電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的智能控制問(wèn)題

文/趙洪河

在電力企業(yè)中，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸成為電氣發(fā)展的趨勢(shì)。為了使電力生產(chǎn)更高效，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中傳統(tǒng)的控制方法逐漸被淘汰，取而代之的是智能控制系統(tǒng)，不僅控制的應(yīng)變速度更快，而且控制的精準(zhǔn)度也極高。智能控制系統(tǒng)是根據(jù)人腦進(jìn)行模擬的，內(nèi)部數(shù)據(jù)能通過(guò)智能系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整和控制。在電力企業(yè)應(yīng)用中有很強(qiáng)的應(yīng)變能力和適應(yīng)能力。在接下來(lái)的文章中，根據(jù)智能控制的特點(diǎn)，了解智能控制的作用，分析電氣傳動(dòng)系統(tǒng)智能控制的應(yīng)用。

1 智能控制系統(tǒng)的興起和特點(diǎn)

1.1 智能控制系統(tǒng)的興起

在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的不斷進(jìn)步中，智能控制系統(tǒng)可以說(shuō)是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它使電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的控制策略有了更多的研究和應(yīng)用思想。智能控制系統(tǒng)是電力發(fā)展過(guò)程中為了解決需求而逐漸發(fā)展的產(chǎn)物，隨著企業(yè)對(duì)自動(dòng)化要求的提高，自動(dòng)化應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，控制系統(tǒng)所需要控制的對(duì)象種類越來(lái)越多，控制對(duì)象的構(gòu)造和內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)很難準(zhǔn)確的獲取這些控制對(duì)象的模型，使傳統(tǒng)控制系統(tǒng)逐漸無(wú)法完成控制任務(wù)，這種情況下只能通過(guò)人力來(lái)進(jìn)行手動(dòng)的控制。為了使系統(tǒng)擁可以像操作人員一樣進(jìn)行靈活準(zhǔn)確的操作，經(jīng)過(guò)科研人員的不斷總結(jié)和實(shí)踐，將控制系統(tǒng)借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，最終研究出智能控制系統(tǒng)。

1.2 智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制方法相比較，智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)比較多。

（1）智能控制系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制方法固定模式的限制，不依賴于控制對(duì)象的構(gòu)造和模型進(jìn)行分辨，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)使控制處理能達(dá)到自動(dòng)和靈活的效果，能夠自動(dòng)處理各種常見(jiàn)突發(fā)狀況，使智能控制系統(tǒng)具有非線性。

（2）智能控制系統(tǒng)不僅在控制對(duì)象的控制范圍上有了很大提高，在控制比較復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，還具有較強(qiáng)的處理能力。根據(jù)計(jì)算機(jī)中的參考數(shù)據(jù)，擇優(yōu)選擇控制和處理方法，在遇到突發(fā)問(wèn)題時(shí)，能夠根據(jù)實(shí)情況進(jìn)行隨機(jī)應(yīng)變，模擬了人腦的應(yīng)變思維，控制系統(tǒng)能主動(dòng)進(jìn)行分析和決策。

