電子自動(dòng)化控制中智能技術(shù)及應(yīng)用

楊怡康

摘 要：以科技驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展，已經(jīng)成為各領(lǐng)域各行業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的客觀需求與發(fā)展必然趨勢(shì)。在此背景下，作為科學(xué)技術(shù)體系中的重要組成部分，智能技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域中，并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文以電子自動(dòng)化控制為例，對(duì)電子自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以期加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)的認(rèn)知與了解，使其更好推動(dòng)我國(guó)電子自動(dòng)化控制領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電子自動(dòng)化；自動(dòng)化控制；智能技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM921.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）24-0022-02

電子工程是電氣工程領(lǐng)域中的重要組成部分，因此，電子自動(dòng)化控制在一定程度上也可理解為電氣自動(dòng)化控制，側(cè)重于電子設(shè)備、電氣裝置、電氣系統(tǒng)等的自動(dòng)化管控。將智能技術(shù)應(yīng)用于電子自動(dòng)化控制中可有效提升電子自動(dòng)化控制質(zhì)量，促進(jìn)其作用的充分發(fā)揮，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品（系統(tǒng)）智能化水平的提高。因此，在科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，高度重視創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的背景下，有必要加強(qiáng)電子自動(dòng)化控制中智能技術(shù)及其應(yīng)用的研究，以更好指導(dǎo)實(shí)踐，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 智能技術(shù)與電子自動(dòng)化控制

1.1 智能技術(shù)

智能技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子通信技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、GPS定位技術(shù)等創(chuàng)新發(fā)展與結(jié)合應(yīng)用下，形成的綜合性技術(shù)，是用于智能與智能應(yīng)用研究，所采用的技術(shù)與方法，包括智能主體、機(jī)械學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、自主計(jì)算、智能檢索等眾多內(nèi)容[1]。隨著產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日漸加劇，產(chǎn)品在滿足基本功能需求的同時(shí)，其性能與功能得到進(jìn)一步強(qiáng)化，側(cè)重于從“人文+技術(shù)”入手，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化發(fā)展，獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1.2 電子自動(dòng)化控制

關(guān)于“電子自動(dòng)化控制”可從“電子自動(dòng)化”與“自動(dòng)化控制”進(jìn)行解釋。電子自動(dòng)化是電子工程信息化建設(shè)的一種表現(xiàn)形式，在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、傳感技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備（系統(tǒng)）的自動(dòng)化發(fā)展，包括自動(dòng)化作業(yè)與管控；而自動(dòng)化控制是機(jī)械電氣一體自動(dòng)化集成控制理論，也是機(jī)械電氣一體自動(dòng)化集成控制理論技術(shù)，它能夠根據(jù)設(shè)備、機(jī)械生產(chǎn)目的與使用要求，在設(shè)備操作人員直接或間接參與下，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)控制，可有效將人們從單一、枯燥、繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，節(jié)約勞動(dòng)資本，降低工作強(qiáng)度，提升工作質(zhì)量與效率。因此，電子自動(dòng)化控制，則是以電子工程為主，對(duì)各種自動(dòng)化裝置與系統(tǒng)，實(shí)施的自動(dòng)化控制，并使其具備自動(dòng)化作業(yè)能力。

2 電子自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)

隨著電子自動(dòng)化控制設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)用范圍的不斷拓展，以及應(yīng)用要求的不斷提高，智能技術(shù)逐漸滲透到電子自動(dòng)化控制領(lǐng)域。并在一定程度上有效提升電子自動(dòng)化控制性能，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用質(zhì)量與效率的提升，為電子工程優(yōu)化發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，成為電子自動(dòng)化控制不可或缺的存在。對(duì)當(dāng)前電子自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)進(jìn)行歸納與總結(jié)，智能技術(shù)大致可分為以下三種類型：

