智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用

甘國平

（重慶江東機械有限責任公司 重慶萬州 404020）

智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用

甘國平

（重慶江東機械有限責任公司 重慶萬州 404020）

在電力系統中，電氣工程的自動化控制對于電力系統的運行效果、運行質量而言，存在直接的影響作用。為了進一步推動電氣工程的穩定發展，提高電氣工程自動化控制效率，智能化技術在其中得到了有效應用，本文對此進行了探討，以供參考。

智能化技術；電氣工程；自動化控制

1 引言

智能技術主要是通過計算機科學、電子機械學等學科方法，在現實控制系統中得到了廣泛的應用，在打破傳統控制系統的同時，降低了對于控制時間、空間的限制，使無人、遠程、自動化控制得以實現，有效拓展了電氣工程自動化控制的發展，展示了智能化技術的優越性，為智能化技術的應用創造了有利條件。

2 智能化技術在電氣工程概述

2.1 理論基礎

智能化技術的使用，通常具備較強的綜合性，其運用的理論基礎主要包括了控制學、語言學、信息學等多個學科。智能化技術是一種新型高科技技術，它把人工智能理論融入計算機技術中進行開展工作，它還可以通過研究使機器人有人工智能，使其進行一些危險的工作。

如果將該技術應用于電氣工程自動化控制領域，該技術中往往還使用到電子電氣技術、信息的收集與處理。智能化技術是計算機技術運用發展的一個分支，隨著電氣工程的迅速發展，智能化技術在電氣工程中應用越來越普遍，并在電氣工程自動化控制中取得一定成就。同時，智能技術在電氣工程自動化控制中的引用，降低了電氣工程的成本，促進電氣工程的發展，為電氣工程的全面發展提供保障，完成對人力資源的科學合理配置。

2.2 應用特征

我國電氣自動化技術發展越來越快，甚至已經達到國際先進的技術水平，控制器的發展也基本實現智能化，突出體現在以下幾個方面：

2.2.1 操作無人化

控制器的智能化技術，主要是通過對其魯棒性的變化、響應時間的控制分析，實現對于整個系統的調節，無需或者僅僅需要極少數人工勞動，大大縮短了系統調節時間，提高了工作效率。同時，智能化技術可以實現對電氣設備的遠距離控制，這種遠距離操縱技術在一定程度上實現了電氣工程操作上的無人化。

2.2.2 無需進行模型控制

相較于傳統的控制器而言，智能化控制器有著最為顯著的優勢：自動化的控制器的緊密系數在過去的基礎上有了很大程度的提高，能夠將控制對象模型設計的部分直接刪除，避免出現無法預測控制對象的模型設計以及評估結果的情況。

2.2.3 具有一致性

智能化控制器都能憑借相關的處理器進行精確的評估，每個控制器的控制對象的變更性很強，實際的控制效果也不盡相同。智能化技術在今后的發展研究當中更應該重視其不足的方面，根據實際情況對不同對象進行分析探究，實現智能化控制器的真正意義上的突破。

3 電氣自動化控制智能化設計

在電氣智能化系統中，電氣控制系統主要包含了環境控制系統、計算機控制系統，只有對這兩個系統進行完善，才可以使得控制真正地實現智能。

3.1 智能化建筑照明、溫度控制系統

環境控制是智能化控制的重要特征之一，主要要包含了溫度控制系統和照明控制系統兩個方面，其中照明控制系統主要是由周邊燈、境燈、遮光設備、工作燈等控制電氣構成，在設計電氣控制系統時，要注意合理設計時間控制、光控控制和聲控控制，達到環保節能、合理運用的目的。在溫度控制系統中，通風設備和守調是主要的設計系統，從而構成一個一致的溫度控制系統，通過和照明系統結合起來，保證生活環境和工作環境的節能型和舒適性。

3.2 設計計算機系統

在進行智能化系統設計的過程中，需要對計算機系統的設計進行考慮，在初期設計時，要對系統的電源、環境系統、安全系統、通訊系統等進行審核，并建立出具體的控制需求，從而達到合理配置和設計計算機系統的目的，保證電氣工程系統處于良好的智能水平上。

