智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用

孟凡林 葉巍

摘要：自動化控制是電氣工程中的重要環節之一，其水平的高低會因智能化技術的高低而產生浮動。文章介紹了在電氣工程自動化控制中智能化技術的特點，從神經網絡系統、故障診斷等方面分析了智能化技術在電氣自動化控制中的具體運用，以便智能化技術能夠更為廣泛地應用于在電氣自動化控制中，從而提高我國電氣工程的水平。

關鍵詞：電氣工程；自動化控制；智能化技術；神經網絡系統；故障診斷系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）05-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.022

隨著科學技術的不斷發展，各行業也在不斷更新自身的生產技術。我國電氣市場在這一背景下得了到快速的發展，電氣工程在我國的應用也更為廣泛。電氣工程中必不可少的環節之一便是自動化控制技術，傳統自動化控制技術不高使得部分電氣設備的工作效率難以提高，從而影響了我國電氣工程的水平。智能化技術是自動化控制中的新興技術，相比傳統的自動化控制技術，智能化技術的工作效率得到大幅提升，不僅能夠實現人工智能，同時還能使我國電氣工程行業得到快速發展。因此我國應向各電力工程企業推行智能化技術，擴大智能技術在電氣工程中的應用范圍，提高我國電氣工程的工作效率。

1 電氣工程自動化控制中智能化技術的特點

1.1 智能化控制器能夠實現無人化操控

電氣工程在實際運用中，傳統的自動化技術要遜于智能化的自動化技術。因此，電氣工程施工企業更傾向于使用智能化控制器。智能化控制器的控制程度與以下方面有關：魯棒性變化、響應時間、下降時間。智能化控制器能夠將上述原因結合并進行調節，保證在自動化運行過程中不會出現意外狀況。企業使用智能化技術控制并調整電氣工程中所用的電氣設備，從而為企業省去大量人員的開銷，幫助企業解放大量的勞動力。企業所雇用的員工只需掌握一定技術便能夠令設備形成自我調節模式，無需工作人員進行長時間的監控或管理。除此以外，工作人員在固定區域內使設備在無人控制的情況下實現自動調節。

1.2 智能化控制器不需要控制模型

在電氣工程企業所使用的傳統自動化控制器中，自動化控制器緊密系數不高，傳統控制器在具體工作中技術水平的含量并不高，不能對含有復雜動態方程的控制對象進行管理與控制，使自動化控制器出現失控的現象，而關于該控制對象的所有工作都將受到不同程度的影響，電氣工程進度也將因此變得緩慢甚至停止，給電氣工程施工企業帶來大量損失。而智能化技術將設計控制對象模型這一工序直接省略，智能化控制器不再控制模型，因此在電氣工程施工中也不存在對控制對象不能進行評估或預測的問題。

1.3 智能化控制器具備較高的一致性

無論工作人員錄入什么數據，智能化控制器都可以對其進行處理，并在處理之后獲得較為準確的預測。智能化控制器在處理數據的過程中往往會收到輸入復雜且使用率不高的數據，智能化控制器依舊能夠對該數據實施分析評測。控制對象具有較強的變更性且不同的控制對象在控制器中顯現的控制效果也存在差異。如今，電氣工程中的控制對象呈現多樣化，智能化控制器也無法控制所有的控制對象。盡管智能化控制器能夠在無人操作的情況下對大部分控制對象進行有效控制，但智能化控制并不是萬能的，工作人員不能利用智能化控制器控制所有的控制對象。這代表我國智能化控制器的開發與升級還有較大的空間，我國應更為積極地開發智能化控制器，為我國電氣工程行業的發展提供幫助。

2 智能化技術在電氣自動化控制中的具體應用

2.1 神經網絡系統

神經網絡系統中共擁有兩個子系統：一個子系統借電氣內部動態參數的協助對定子電流進行分析與辨認；另一個子系統則借機電系統參數對轉子速度進行分析與辨認。神經網絡中的構造往往含有多層，并且每一層構造都具有前饋性，因此神經系統更偏向于運用反向學習算法。工作人員在使用神經網絡對電氣工程驅動系統以及交流電機的運行狀態進行確認、檢測與監督過程中，能夠充分體現出神經網絡在使用反向學習算法。神經網絡反向轉波算法在電氣工程內較為常用，其能夠幫助工作人員有效管理非初始速度以及負載轉矩所產生的變化，也能大幅縮減定位時間，這是傳統梯形控制所不能比擬的。智能化神經中有網絡函數估計器，它具有較高的抗擾性，同時也具有較好的防噪音能力，其一致性也優于一般控制器，無需控制模型。上述優點使得智能神經網絡在模式識別與信號處理中的應用較為頻繁，對電氣傳動控制起到良好的作用。智能化神經網絡使得電氣設備的診斷系統和條件監控決策得以強化，使其使用更為穩定可靠。之所以能夠實現兩者的強化，和智能神經網絡與不同傳感器錄入的并行結構相符有關。工作人員若希望神經網絡可以長久安全運行，需使智能神經系統具有以下三個條件：（1）智能神經網絡中含有大量的激勵函數；（2）智能神經函數內含有隱藏層；（3）智能神經網絡中含有隱藏節點，如BP網絡模型（如圖1所示）。工作人員在選擇激勵函數和最優隱藏節點以及層數時，可使用嘗試法選擇。工作人員能夠通過反向轉波算法調動并優化網絡全沖，以便神經網絡得以長久安全且流暢地運行。

