電氣自動化控制中人工智能技術的應用探討

摘 要：本文首先對人工智能技術進行了簡單介紹，之后對當前人工智能在電氣控制中主要的應用領域進行了介紹，最后結合當前技術水平和發展趨勢，對人工智能在電氣自動化技術控制發展前景進行了展望。

關鍵詞：電氣自動化；人工智能；應用分析；發展前景

在各類機械結構和電子電路日益復雜的今天，傳統的控制技術在面對現代復雜電氣控制系統中的不確定性和實時性要求時，已經逐漸表現出頹勢。為此，自動控制技術開始廣泛的應用于電氣自動化之中，傳統自動控制主要是通過在控制中的引入反饋機制來實現，其對控制輸入量有較高的要求，受控對象環境因素對控制器工作效果影響很大。針對傳統控制技術的弊病結合人工智能算法的迅猛發展，人工智能技術開始廣泛地與電氣控制技術結合起來。

一、人工智能簡介

人工智能（Artificial Intelligence）是計算機科學的一個分支，其主要是研究如何使計算機模擬人的思維過程和行為方式，其本質是基于“統計學”，“信息論”以及“控制學”一門綜合學科，目前人工智能算法主要以神經網絡、貝葉斯網絡和遺傳算法為主，通過將人工智能算法運用到電氣設備自動化控制過程之中，可以開發出具有自適應能力的控制設備，進而大幅度減少人力資源的消耗，結合通信技術和網絡技術的發展，操作人員可以實現在遠端的設備狀態監控。同時將傳統控制技術和人工智能技術結合起來，將優化算法應用到在設備控制的參數調節上，可以大大改善控制設備的控制性能。在誤差控制，響應時間方面，人工智能與人相比依然占據很大優勢。當前工程系統結構日益復雜，逐漸向高維度，多耦合方向發展，傳統的控制算法已經難以滿足工程中復雜性和實時性要求，而人工智能可以感知周邊復雜環境，具有極強的適應能力。

二、人工智能在電氣自動化控制中的主要應用及優點分析

人工智能目前在電氣自動化控制的應用主要集中在獨立運行完成設備自動控制，對設備進行快速故障診斷及類型判別和與傳統控制系統結合進行設備參數整定三個方面。

（一）人工智能獨立運用進行設備自動控制

在人工智能迅速發展的今天，基于人工智能的電氣控制設備逐漸出現，以短路器和低壓開關為例，目前發展的開關分體式智能斷路器中融合了網絡信息、傳感和測量、智能控制系統等技術，將其應用到低壓成套開關設備中，能夠極大提升傳統低壓成套開關設備的性能。同時，通過大量的數據學習之后得到的神經網絡控制結構，其控制精度和響應速度已經超過了傳統的控制方法，同時智能控制算法具有通用性和可移植性，對外界環境波動具有比較強的抗干擾能力。

（二）進行設備故障診斷

由于電氣控制設備內部的電路及機械結構越來越復雜，傳統的基于經驗的故障診斷方法面對包含有數百個甚至上千個集成電路的受控對象時障的分析和診斷越來越困難，而且故障之間往往會存在耦合的現象。而人工智能系統可以通過傳感器實時地獲取的電路運行工作狀態數據，之后將其傳輸給控制計算機，計算機在分析數據之后，判斷設備工作是否異常故障快速地生成控制指令并傳輸給執行機構。保證系統可以在設備發生故障后，及時切斷其與整個電力系統之間的電氣連接，阻斷故障的傳播路徑，增強電網運行的健壯性。同時及時地將故障設備信息發送給設備的維修保障人員，提高故障處理時效性。針對故障檢測技術中各類數據流量巨大的特點，目前電力設備的故障檢測正在逐步向信息化網絡化發展，借助網絡，設備檢測與預警范圍進一步擴大，數據及指令傳輸效率大大提高。。

（三）進行設備的控制參數整定

工業控制中常用到一些經典的控制算法，在整定PID控制器參數時，可以根據控制器的參數與系統動態性能和穩態性能之間的定性關系，用實驗的方法來調節控制器的參數。有經驗的調試人員一般可以較快地得到較為滿意的調試結果。但對于一些工作環境急劇變化的電氣控制設備中，比例（P）、積分（I）和微分（D）這三個參數整定起來就十分困難，而且系統的適應性和魯棒性，控制的實時性和穩態誤差都會受到影響，為此可以將人工智能優化算法融入到傳統的PID控制算法之中，利用智能算法快速尋優的能力，實時獲得最優的PID算法參數。

三、電氣自動化控制與人工智能結合的發展方向與研究熱點

隨著PLC技術的成熟，自動控制系統正在向小型化，集成化方向發展，未來的電氣控制設備中可能會存在不止一個智能核心，如何使這些智能芯片有機結合發揮最優的控制效果，是一個重要的研究方向。

伴隨著網絡技術的不斷進步，未來的智能控制系統將會進一步突破原有空間的限制，在物聯網廣泛應用的今天，在未來操作人員可以做到足部出戶，就實現設備的控制和維修工作。但這一切都依賴于數據傳輸的實時性和準確性，所以如何解決自動控制設備與人協同配合，保證溝通網絡的高效暢通，也是電氣自動化控制未來重要的發展研究熱點。

四、結語

當前，智能控制是未來電氣控制的重要基礎，它在節約成本的同時提高了效率，相關從業人員要積極學習人工智能相關理論，探索人工智能與電氣自動控制的融合方法，更好地將智能技術應用到控制中去，實現自動控制技術發展的突破。

參考文獻

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作者簡介

趙天熠（1989—），性別：男，民族：漢，籍貫：天津，單位：天津市市政工程設計研究院。

（作者單位：天津市市政工程設計研究院）