電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的智能控制

高 利

遼寧理工職業(yè)學(xué)院，遼寧 錦州 121007

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的智能控制

高 利*

遼寧理工職業(yè)學(xué)院，遼寧 錦州 121007

近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技水平的不斷發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)也在逐漸變化和進(jìn)步，電力傳動(dòng)技術(shù)是電力行業(yè)中較為重要的技術(shù)，電力傳動(dòng)技術(shù)日益成熟的同時(shí)，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)也在日趨完善，完善的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要實(shí)行智能控制法。本文介紹了智能控制系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)，分析了智能控制系統(tǒng)的控制方式以及電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用意義，探究了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用。

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)；智能控制；應(yīng)用分析

現(xiàn)如今，人類社會(huì)已進(jìn)入信息科技時(shí)代，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在發(fā)展的過程中備受社會(huì)各行業(yè)關(guān)注，尤其是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的智能控制方式對(duì)電力企業(yè)的發(fā)展具有重要影響。傳統(tǒng)的控制方式不僅設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，而且在設(shè)計(jì)完成后不能及時(shí)滿足現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展需要，一定程度上阻礙了企業(yè)的發(fā)展步伐。由此可見，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用具有一定的研究?jī)r(jià)值，具體分析如下。

一、智能控制系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)

(一)智能控制的基本定義

所謂智能控制，指的是電氣傳統(tǒng)系統(tǒng)在控制的過程中能夠根據(jù)具體情況做出相應(yīng)的反應(yīng)，這在一定程度上打破了傳統(tǒng)固定控制模式的局限性。智能控制在開展工作時(shí)能夠針對(duì)突發(fā)情況進(jìn)行及時(shí)的應(yīng)對(duì)和處理，級(jí)別較高的智能控制能夠參照人腦思維控制方式進(jìn)行智能控制。智能控制來源于生活實(shí)踐、發(fā)展于生活實(shí)踐，在解決電力問題和工程技術(shù)問題等方面具有重要意義。現(xiàn)如今，智能控制在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，在包含部分人腦思維功能的基礎(chǔ)上，有序的對(duì)系統(tǒng)問題進(jìn)行先分析、后處理，其控制能力尤為先進(jìn)[1]。

(二)智能系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

首先，智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行對(duì)象控制，在控制時(shí)不需要數(shù)據(jù)模型作為支持，并打破了傳統(tǒng)控制工作中對(duì)數(shù)學(xué)模型的依賴性。其次，智能控制系統(tǒng)能夠?qū)θ四X思維模式進(jìn)行技巧性模擬，其工作模式運(yùn)用非線性控制。再次，智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)工作狀態(tài)的變化進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，進(jìn)而優(yōu)化工作質(zhì)量。然后，多數(shù)智能控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮在線識(shí)別、決策和評(píng)估的功能，進(jìn)而提高控制以及工作的效率。最后，智能控制系統(tǒng)在工作時(shí)，運(yùn)用信息分層處理方法，其工作效率較高。

二、智能控制系統(tǒng)的控制方式

(一)模糊控制

模糊控制指的是，為掌控人的思維模式，將日常概念的模糊性運(yùn)用相對(duì)模糊的集合來呈現(xiàn)。雖然模糊控制的結(jié)構(gòu)相對(duì)來說較復(fù)雜，但是模糊控制的輸入和應(yīng)用較為方便和便捷，在實(shí)際的應(yīng)用中，如果將積分效應(yīng)運(yùn)用到模糊控制器上，那么就可以稱其為PID控制器[2]。

(二)單神經(jīng)元控制

在處理較為復(fù)雜的信息時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)提高處理能力，進(jìn)而對(duì)信息及時(shí)處理，但是如果沒有計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支撐，那么神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控制系統(tǒng)中會(huì)降低自身的優(yōu)勢(shì)。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中運(yùn)用單神經(jīng)元對(duì)其進(jìn)行智能控制，能夠極大地提高工作效率，并且充分發(fā)揮系統(tǒng)的有效性。

三、電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用意義

(一)有利于提高電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能

在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于控制對(duì)象具有差異性，進(jìn)而智能控制的方法也不盡相同。因?yàn)橹悄芸刂葡到y(tǒng)屬于非線性技術(shù)的范疇，智能控制系統(tǒng)自身的控制方法較多，并且方法獨(dú)特，其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法、遺傳算法以及模糊控制法在電動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用效果顯著，在電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制系統(tǒng)的上述三種方法，有利于減少系統(tǒng)的識(shí)別時(shí)間，有利于對(duì)傳統(tǒng)函數(shù)中控制對(duì)象受估算器的約束進(jìn)行沖擊，有利于提高電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。其中，智能控制系統(tǒng)中模糊控制法下的控制器與傳統(tǒng)控制器相比，其升降時(shí)間都得到了明顯提升[3]。

(二)有利于電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行自身調(diào)整

人工智能控制器具有監(jiān)督學(xué)習(xí)型和自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)型兩種。在實(shí)際的電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中，監(jiān)督學(xué)習(xí)型的人工智能控制器不能及時(shí)滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)的過程中會(huì)不同程度的對(duì)其產(chǎn)生阻礙作用。因此，為了保證常規(guī)模糊控制器正常運(yùn)行，在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中利用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，并在自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的作用下對(duì)學(xué)習(xí)算法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化配置，能夠降低問題的發(fā)生幾率，能夠促進(jìn)電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用