（1）智能檢測(cè)技術(shù)。智能檢測(cè)以先進(jìn)傳感器技術(shù)為核心，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等結(jié)合應(yīng)用下，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、分析、識(shí)別，并實(shí)現(xiàn)多種計(jì)算與分析，滿足設(shè)備或系統(tǒng)測(cè)試與故障診斷目的的技術(shù)[2]。通常情況下，電子自動(dòng)化控制中智能檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用多體現(xiàn)在電子儀器儀表中。以工業(yè)生產(chǎn)電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表為例，智能檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，提升了儀表智能化水平，使其能夠通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)，獲取被檢測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)，計(jì)算與分析出被檢測(cè)對(duì)象數(shù)值變化規(guī)律與變化趨勢(shì)，掌握被檢測(cè)對(duì)象實(shí)際情況。與此同時(shí)，在多媒體技術(shù)、人工交互技術(shù)、人工神經(jīng)元技術(shù)的支持下，儀表能夠?qū)z測(cè)到的信息，納入自動(dòng)化控制范疇，從而根據(jù)實(shí)際情況與需求，制定相關(guān)決策，進(jìn)行作業(yè)行為約束，以實(shí)現(xiàn)工作質(zhì)量與效率的提升。（2）智能數(shù)據(jù)分析技術(shù)。智能數(shù)據(jù)分析是電子自動(dòng)化控制中應(yīng)用較為廣泛的智能技術(shù)，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中充當(dāng)“智能化助手”角色，能夠在有限時(shí)間內(nèi)，獲取有價(jià)值數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用，提升決策正確性，實(shí)現(xiàn)工作質(zhì)量與效率的提升。通常情況下，智能數(shù)據(jù)分析涉及到的知識(shí)與技術(shù)相對(duì)較多，包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等。例如，遠(yuǎn)程智能電表，在智能數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用下，能夠根據(jù)所采集到的用戶用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，了解用戶用電情況，明確一定時(shí)間內(nèi)用戶用電變化趨勢(shì)，便于相關(guān)工作人員進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度與電能供應(yīng)管理。（3）智能診斷技術(shù)。智能診斷是以知識(shí)處理為基礎(chǔ)，在傳感器技術(shù)與自動(dòng)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)上，引入人工智能，形成的智能診斷方法。智能診斷的核心技術(shù)為人工智能技術(shù)，能夠依據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷原理（通過(guò)人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)特征模仿，構(gòu)建非線性動(dòng)力學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使系統(tǒng)具備人腦某些能力，能夠?qū)⑷祟愔R(shí)引入診斷流程），實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)化識(shí)別與故障自動(dòng)化定位。并基于故障判斷，提出針對(duì)性解決方案，實(shí)現(xiàn)故障“智能”處理。以電網(wǎng)故障檢測(cè)系統(tǒng)為例，故障檢測(cè)系統(tǒng)能夠以診斷對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信號(hào)預(yù)處理，并對(duì)診斷對(duì)象變化情況進(jìn)行推斷，基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬模型，將虛擬模型代入智能系統(tǒng)（診斷知識(shí)庫(kù)）中，將標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)相對(duì)應(yīng)，依托智能設(shè)備進(jìn)行異常解釋與判斷，獲取診斷結(jié)果。而應(yīng)用與系統(tǒng)中的智能斷路器，可依據(jù)診斷結(jié)果，進(jìn)行合閘與分閘，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)急處理與預(yù)警[3]。

3 電子自動(dòng)化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用

智能技術(shù)應(yīng)用于電子自動(dòng)化控制裝置（系統(tǒng)）已經(jīng)成為電子自動(dòng)化控制現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展的必然趨勢(shì)，以下為智能技術(shù)在電子自動(dòng)化控制中的幾種應(yīng)用。

3.1 優(yōu)化電子自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

在電子自動(dòng)化控制裝置與系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用智能技術(shù)能夠在不改變其性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化，從而提升裝置（系統(tǒng)）質(zhì)量，以滿足其在實(shí)際應(yīng)用中的需求。例如，在汽車主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員常應(yīng)用線性最優(yōu)控制技術(shù)，在保證受控結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，尋找可行的控制規(guī)律，使受控于系統(tǒng)的對(duì)象，從起始狀態(tài)轉(zhuǎn)到既定要求的終端狀態(tài)，同時(shí)使既定要求性能指標(biāo)達(dá)到最值（最大或最?。?，在一定程度上能夠有效增強(qiáng)系統(tǒng)工作效率。又如，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，引入神經(jīng)網(wǎng)控制技術(shù)能夠進(jìn)一步提升裝置（系統(tǒng)）控制效果，增強(qiáng)裝置（系統(tǒng)）控制的自動(dòng)化、智能化水平。相對(duì)于傳統(tǒng)以數(shù)學(xué)模型與性能指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的電子自動(dòng)化控制裝置（系統(tǒng)）而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的設(shè)計(jì)，雖然不具備顯示知識(shí)表達(dá)的優(yōu)勢(shì)，但它能夠在多個(gè)簡(jiǎn)單神經(jīng)元連接下，模擬人類的思考方式進(jìn)行大容量信息分析與處理，滿足大型設(shè)備、大規(guī)模系統(tǒng)控制需求。與此同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的自組織、自學(xué)習(xí)能力、容錯(cuò)性與魯棒性較強(qiáng)。因此，在電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)中某區(qū)域或構(gòu)件發(fā)生故障，出現(xiàn)功能失效狀況時(shí)，能夠?qū)⒐收峡刂圃谝欢ǚ秶?，降低其?duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。