3.3 自動化控制系統的安裝

在系統工程施工的過程中，電氣自動化設計可以利用計算機系統、通信技術、儀表設備等，以達到實時監控系統內部用電情況的目的，全面實現對于控制系統內部機電運行情況的監控，提高電氣設備的用電安全系數和管理效率，一般情況下，電氣自動化監控系統主要由現場控制器、監控主機、通信網絡、儀表等構成，在工作的過程中，為了達到自動化控制和管理用電設備的目的，要保征相關組成部分工作的協調性。

4 智能化技術在電氣自動化控制中的具體應用

4.1 智能控制

在實際應用過程中，智能化自動控制系統省卻了一些控制對象的模型，有效的避免了問題出現，提高了控制器的控制性能。另一方面，還能借助魯棒性變化等因素，實現對自動化系統自我調節，保證了各個電器設備的正常運行。同時，智能化技術的應用，能夠通過相關的參數，實現對設備的控制，所以，減少對專業工作人員的需求。

在實際的參數控制過程中，不同的控制效果主要是由于不同的控制對象所決定的。在實際的運行過程中，盡管控制器并為針對控制對象的異動，采取相應的調整行動，但仍然能夠到達良好的控制效果，主要是因為控制對象自身會發生變化，從而達到預想的控制效果。所以，在實際的控制過程中，相關設計工作人員要按照具體的設計原則進行設計，保證其合理性，才能保證良好的控制精確度。

4.2 優化設計

在自動化控制運行中，電氣設備的設計對其有重要影響。電氣設備的設計是非常復雜的，它要求設計人員有豐富的綜合學科知識及學科的綜合運用能力，要對電氣、電路等學科有豐富的認知，還要有豐富的實踐經驗。現在的設計是在利用計算機輔助軟件及CAD技術的基礎進行設計的，提高了設計質量，縮短了設計時間，有很強的先進性，在某種程度上優化了設計。

4.3 在診斷故障中的應用

在電氣工程的機械作業過程中，由于機械陳舊或維修不及時等原因，引起的電氣工程故障，這時智能化系統技術的應用利用系統中的遙感系統和定位系統在故障發生之前先行對機械運行的狀態及數據參數的變化情況及時的通過計算機系統展現出來，及時發現異常，立刻對機械設備進行故障診斷，使機械故障點及時得到維修和維護。利用智能化技術中的定位系統能夠對異常部位進行精準的定位，使電氣工程維修人員及時準確的對故障部位進行排查與維修。由此可見智能化技術在電氣工程自動化控制中應用能及時有效的對故障進行發現排查，避免了因故障造成的損失，大幅度的提高了電氣工程工作效率。

4.4 PLC的應用分析

所謂PLC指的是編程邏輯控制器，在實際的應用它主要體現在電力系統自動化方面。例如：在火電工作中一些相關的輔助工作都是通過相應的開關進行控制，隨著科技的不斷發展，傳統的復雜開關都已經被PLC所取代，PLC的應用，不僅有效的實現了對相關的工藝流程的控制，還實現了火電工作的整體協調性，有效的提高了生產效率。由于PLC的不斷應用并且已經取得了良好的效果，它已經取代了實物原件，有效的提高了整個系統運行的安全性，同時，還實現了供電系統的自動切換，保證了供電系統的精準度。

4.5 神經網絡系統

神經網絡系統中，通常包括了兩個子系統：一個需要借電氣內部動態參數，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。為了使神經網絡得以長久安全運行，需具備以下三個條件：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。工作人員可以通過反向轉波算法，實現網絡的優化，以便神經網絡得以長久安全且流暢地運行。

圖1 BP網絡模型的拓撲結構圖

4.6 模糊邏輯控制

應用于電氣工程的模糊控制器，實現了電氣化設備的自動化控制，并代替了原有的傳統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。

圖2 DC/DC變換器中的模糊控制

5 結語

智能化技術作為科技和時代迅速發展的必然產物，在未來的各個鄰域中，都必將受到更多的關注。如果在電氣工程自動化控制中應用智能化技術，不僅可以有效減少人力、物力和經濟成本，還可以在一定程度上實現生產過程的全自動化，從而企業在生產過程中能獲得更大的經濟效益和競爭優勢，具有巨大的發展前景和空間。

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[3]朱立斌，張喆，齊品.建筑電氣工程的智能化技術應用分析[J].文摘版：工程技術，2014（9）：67～68.

TP18

A

1004-7344（2016）20-0294-02

2016-6-18

甘國平（1971-），男，電氣工程師，大專，主要從事液壓機電氣設計、制造和編程等工作。