人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用研究

王語思 田亞軍

(1.中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院有限公司,吉林 長春 130021；2.吉林昌泰房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司,吉林 長春 130000)

1 引言

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)與工業(yè)化的快速發(fā)展,人工智能平臺的電氣自動化控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。人工智能技術(shù)運(yùn)用于電氣自動化控制中,不僅能夠完成自動化與智能化的系統(tǒng)控制、信息處理,還能夠縮減人力財(cái)力的消耗成本,也提升了電氣自動化的運(yùn)行效率?？梢哉f,通過人工智能技術(shù)對電氣、電網(wǎng)等設(shè)備的自動化控制,有效降低了運(yùn)行成本。

2 人工智能技術(shù)簡介

人工智能技術(shù)作為一門新興科學(xué)技術(shù),其主要借助于大數(shù)據(jù)平臺、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等,來完成對人類行為與復(fù)雜工作的模擬。當(dāng)前人工智能技術(shù)主要分為機(jī)器人、自動化系統(tǒng)兩個部分,其中機(jī)器人系統(tǒng)是對人類大腦的復(fù)雜模擬,是計(jì)算機(jī)不斷學(xué)習(xí)人類大腦的思考過程,從而獲得較為穩(wěn)定的思維與行為模仿。這種大腦與行為的人工智能化模仿,已經(jīng)被應(yīng)用于多個領(lǐng)域。而自動化系統(tǒng)是借助于人工智能技術(shù)的大數(shù)據(jù)技術(shù)、仿真技術(shù)等,來完成電路與電網(wǎng)中系統(tǒng)運(yùn)作、處理指令、信息數(shù)據(jù)的智能控制。人工智能技術(shù)包括計(jì)算智能、感知智能、認(rèn)知智能三方面內(nèi)容。其中,計(jì)算智能包括數(shù)據(jù)平臺、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)儲存等；感知智能包括語音識別、圖像識別、生物識別等；認(rèn)知智能包括機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測類API、人工智能平臺等。因此,人工智能是數(shù)據(jù)處理技術(shù)、圖像處理技術(shù)、感知與識別技術(shù)、仿真技術(shù)等的集合,需要多種學(xué)科技術(shù)的協(xié)同作用,才能實(shí)現(xiàn)最終智能化模擬的結(jié)果。由于電氣自動化控制系統(tǒng)具有復(fù)雜性,且在系統(tǒng)動態(tài)控制中的精確度較低,因此運(yùn)用人工智能技術(shù)的模糊控制對其進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)處理,能夠獲得較好的控制效果。圖1為人工智能技術(shù)的主要框架圖。

圖1 人工智能技術(shù)主要框架圖

3 作用和優(yōu)勢

智能技術(shù)在自動化控制中的應(yīng)用,不僅能夠有效提升電氣自動化的控制效果,而且會顯著降低電氣自動化控制的運(yùn)行成本,具有重要的作用與相應(yīng)優(yōu)勢。

3.1 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的作用

傳統(tǒng)電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中,需要工作人員掌握電路、電磁場等知識,還要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來比較不同電氣自動化方案的優(yōu)劣性。而依托于大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的人工智能技術(shù),通過對生產(chǎn)工作流程的自動化控制與管理,能夠從根本上降低人力與生產(chǎn)資源的消耗。特別是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的加入后,電氣自動化設(shè)計(jì)可以通過CAD實(shí)現(xiàn)100%的計(jì)算機(jī)繪圖。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括硬件、軟件兩部分內(nèi)容,利用CAD技術(shù)可以在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)設(shè)計(jì)。而在電氣自動化控制的生產(chǎn)環(huán)節(jié),人工智能技術(shù)能夠?qū)κ占降臄?shù)據(jù)信息、電路信息等進(jìn)行處理,并分析得到最優(yōu)的生產(chǎn)方式與流程控制方案,從而實(shí)現(xiàn)電氣生產(chǎn)與電路運(yùn)行的自動化。所以人工智能技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化控制中,可以完成復(fù)雜工作流程的簡化操作,并能夠有效降低人力投入與生產(chǎn)成本,最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量的提升。因此人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中優(yōu)化電氣自動化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),具有非常重要的實(shí)踐作用。

3.2 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢

電氣自動化控制具有較高的系統(tǒng)性與復(fù)雜性,因此引入人工智能技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的控制,有著較為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。在電氣自動化控制中使用人工智能技術(shù),用戶只需通過人工智能控制器端口,就能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制。而人工智能控制主要通過遺傳算法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制方法,來完成數(shù)據(jù)信息的收集、鑒別與處理,從而最大程度提升電氣自動化效率。當(dāng)前人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用,主要包括以下幾方面優(yōu)勢:（1）智能化的數(shù)據(jù)收集、處理與存儲。在電氣自動化控制系統(tǒng)中,人工智能技術(shù)能夠自動完成數(shù)據(jù)收集、處理與存儲,而用戶只需根據(jù)相應(yīng)的生產(chǎn)與運(yùn)行需求,進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與設(shè)備的調(diào)試,就能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣的自動化控制,也能有效提升電氣自動化的控制效率。（2）智能化的運(yùn)行流程監(jiān)控與報(bào)警。人工智能技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)控整個運(yùn)行流程,并監(jiān)控各個電氣設(shè)備的模擬數(shù)據(jù)值,最后根據(jù)不同的故障情況進(jìn)行報(bào)警。（3）智能化的故障錄波采集與控制?；谌斯ぶ悄艿墓收箱洸ú杉c分析技術(shù)可以快速對電氣自動化控制系統(tǒng)中的故障進(jìn)行處理,并針對不同問題采取差異化的解決方案。因此,故障錄波采集技術(shù)的運(yùn)用大大提高了電氣設(shè)備與生產(chǎn)的運(yùn)行安全性,也有效保障系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