(一)人工智能在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代控制理論也在逐漸完善，人工智能控制技術(shù)在發(fā)展的過程中雖然漸趨完善，但是傳統(tǒng)控制方法也不能被其完全取代，人工智能控制技術(shù)只能對(duì)傳統(tǒng)控制器進(jìn)行的常規(guī)技術(shù)取代。人工智能控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展中具有重要的作用，不僅操作簡(jiǎn)單，而且應(yīng)用方便。此外，雖然直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)憑借操作程序簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)在傳統(tǒng)時(shí)期被普遍應(yīng)用，但是直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)西社也具有不可忽視的限制性因素，隨著技術(shù)水平的不斷提高，直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)逐漸被淡化，進(jìn)而人工智能控制技術(shù)將在市場(chǎng)中獲得較大的使用率[4]。

隨著社會(huì)的進(jìn)步，交流傳動(dòng)產(chǎn)品大量上市，其中促進(jìn)交流傳動(dòng)產(chǎn)品產(chǎn)生的控制方法性能較高，控制方法主要指矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，前者的英文簡(jiǎn)稱為VC，后者的英文簡(jiǎn)稱為DTC。DTC這一概念于15年前被提出，經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展后應(yīng)用于市場(chǎng)。由此可見，人工智能控制將與DTC巧妙結(jié)合，并在DTC中廣泛應(yīng)用，進(jìn)而對(duì)傳統(tǒng)的電機(jī)模型產(chǎn)生沖擊。

目前，社會(huì)正處于信息科技化的發(fā)展階段，未來技術(shù)將會(huì)向智能化的趨勢(shì)發(fā)展。但是在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制時(shí)，產(chǎn)生了兩種不同觀點(diǎn)，第一種觀點(diǎn)：智能控制在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用能夠提高系統(tǒng)的工作效率，優(yōu)化工作的質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展，提高企業(yè)的發(fā)展活力；第二種觀點(diǎn)：智能控制在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用不能起到良好的輔助作用，認(rèn)為智能控制可有可無。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用分析如下[5]。

(二)智能控制在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用于模糊控制

在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，將智能控制應(yīng)用于模糊控制能夠提高掌握系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。在具體的應(yīng)用中，首先要構(gòu)建合理的模糊控制框架，并對(duì)模糊控制框架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，然后經(jīng)過五個(gè)環(huán)節(jié)操作進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更加精確的控制。第一個(gè)環(huán)節(jié)是定義量化，第二個(gè)環(huán)節(jié)是模糊化，但三個(gè)環(huán)節(jié)是系統(tǒng)定量變化知識(shí)庫(kù)，第四個(gè)環(huán)節(jié)是系統(tǒng)邏輯判斷，第五個(gè)是模糊控制器的反模糊化。模糊控制為了及時(shí)對(duì)信息進(jìn)行輸入和輸出，在設(shè)置參數(shù)時(shí)經(jīng)常用能夠調(diào)節(jié)的集合代替固定參數(shù)值，進(jìn)而精確控制參數(shù)。例如，當(dāng)模糊控制運(yùn)用于交流調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，為了能夠?qū)?shù)進(jìn)行合理調(diào)整，輸出控制量、輸入誤差以及誤差控制率等要經(jīng)過模糊PI進(jìn)行具體的系統(tǒng)運(yùn)算，然后根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果對(duì)輸出控制量、輸入誤差以及誤差控制率進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，進(jìn)而提高系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確率[6]。

2.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用于單神經(jīng)元控制

由上述分析可知，單神經(jīng)元控制作為最基本的控制單元在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器中應(yīng)用，能夠根據(jù)自身的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)規(guī)則對(duì)誤差、誤差微分和誤差積分進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而提高系統(tǒng)的有效性。單神經(jīng)元能夠打破傳統(tǒng)線性控制的局限性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非線性控制，智能控制在進(jìn)行非線性控制的同時(shí)，即對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性控制和調(diào)節(jié)，進(jìn)而在減少差錯(cuò)率的基礎(chǔ)上，優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的性能[7]。

雖然智能控制在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用能夠在發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上提高工作的效率和質(zhì)量，但是智能控制在實(shí)際應(yīng)用中面臨的困難較大。一方面，由于智能控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式較特殊，進(jìn)而一般的計(jì)算機(jī)設(shè)備不能滿足智能控制系統(tǒng)高效運(yùn)行的需要，因此智能控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備要求較嚴(yán)格。另一方面，智能控制系統(tǒng)受原有結(jié)構(gòu)的約束性較強(qiáng)，固定類型控制器的算法和結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，進(jìn)而其他類型控制器在應(yīng)用中會(huì)受到制約，這在一定程度上浪費(fèi)了計(jì)算時(shí)間，增大了計(jì)算成本，最后智能控制的應(yīng)用效果也不盡人意。由此可見，在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，智能控制的應(yīng)用仍處于試用階段，在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用智能控制時(shí)要充分發(fā)揮其內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中合理運(yùn)用，進(jìn)而在電氣傳統(tǒng)系統(tǒng)中促進(jìn)智能控制的不斷發(fā)展和完善[8]。

五、結(jié)論

綜上所述，電力資源對(duì)人們的生產(chǎn)、生活具有重要影響，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)將會(huì)向智能化的方向邁進(jìn)。智能控制能夠打破傳統(tǒng)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的局限性，在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中運(yùn)用智能控制有利于提高工作的效率、有利于優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有利于減輕人們的資源壓力。雖然智能控制具有發(fā)展劣勢(shì)，但是在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用中我們要揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)邁向新的臺(tái)階。

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[4]劉威.論人工智能在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].智富時(shí)代，2016，03：230.

[5]鞠毅.電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的智能控制問題初探[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，12：177.

[6]李冰洋.軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)扭振智能控制方法研究[D].燕山大學(xué)，2015；周業(yè)元.人工智能在電氣傳動(dòng)控制中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電信息，2013，24：97-98.

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高利(1981-)，女，山西臨縣人，遼寧理工職業(yè)學(xué)院，研究方向：控制科學(xué)與工程。

TP

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1006-0049-(2017)05-0172-02