的方式對2臺水泵中的任意一臺進(jìn)行變頻運行，以降低能耗。

2.2 控制算法

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，PID大多應(yīng)用在線性定常系統(tǒng)中，而恒壓供水系統(tǒng)的對象存在非線性的特征，如果仍然采用PID進(jìn)行控制，很難達(dá)到理想效果。而AI智能調(diào)節(jié)器是以雙?？刂扑惴榛A(chǔ)。

在控制開始后，誤差e=Y-s相對較大，也就是說偏差Lel≥EM時，控制系統(tǒng)選擇模糊算法能夠?qū)ζ鋭討B(tài)性能進(jìn)行有效控制；當(dāng)誤差e減小時，偏差Lel

2.3 PLC與VFD的選用

2.3.1 PLC

本系統(tǒng)采用西門子S7系列的PLC，其輸出為繼電器類型，由于PLC僅僅需要完成水泵的自動切換，所以并不需要添加模擬量輸出模塊，這在一定程度上節(jié)約了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

2.3.2 VFD

本系統(tǒng)選用的VFD為適用于水泵型負(fù)載的TD2000型變頻器，可利用AI調(diào)節(jié)器對其頻率進(jìn)行控制。

2.4 基本控制參數(shù)的設(shè)置

AI智能調(diào)節(jié)器提供了良好的用戶設(shè)置方式，這使得各種情況下的控制均能達(dá)到理想效果。但調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置比較關(guān)鍵，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能，系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)置為：①P（速率參數(shù)）=1 000/s。②t（滯后時間）。該參數(shù)的值越小，積分作用會增強，微分作用會減弱；如果該值越大，則積分作用會減弱，微分作用會增強。③sn（輸入反饋信號）=33，信號為1～5 V。

2.5 應(yīng)用效果分析

采用AI智能調(diào)節(jié)器對恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，不僅可以使系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)具有恢復(fù)時間迅速、超調(diào)小的特點，而且變頻調(diào)速器還能使水泵電氣在軟啟動的條件下穩(wěn)定運行，有效防止了電流沖擊的影響，節(jié)能效果非常明顯。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，AI技術(shù)在電氣自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，兩者的聯(lián)系更加緊密。通過應(yīng)用AI技術(shù)，不僅可以提高電氣自動化控制的效率，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益。在未來的一段時期，應(yīng)重點加大對AI技術(shù)的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，這有助于其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1]郭硯強.電氣自動化及電氣自動化的發(fā)展方向[J].品牌（理論月刊），2011（12）.

[2]畢克偉.人工智能控制器在電氣化裝備中的應(yīng)用淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（01）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：簡要概述人工智能技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上研究了人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用，期望對電氣自動化控制效率的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；電氣；自動化；控制

中圖分類號：TM76；TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0012-02

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能又被稱為AI，它屬于一門綜合性科學(xué)，其中包含自動化、生物學(xué)、控制論、數(shù)學(xué)邏輯和仿生學(xué)等諸多學(xué)科。從本質(zhì)上看，人工智能技術(shù)是計算機科學(xué)的一個分支，該技術(shù)充分詮釋了智能的實質(zhì)。近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它已成為人們?nèi)粘９ぷ?、學(xué)習(xí)和生活中不可或缺的重要工具。編程是計算機中的一項應(yīng)用技術(shù)，可將計算機的編程過程看作是簡單模仿人腦收集、分析、處理和反饋信息的過程，而模擬人腦則是實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵所在。實現(xiàn)電氣自動化控制，能夠減少人力、物力的投入，有助于運行效率的提升。

在某些特定的情況下，要想精確掌握被控制對象的動態(tài)方程是非常困難的，整個過程也相對比較復(fù)雜，這使得常規(guī)控制器在設(shè)計控制對象模型時，會產(chǎn)生諸多不確定因素，例如參數(shù)變化、非線性問題等。而AI控制器在具體設(shè)計的過程中，無需控制對象的模型，其一般只需要按照魯棒性、響應(yīng)時間的不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，便可以使自身的控制能力獲得顯著提高。相關(guān)研究結(jié)果表明，在下降時間方面，AI控制器比PID控制器快2～4倍。與常規(guī)的控制器相比，AI控制器更容易調(diào)節(jié)，即便現(xiàn)場沒有專家指導(dǎo)，AI也可以使用響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計，同時還能利用相關(guān)的信息和語言等方式進(jìn)行設(shè)計。不僅如此，AI控制器還具有較強的一致性，將陌生的數(shù)據(jù)輸入到AI中，可以產(chǎn)生精度較高的估計值，并可忽略驅(qū)動器對它的影響。電氣自動化控制是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，AI在電氣自動化控制中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的設(shè)計效率和質(zhì)量。下面本文就人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用展開研究。