4 人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的具體應(yīng)用

4.1 在電氣自動化控制設(shè)備中的應(yīng)用

在電氣自動化控制系統(tǒng)的操作中,需要操作人員具備較為完善的專業(yè)知識與經(jīng)驗(yàn),以解決設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況與復(fù)雜問題。而人工智能技術(shù)是依托于大數(shù)據(jù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),其主要通過智能化的控制程序,來指導(dǎo)電氣設(shè)備的工作流程與工作效率,并降低電氣自動化控制設(shè)備的運(yùn)行成本。因此,運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行控制,可以完成電氣自動化中設(shè)備與電路的自動調(diào)整,并降低人為的操作失誤與故障。而且人工智能技術(shù)會自動優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行的程序,以最大程度保障設(shè)備工作的高效率與科學(xué)性。

4.2 人工智能技術(shù)在電氣控制過程中的應(yīng)用

電氣控制是電氣自動化的重要環(huán)節(jié),決定著整個電氣系統(tǒng)的成本與運(yùn)行效率。電氣控制過程中人工智能技術(shù)的應(yīng)用,能夠提高其工作效率,降低自動化運(yùn)行和控制成本。其中整個過程的應(yīng)用,主要包括專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制三方面內(nèi)容。（1）專家控制。專家控制作為人工智能技術(shù)的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng),其中存儲著海量的電氣領(lǐng)域?qū)＜抑R與經(jīng)驗(yàn)。專家控制系統(tǒng)與電氣自動化控制的結(jié)合,能夠提供更多電氣控制的解決方案。同時專家控制技術(shù)能夠提供更加多樣化的自動化控制方案,用戶可以根據(jù)電氣控制的工作狀態(tài)與效率,進(jìn)行控制過程的靈活選擇。專家控制技術(shù)還可以調(diào)整人工智能控制器的參數(shù),適應(yīng)不同的電氣設(shè)備與工作環(huán)境,從而提升電氣自動化的運(yùn)行效率。（2）模糊控制。模糊集合、近似推理、模糊語言變量等,共同構(gòu)成了模糊控制的主要內(nèi)容。模糊控制以模糊集合論為基礎(chǔ)描述工具,是對原有集合論（研究對象為一般集合）數(shù)理邏輯的拓展,是一種閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字化計(jì)算控制系統(tǒng)。因此模糊控制通過借助于模糊推理法、TS模糊模型,來搭建直流電流、交流電流的動力與傳播渠道,模糊推理法主要用于控制電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速率。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是模擬人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種控制模式,可以通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對電氣PID控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié),但目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電氣控制過程中的應(yīng)用較少。

4.3 人工智能技術(shù)在電氣自動化故障診斷中的常見應(yīng)用

人工智能技術(shù)的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等,在電氣故障診斷中有著較為廣泛的應(yīng)用。電氣自動化控制的故障,主要包括發(fā)動機(jī)、變壓器方面的故障,它是影響電氣自動化運(yùn)行效率與運(yùn)行安全的重要因素。而傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)、變壓器的故障診斷方式,是通過對變壓器油位、氣味、溫度、震動等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,才能得到較為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行電氣故障診斷,可以通過多種智能控制技術(shù),進(jìn)行發(fā)動機(jī)、變壓器等方面故障的自動化分析,從而有效保障電氣自動化控制與故障診斷的安全準(zhǔn)確性。

4.4 人工智能技術(shù)在電氣自動化操作中的應(yīng)用

當(dāng)前電氣制造技術(shù)發(fā)展快速,電氣智能化與安全性成為多方關(guān)注的重點(diǎn)。而人工智能技術(shù)引入到日常的電氣自動化操作中,可以有效調(diào)整原有電氣的復(fù)雜操作流程,并能保障操作中的安全性。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化操作中是對傳統(tǒng)電氣自動化系統(tǒng)的簡化,不但能提升電氣自動化的工作效率,也能夠有效降低人為操作所帶來的故障與隱患。

5 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,自動化控制系統(tǒng)也在不停創(chuàng)新與變化。特別在人工智能技術(shù)引入到電氣自動化控制中后,通過專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能化控制模式,會大大簡化電氣控制的流程,還能夠保障電氣自動化設(shè)備的安全性。

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