通常情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在電子控制領(lǐng)域中的應(yīng)用主要由以下三種情況：

（1）作為控制器被應(yīng)用于控制系統(tǒng)中；（2）作為控制對(duì)象模型被應(yīng)用于控制結(jié)構(gòu)中；（3）作為非線性函數(shù)或過(guò)程參數(shù)評(píng)估裝置應(yīng)用于控制網(wǎng)絡(luò)體系中。

3.2 強(qiáng)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)性能

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，隨著機(jī)械設(shè)備應(yīng)用規(guī)模的不斷增加，以及機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化作業(yè)水平的日益提升，自動(dòng)化控制的重要性愈發(fā)明顯。提升電子自動(dòng)化控制性能，實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)的有效擴(kuò)充成為人們思考與關(guān)注的重點(diǎn)。而隨著智能技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，原自動(dòng)化技術(shù)、電子自動(dòng)化控制技術(shù)得到補(bǔ)充與完善。在此背景下，電子自動(dòng)化控制裝置與系統(tǒng)性能得到強(qiáng)化。

以PLC控制器為例。PLC作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的電子控制器，是在原繼電控制原理的基礎(chǔ)上，依托先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，以可編程存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)順序控制、算術(shù)操作、邏輯運(yùn)算、定時(shí)操作等指令的執(zhí)行，并進(jìn)行信息的數(shù)字化輸入與輸出，從而對(duì)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行有效控制。將智能技術(shù)應(yīng)用于PLC系統(tǒng)，可進(jìn)一步提升PLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及對(duì)信息的處理與分析能力。現(xiàn)階段，智能技術(shù)對(duì)于PLC系統(tǒng)的擴(kuò)充主要體現(xiàn)“主區(qū)”與“分站”兩個(gè)層面。其中，“主區(qū)”層面主要表現(xiàn)為：在PLC系統(tǒng)中央處理單元引入人工智能技術(shù)，增強(qiáng)程序運(yùn)行與處理的可控性、協(xié)調(diào)性；而“分站”層面主要表現(xiàn)為：對(duì)各流程工序的自動(dòng)化與智能化監(jiān)控，使輸入與輸出電源能夠依據(jù)“主區(qū)”規(guī)劃運(yùn)行，并通過(guò)反饋控制、雙向控制，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性。

3.3 提升自動(dòng)化控制應(yīng)用質(zhì)量

學(xué)科之間的融合發(fā)展推動(dòng)技術(shù)的集成化、一體化發(fā)展。在此背景下，電子自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的智能技術(shù)呈現(xiàn)出綜合應(yīng)用態(tài)勢(shì)。即根據(jù)電子自動(dòng)化控制需求，進(jìn)行功能模塊的組合。其優(yōu)勢(shì)在于：優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；使設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成本得到有效控制；增強(qiáng)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便性；促進(jìn)電子自動(dòng)化控制裝置、電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)踐應(yīng)用中質(zhì)量與效率的提升。現(xiàn)階段，模糊控制技術(shù)與其他技術(shù)的集成，已經(jīng)取得一定發(fā)展成效，包括“模糊控制+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“模糊控制+專家系統(tǒng)控制技術(shù)”、“模糊控制+網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”等[4]。例如，某變電站智能化改造過(guò)程中，依托技術(shù)集成優(yōu)勢(shì)，增設(shè)了分布式流量監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)智能保護(hù)系統(tǒng)、變電器檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)、模糊控制技術(shù)等的集成應(yīng)用。并且經(jīng)過(guò)智能化改造后的電子工程項(xiàng)目，在為期四個(gè)月試運(yùn)行期間，故障發(fā)生概率由0.2%下降至0.03%，電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性提升了0.02個(gè)百分點(diǎn)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用效果顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著智能技術(shù)的不斷完善，其在電子自動(dòng)化控制中應(yīng)用作用愈發(fā)顯著，不僅有利于提升電子自動(dòng)化控制質(zhì)量與效率，也能夠進(jìn)一步提升自動(dòng)化控制的自動(dòng)化、智能化水平，為企業(yè)生產(chǎn)、管理帶來(lái)便利。本文通過(guò)分析電子自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)及其應(yīng)用，旨在加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)的認(rèn)知與掌握，了解智能技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以進(jìn)一步提升電子自動(dòng)化控制效果，促進(jìn)其在企業(yè)建設(shè)與發(fā)展中作用的充分發(fā)揮。

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