2 具體應(yīng)用研究

為了便于研究，本文以恒壓供水系統(tǒng)為例，對AI調(diào)節(jié)器在該系統(tǒng)電氣自動化控制中應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 AI調(diào)節(jié)器的工作原理

本次研究選用AI-808P人工智能程序型調(diào)節(jié)器作為整個系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)其他組成部分為控制接觸器、VFD（變頻器）、水泵、變送器和閥門等。該控制系統(tǒng)的基本工作原理是：在恒壓供水系統(tǒng)中，水泵的功率相對較大，從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，本系統(tǒng)只配置了1臺VFD；整個系統(tǒng)的3臺水泵中有2臺可進(jìn)行變頻調(diào)速——在這2臺水泵中，某一臺水泵發(fā)生故障或進(jìn)行維護(hù)檢修時，便可切換至另一臺繼續(xù)進(jìn)行變頻控制。在供水系統(tǒng)正常運行的過程中，變頻控制器不實施水泵切換的控制方式，僅對某一臺水泵進(jìn)行固定控制，由此可以顯著提高系統(tǒng)運行的可靠性，且還能防止頻繁切換變頻器對系統(tǒng)造成的不必要的沖擊。此外，為了便于系統(tǒng)維護(hù)、檢修，確保其運行的靈活性，可采取手動的方式對2臺水泵中的任意一臺進(jìn)行變頻運行，以降低能耗。

2.2 控制算法

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，PID大多應(yīng)用在線性定常系統(tǒng)中，而恒壓供水系統(tǒng)的對象存在非線性的特征，如果仍然采用PID進(jìn)行控制，很難達(dá)到理想效果。而AI智能調(diào)節(jié)器是以雙?？刂扑惴榛A(chǔ)。

在控制開始后，誤差e=Y-s相對較大，也就是說偏差Lel≥EM時，控制系統(tǒng)選擇模糊算法能夠?qū)ζ鋭討B(tài)性能進(jìn)行有效控制；當(dāng)誤差e減小時，偏差Lel

2.3 PLC與VFD的選用

2.3.1 PLC

本系統(tǒng)采用西門子S7系列的PLC，其輸出為繼電器類型，由于PLC僅僅需要完成水泵的自動切換，所以并不需要添加模擬量輸出模塊，這在一定程度上節(jié)約了系統(tǒng)的開發(fā)成本。

2.3.2 VFD

本系統(tǒng)選用的VFD為適用于水泵型負(fù)載的TD2000型變頻器，可利用AI調(diào)節(jié)器對其頻率進(jìn)行控制。

2.4 基本控制參數(shù)的設(shè)置

AI智能調(diào)節(jié)器提供了良好的用戶設(shè)置方式，這使得各種情況下的控制均能達(dá)到理想效果。但調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置比較關(guān)鍵，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能，系統(tǒng)的基本參數(shù)設(shè)置為：①P（速率參數(shù)）=1 000/s。②t（滯后時間）。該參數(shù)的值越小，積分作用會增強，微分作用會減弱；如果該值越大，則積分作用會減弱，微分作用會增強。③sn（輸入反饋信號）=33，信號為1～5 V。

2.5 應(yīng)用效果分析

采用AI智能調(diào)節(jié)器對恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，不僅可以使系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)具有恢復(fù)時間迅速、超調(diào)小的特點，而且變頻調(diào)速器還能使水泵電氣在軟啟動的條件下穩(wěn)定運行，有效防止了電流沖擊的影響，節(jié)能效果非常明顯。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，AI技術(shù)在電氣自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，兩者的聯(lián)系更加緊密。通過應(yīng)用AI技術(shù)，不僅可以提高電氣自動化控制的效率，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益。在未來的一段時期，應(yīng)重點加大對AI技術(shù)的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，這有助于其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1]郭硯強.電氣自動化及電氣自動化的發(fā)展方向[J].品牌（理論月刊），2011（12）.

[2]畢克偉.人工智能控制器在電氣化裝備中的應(yīng)用淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011（01）.

〔編輯：李玨〕