2 智能控制系統(tǒng)的主要控制方式

2.1 模糊控制

模糊控制是智能控制系統(tǒng)中典型的控制方法，主要根據(jù)模糊集合的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，將控制對(duì)象和日常工作中的事物進(jìn)行刻畫(huà)，對(duì)專業(yè)操作人員和技術(shù)人員的操作方式和動(dòng)作技巧進(jìn)行模仿，實(shí)現(xiàn)模糊控制對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。通過(guò)模仿技術(shù)人員和操作人員進(jìn)行模糊控制，減少了操作人員的工作量，能相應(yīng)減少企業(yè)中的人員數(shù)量，緩解企業(yè)中人力資源緊張的問(wèn)題。在進(jìn)行模糊控制時(shí)，為了減小推理環(huán)節(jié)智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)推算量，將模糊控制器中的輸入量與輸出量進(jìn)行了分散，使控制過(guò)程中的數(shù)據(jù)計(jì)算更加簡(jiǎn)單，加快了模糊控制的反應(yīng)速度，提高了智能控制系統(tǒng)的工作效率。由于模糊控制是利用物品和模型的模糊原理設(shè)計(jì)的，在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，如果控制系統(tǒng)的各項(xiàng)信息越詳細(xì)和具體，那么智能控制的效果就越好，控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)程度就越高。模糊控制器在工業(yè)生產(chǎn)中使用比較多，由于模糊控制中的標(biāo)量因子應(yīng)用比較簡(jiǎn)單，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的吸引力比較大。雖然模糊控制器的內(nèi)部構(gòu)造比較復(fù)雜，但是經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分散后，在使用原理上看起來(lái)卻十分簡(jiǎn)單，在模糊控制器的輸入、輸出中，曾經(jīng)常出現(xiàn)“震顫”情況，主要是由于系統(tǒng)處理的不穩(wěn)定造成的，后來(lái)經(jīng)過(guò)不同角度的分析，將模糊控制進(jìn)行了多層處理，從而解決了控制器工作中的不穩(wěn)定問(wèn)題。

2.2 單神經(jīng)元控制

單神經(jīng)元控制器是由單神經(jīng)元組成的，它具有很強(qiáng)的綜合性，將信息進(jìn)行綜合整理，依靠計(jì)算機(jī)設(shè)備，對(duì)非線性的控制問(wèn)題進(jìn)行解決。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的工作中，會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)情況，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)能力和很強(qiáng)的自我適應(yīng)能力，可以將單神經(jīng)元運(yùn)行時(shí)的數(shù)值進(jìn)行整理和糾正，通過(guò)對(duì)單神經(jīng)元的數(shù)值進(jìn)行不斷的調(diào)整，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得的數(shù)據(jù)知識(shí)組成單神經(jīng)元控制結(jié)構(gòu)，使控制能力能夠適用所面對(duì)的控制對(duì)象和所處的工作環(huán)境，將控制效果達(dá)到最佳，以此來(lái)解決一些非線性的突發(fā)控制情況。由于單神經(jīng)元控制器包含的信息數(shù)據(jù)比較多，在計(jì)算機(jī)硬件方面的要求比較高，一般的計(jì)算機(jī)內(nèi)存較小，導(dǎo)致運(yùn)行速度比較慢。嚴(yán)重制約了單神經(jīng)元控制的效率。就目前單神經(jīng)元控制的控制效果來(lái)看，還是比較理想的。

3 智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成

智能控制系統(tǒng)主要分為簡(jiǎn)單智能控制系統(tǒng)和分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)兩種。簡(jiǎn)單智能控制系統(tǒng)主要包括知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、控制策略和控制對(duì)象構(gòu)成。智能控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)知識(shí)庫(kù)中的人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行綜合整理，根據(jù)推理機(jī)推測(cè)出受控對(duì)象以及將會(huì)需要進(jìn)行的控制內(nèi)容，經(jīng)過(guò)控制策略部分給出相對(duì)應(yīng)的控制，在受控對(duì)象接受控制后，再將控制結(jié)果反饋到知識(shí)庫(kù)中，使知識(shí)庫(kù)進(jìn)行更詳細(xì)的信息整理。隨著生產(chǎn)要求和控制技術(shù)的提高，簡(jiǎn)單智能控制系統(tǒng)逐漸被多級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)取代。多級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)主要包括控制規(guī)則組織級(jí)、參數(shù)校正級(jí)、運(yùn)行控制級(jí)、公共數(shù)據(jù)庫(kù)和受控對(duì)象。多級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)主要將人工智能和控制系統(tǒng)的自學(xué)能力和組織能力以及調(diào)節(jié)能力進(jìn)行了有效結(jié)合，分別通過(guò)組織級(jí)、參數(shù)校正級(jí)、運(yùn)行控制級(jí)進(jìn)行不同程度的受控對(duì)象辨別和知識(shí)推理使用。三個(gè)級(jí)別在進(jìn)行分析和準(zhǔn)確控制后，將總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)公告數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行互相交換。

