人工智能技術在電氣自動化控制中的應用研究

王語思 田亞軍

(1.中國市政工程東北設計研究總院有限公司,吉林 長春 130021；2.吉林昌泰房地產開發有限責任公司,吉林 長春 130000)

1 引言

隨著當前經濟與工業化的快速發展,人工智能平臺的電氣自動化控制已經廣泛應用于工業生產中。人工智能技術運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控制、信息處理,還能夠縮減人力財力的消耗成本,也提升了電氣自動化的運行效率。可以說,通過人工智能技術對電氣、電網等設備的自動化控制,有效降低了運行成本。

2 人工智能技術簡介

人工智能技術作為一門新興科學技術,其主要借助于大數據平臺、計算機仿真技術等,來完成對人類行為與復雜工作的模擬。當前人工智能技術主要分為機器人、自動化系統兩個部分,其中機器人系統是對人類大腦的復雜模擬,是計算機不斷學習人類大腦的思考過程,從而獲得較為穩定的思維與行為模仿。這種大腦與行為的人工智能化模仿,已經被應用于多個領域。而自動化系統是借助于人工智能技術的大數據技術、仿真技術等,來完成電路與電網中系統運作、處理指令、信息數據的智能控制。人工智能技術包括計算智能、感知智能、認知智能三方面內容。其中,計算智能包括數據平臺、數據挖掘、數據儲存等；感知智能包括語音識別、圖像識別、生物識別等；認知智能包括機器學習、預測類API、人工智能平臺等。因此,人工智能是數據處理技術、圖像處理技術、感知與識別技術、仿真技術等的集合,需要多種學科技術的協同作用,才能實現最終智能化模擬的結果。由于電氣自動化控制系統具有復雜性,且在系統動態控制中的精確度較低,因此運用人工智能技術的模糊控制對其進行模糊數學處理,能夠獲得較好的控制效果。圖1為人工智能技術的主要框架圖。

圖1 人工智能技術主要框架圖

3 作用和優勢

智能技術在自動化控制中的應用,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行成本,具有重要的作用與相應優勢。

3.1 人工智能技術在電氣自動化控制中的作用

傳統電氣產品設計與生產過程中,需要工作人員掌握電路、電磁場等知識,還要根據經驗來比較不同電氣自動化方案的優劣性。而依托于大數據、計算機仿真技術的人工智能技術,通過對生產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資源的消耗。特別是在計算機輔助設計（CAD）技術的加入后,電氣自動化設計可以通過CAD實現100%的計算機繪圖。計算機輔助設計系統包括硬件、軟件兩部分內容,利用CAD技術可以在短時間內實現產品的最優設計。而在電氣自動化控制的生產環節,人工智能技術能夠對收集到的數據信息、電路信息等進行處理,并分析得到最優的生產方式與流程控制方案,從而實現電氣生產與電路運行的自動化。所以人工智能技術應用到電氣自動化控制中,可以完成復雜工作流程的簡化操作,并能夠有效降低人力投入與生產成本,最終實現生產效率與生產質量的提升。因此人工智能技術在電氣自動化控制中優化電氣自動化的產業結構,具有非常重要的實踐作用。

3.2 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用優勢

電氣自動化控制具有較高的系統性與復雜性,因此引入人工智能技術進行電氣設備與網絡的控制,有著較為明顯的應用優勢。在電氣自動化控制中使用人工智能技術,用戶只需通過人工智能控制器端口,就能夠實現對電氣設備與生產環節的控制。而人工智能控制主要通過遺傳算法、模糊神經網絡等智能控制方法,來完成數據信息的收集、鑒別與處理,從而最大程度提升電氣自動化效率。當前人工智能技術在電氣自動化控制中的應用,主要包括以下幾方面優勢:（1）智能化的數據收集、處理與存儲。在電氣自動化控制系統中,人工智能技術能夠自動完成數據收集、處理與存儲,而用戶只需根據相應的生產與運行需求,進行產品設計與設備的調試,就能夠實現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）智能化的運行流程監控與報警。人工智能技術能夠實時監控整個運行流程,并監控各個電氣設備的模擬數據值,最后根據不同的故障情況進行報警。（3）智能化的故障錄波采集與控制。基于人工智能的故障錄波采集與分析技術可以快速對電氣自動化控制系統中的故障進行處理,并針對不同問題采取差異化的解決方案。因此,故障錄波采集技術的運用大大提高了電氣設備與生產的運行安全性,也有效保障系統的運行效率。