2.2 故障診斷及優化設備

如今，計算技術的發展速度加快，計算機技術逐漸應用于我國各個領域，其中便包括我國的電氣工程行業。計算機對我國電氣工程行業設備的更新具有積極作用。電氣工程注重施工企業的施工效率與施工質量，施工企業若依舊運用手工進行施工方案的設計與規劃，電氣工程的施工不能滿足當今社會的需求。就目前而言，手工設計圖紙的弊端逐漸顯現出來，有以下兩點：（1）所需時間較長；（2）圖紙精細度不足，容易出現偏差。無論上述哪一點都會對電力工程的施工產生不良的影響。大部分電力工程設計人員已開始運用CAD軟件設計圖紙。不僅如此，設計人員利用CAD設計圖紙能夠在通過網絡獲得大量的資源，如電機、磁場以及電路的相關知識，從而使自身設計圖紙的價值得到提升。工作人員通過CAD軟件設計圖紙，不管電氣設備的設計圖紙多么復雜，設計人員都可以在CAD軟件中繪制出來并保證圖紙數據的精準。工作人員還可以在CAD中引入智能化技術，使CAD軟件的設計質量得到提升。智能化CAD軟件能夠提高工作人員的工作效率，減少我國電氣設備的研究與開發時間，從而使我國電氣設備得到優化與升級。

遺傳算法是智能化技術的功能之一，可以進行高精度的計算，工作人員將其運用于設備的升級與優化中能夠使我國電氣工程中常用的電氣設備質量得到提升。除此以外，工作人員還可以將智能技術引入電氣工程的電氣設備中。當電氣設備處在使用中時，智能控制器便開始自動檢測電氣設備的運行狀態。倘若電氣設備在運行中出現故障，智能控制器便會根據設備的現存狀況進行診斷，排查問題并將排查結果顯示在顯示器中。工作人員根據顯示結果組織維修人員對設備進行維修，從而保證在短時間內使電氣設備得以正常運行，減小設備故障對電氣工程施工進度的影響。

2.3 模糊邏輯控制

英國大學發明了模糊控制器并開始在電氣工程中使用，實現電氣化設備的自動化控制，代替原有的傳統PID控制器。模糊控制器往往應用于數字動態觸動系統中。現今模糊邏輯控制應用分為M型與S型兩種。上述兩種模糊邏輯控制在具體的應用過程中，M型控制器是唯一可以實施調速控制的控制器。無論是M型還是S型控制器，其本身具有規則庫。控制器的規則庫被人們統稱為if then模糊規則集。模糊集分G與H，其中if為G，Y為H，那么此時可得W=（fX，Y）。按照該運行規則運行的控制器便是S型控制器。推理機、非模糊化以及模糊化等安裝部件則是M型控制器的重要組成部分。其中推理機是M型控制器中必不可少的部分，當模糊控制出現在設備管理過程中時，推理機便會根據當前狀況進行判斷處理。上述兩種控制器的知識庫有兩部分，分別為語言控制的規則庫和數據庫。規則庫本身具有拓寬方式，工作人員在建模過程中運用模糊控制器中的推理機，同時借助神經網絡中的推理機實施操作，以便對電氣設備進行有效控制。如模糊控制在DC/DC變換器中的應用（如圖2所示）。模糊化具有多種不同的表現形式，可以使工作人員有效地測量、量化以及模糊化變量。模糊邏輯在電氣工程自動化中的運用與操作能夠促進我國電氣工程行業的發展與進步。

3 結語

電力工程施工企業應積極將智能化技術引入電氣工程的施工活動中，實現電氣設備的自動化控制，從而提高電力工程施工企業的工程質量和生產效率，為我國電力工程的施工企業節省了大量的人力資源，對企業發展產生了積極的影響。企業運用智能化技術解決了部分企業人才短缺的狀況，企業可以將多余人員抽調到更為適合的崗位，為企業節省了成本，間接增加了企業的經濟效益，提高了企業的競爭實力，使得企業能夠在嚴酷的市場競爭中存活下來，并得到長久的發展。

參考文獻

[1] 張桂昌.探究當前智能化技術在電氣工程自動化控制中的運用[J].通訊世界，2015，（10）.

[2] 任軍.智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用探析[J].電子技術與軟件工程，2014，（15）.

[3] 孫強.分析在電氣工程自動化控制中智能化技術的應用價值[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013，（16）.

作者簡介：孟凡林（1978-），男，江蘇徐州人，供職于重慶房地產職業學院，研究方向：電氣智能化。

（責任編輯：陳 潔）