4 智能控制器在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 模糊控制在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

模糊控制在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用中，首先需要建立一個(gè)合理的模糊控制結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制。實(shí)現(xiàn)模糊精準(zhǔn)控制需要有一個(gè)數(shù)據(jù)變換過(guò)程，需要將受控對(duì)象的信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模糊化處理，將模糊化的受控對(duì)象數(shù)據(jù)信息在整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行整理，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬇袛啵詈笸ㄟ^(guò)反模糊化操作，對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行精確控制。在電氣企業(yè)的應(yīng)用中，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)需要進(jìn)行變量較多、內(nèi)容較為復(fù)雜的工作過(guò)程，需要電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)和變壓設(shè)備具備自動(dòng)控制的能力，因此，智能控制器一般在傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備中進(jìn)行安裝使用。

4.2 單神經(jīng)元控制器在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

單神經(jīng)元控制作為智能控制中的主要控制方式，將人工智能充分利用到控制系統(tǒng)中，結(jié)合生物學(xué)知識(shí)與物理學(xué)知識(shí)，配合數(shù)學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行思維和反映模式的模擬，通過(guò)及時(shí)反映對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行及時(shí)有效的控制。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)各種電氣設(shè)備的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，通過(guò)對(duì)控制對(duì)象的分析，計(jì)算達(dá)到有效控制所需要的電氣系統(tǒng)工作強(qiáng)度，合理調(diào)節(jié)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)電設(shè)備的轉(zhuǎn)速。在電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)和故障診斷方面被廣泛應(yīng)用，起到了良好的控制作用，效果也比較突出。在電力企業(yè)的電子技術(shù)方面，單神經(jīng)元控制技術(shù)也受到了各電力企業(yè)的青睞。

5 智能控制系統(tǒng)與電力傳動(dòng)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展

智能控制器主要是根據(jù)技術(shù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，模糊控制或者單神經(jīng)元控制的控制方法和控制器組成上，雖然比傳統(tǒng)的控制器效率高了很多，所作出的貢獻(xiàn)也比較大，但是發(fā)展并不成熟，需要進(jìn)一步探索和研究。對(duì)于整個(gè)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)而言，為了能使運(yùn)行更加穩(wěn)定，有必要為整個(gè)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行理論結(jié)構(gòu)框架的調(diào)整，進(jìn)一步改變內(nèi)部電路的環(huán)境。雖然智能控制系統(tǒng)到目前為止已經(jīng)取得了一定的成功，但是發(fā)展的時(shí)間較短，還需要進(jìn)行實(shí)踐與檢驗(yàn)，與智能控制未來(lái)的發(fā)展空間來(lái)看，智能控制仍然處于初期階段，屬于不斷探究和摸索的階段。未來(lái)對(duì)智能控制的研究和發(fā)展方向，主要是擴(kuò)大智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域方面，結(jié)合各種企業(yè)的不同需求，使智能控制的電力傳動(dòng)系統(tǒng)更具有市場(chǎng)性。在計(jì)算機(jī)硬件問(wèn)題方面，將針對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的定向應(yīng)用進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究。

6 結(jié)論

智能控制作為電力傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)電力設(shè)備有效控制，緩解了電力企業(yè)的人員緊張問(wèn)題，減少了對(duì)操作人員的需求，使企業(yè)減少了人力支出，降低了企業(yè)成本?？刂葡到y(tǒng)能根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行人腦模擬，有效的控制電力傳動(dòng)系統(tǒng)，使控制更加高速和準(zhǔn)確。由于智能控制系統(tǒng)還不能滿足所有的受控對(duì)象的全部控制內(nèi)容，因此，在具體使用中，對(duì)滿足不了控制需求的電力傳動(dòng)系統(tǒng)，還是需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行人工控制或者使用傳統(tǒng)的控制器。