4 人工智能技術在電氣自動化控制中的具體應用

4.1 在電氣自動化控制設備中的應用

在電氣自動化控制系統的操作中,需要操作人員具備較為完善的專業知識與經驗,以解決設備運行過程中出現的突發狀況與復雜問題。而人工智能技術是依托于大數據計算網絡的技術,其主要通過智能化的控制程序,來指導電氣設備的工作流程與工作效率,并降低電氣自動化控制設備的運行成本。因此,運用人工智能技術進行控制,可以完成電氣自動化中設備與電路的自動調整,并降低人為的操作失誤與故障。而且人工智能技術會自動優化設備運行的程序,以最大程度保障設備工作的高效率與科學性。

4.2 人工智能技術在電氣控制過程中的應用

電氣控制是電氣自動化的重要環節,決定著整個電氣系統的成本與運行效率。電氣控制過程中人工智能技術的應用,能夠提高其工作效率,降低自動化運行和控制成本。其中整個過程的應用,主要包括專家控制、模糊控制、神經網絡控制三方面內容。（1）專家控制。專家控制作為人工智能技術的計算機程序系統,其中存儲著海量的電氣領域專家知識與經驗。專家控制系統與電氣自動化控制的結合,能夠提供更多電氣控制的解決方案。同時專家控制技術能夠提供更加多樣化的自動化控制方案,用戶可以根據電氣控制的工作狀態與效率,進行控制過程的靈活選擇。專家控制技術還可以調整人工智能控制器的參數,適應不同的電氣設備與工作環境,從而提升電氣自動化的運行效率。（2）模糊控制。模糊集合、近似推理、模糊語言變量等,共同構成了模糊控制的主要內容。模糊控制以模糊集合論為基礎描述工具,是對原有集合論（研究對象為一般集合）數理邏輯的拓展,是一種閉環結構的數字化計算控制系統。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備的運轉速率。（3）神經網絡控制。神經網絡控制是模擬人類神經網絡的一種控制模式,可以通過模糊神經網絡,對電氣PID控制參數進行優化調節,但目前神經網絡在電氣控制過程中的應用較少。

4.3 人工智能技術在電氣自動化故障診斷中的常見應用

人工智能技術的模糊控制、神經網絡控制等,在電氣故障診斷中有著較為廣泛的應用。電氣自動化控制的故障,主要包括發動機、變壓器方面的故障,它是影響電氣自動化運行效率與運行安全的重要因素。而傳統發動機、變壓器的故障診斷方式,是通過對變壓器油位、氣味、溫度、震動等數據進行分析,才能得到較為準確的診斷結果。運用人工智能技術進行電氣故障診斷,可以通過多種智能控制技術,進行發動機、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確性。

4.4 人工智能技術在電氣自動化操作中的應用

當前電氣制造技術發展快速,電氣智能化與安全性成為多方關注的重點。而人工智能技術引入到日常的電氣自動化操作中,可以有效調整原有電氣的復雜操作流程,并能保障操作中的安全性。將人工智能技術應用到電氣自動化操作中是對傳統電氣自動化系統的簡化,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 結語

隨著科學技術的飛速發展,自動化控制系統也在不停創新與變化。特別在人工智能技術引入到電氣自動化控制中后,通過專家控制、模糊控制、神經網絡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備的安全性。

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