淺析人工智能在電氣自動化控制中的應用

董德剛

（浙江無限新能源股份有限公司，浙江 嘉興 314500）

1 人工智能的概述

人工智能作為現代社會中新開發研究出來的智能理論方法，主要用于延伸、模擬人的智能，并將其進行延伸的系統技術學科，其簡稱為AI。

人工智能這一概念從1956年被首次提出后，便飛速發展，隨著其研究的不斷深入，結合計算機技術的人工智能更是向著多學科多方向發展，設計了信息、控制、仿生學、生物、物理以及邏輯、語言、醫學、自動化、哲學等等多體系學科。

電氣的自動化是一門應用較為廣泛的學科，主要研究同電氣工程相關的各個領域。其學科涉及范圍極廣，包括自動控制、系統運行、信息處理以及電力電子、實驗分析和計算機應用等等一系列內容。而機械自動化的實現指的是在不受人類直接操作以及控制的前提下使得機械能夠自行動作完成某一過程，是人工智能同電氣自動化的技術交叉點。人工智能的發展對于電氣自動化尤其是自動控制技術的發展無疑相當的有益，同時對于電氣設備能夠有效提升其智能運行水平，同時對于設備系統的改造以及系統穩定性的提高、生產效率的提升都有著極好的促進作用。

2 人工智能調節器的應用

2.1 原理

該人工智能系統為AI系統，主要由智能調節器、控制接觸器組以及變頻器、閥門水泵和壓力變送器共同構成。該系統中由于水泵具有較大的功率，考慮到成本問題僅使用一臺變頻器，另外兩臺水泵則通過變頻調速的方式予以控制，如此一來當其中一臺出現故障或者需要維護時便可以進行切換。

當出水總管的眼里被傳感器檢測出來后，經過變送器將信息反饋到智能儀表中，通過同設定值進行對比，得出誤差變化率以及壓力誤差，經過人工智能特有的控制運算方式計算之后，將控制信號輸出，發送至相應的變頻控制端。通過對頻率的調節對水管壓力予以控制，使其達到指標要求。當用戶增加或者是水量增加時，一臺變頻水泵仍舊無法滿足水壓要求，則PLC會對系統的低壓信號予以反映，按照工藝要求以及邏輯需求，令另外的一臺水泵投入工作。若是用戶的用數量降低時，PLC會對系統中的高壓信號做出反應，令其中一臺工頻水泵停止工作。

運行中的系統中，某一臺水泵是始終受到變頻器控制的，不會進行多水泵指甲你的切換。如此一來就不會使得系統在頻繁切換中受到沖擊，也不會損傷變頻器，具有可靠性。另外考慮到檢修以及系統的靈活性問題，可以通過手動選擇的方式，對水泵的變頻運行進行選擇，如此可以降低其中一臺水泵由于低頻運行而形成的損耗。

2.2 控制的基本算法

現行定常系統是工業過程中常見的系統，其中的控制器大多選用PID，但是在供水系統中，常常會出現非線性以及時變環節對象，加之有些未知參數緩慢變化，所以僅僅使用PID無法有效進行控制，AI智能調節器主要通過模糊控制以及結合改進后的PID進行雙模控制。

2.3 人工智能調節器

人工智能調節器具有模糊邏輯PID調節及參數自整定功能的先進控制算法。在誤差大時, 運用模糊法進行調節, 以消除PID 飽和積分現象; 當誤差減小時, 采用改進后的PID 算法進行調節, 并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果最優化。其具有無超調、高精度、參數確定簡單, 對復雜對象也能獲得較好控制效果等特點。其整體調節效果比一般的PID 算法更明顯。

2.4 可編程控制器

該種控制器選用的系列是FX1N系列的設備，主要適用了繼電器類型的輸出。而該控制器不需要對模擬量進行輸入和輸出，只需要對水泵的自動切換進行控制，由于僅僅需要完成邏輯功能，因而節省了資金投入，而閉環控制則是由系統的人工智能設備控制，在算法上對比PLC內部簡單PID算法具有極大的優越性。

2.5 變頻器

該種艾默生式變頻器主要被應用在水泵型負載上，通過手動電位計或者是人工智能調節器控制電流輸出信號一次對頻率進行調節。其中模式的切換實現，是通過自動開關以及手動開關進行操作的。而對于多功能段子變頻器則定義為電流信號-電位計控制模式。

2.6 控制臺

控制臺在系統中包含了兩種操作方式，一種是自動一種是手動，手動操作時，每臺閥門以及水泵都能夠進行啟停，而通過電位計進行手動調節時能夠有效改變變頻器的頻率；而自動控制模式下，運行水泵的選擇通過選擇開關進行控制，當某臺水泵處于維修狀態時，可以通過開關選擇使其脫離運行行列，并且不會影響到其他設備的運行。

3 案例簡析

恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用, 由于系統的負荷變化的不確定性, 采用傳統的PID 算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器, 系統的動態特性指標總是不穩定, 通過實際應用中的對比發現, 應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。

上述內容僅僅是電器自動化中人工智能應用的一個方面，同時也是生產供給電氣元件的一個方向，我們追求的目標便是機械智能化，因此電氣自動化中加入人工智能是目前我們所想要追求的一個目標。

結論

人類主要具有三方面的智能，包括感知能力、行為能力以及思維能力。所謂的人工智能則是指那些由人類制造出能夠表現一定智能的機器。人工智能所包含的的那三方面內容能夠通過一定的方式被機器所表達出來。而人工智能的應用體現則在于求解問題、推力邏輯以及證明定力中，除此之外，語言的理解以及設計自動程序和專家系統也是人工智能的主要內容。這些都是自動化特征的一種體現，同時表達了一種主題—對機械人類意識的增強，對自動化控制的提升，所以電氣自動化中人工智能的應用將會有很大的發展空間，人工智能技術的參與是電氣自動化技術發展的必然趨勢。

[1]劉偉紅.軟交換技術在電力通信網的研究[D].浙江大學，2008.

[2]李卓青.軟交換技術及其在電力系統的應用前景[J].電力系統通信，2002（12）：426.

[3]中國南方電網語音交換技術規范[S].中國南方電網公司.