人工智能在自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用特征分析

黃燦

摘要：人工智能在自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用由來已久，本文首先針對人工智能的概念與特征展開必要的分析，而后進(jìn)一步在此基礎(chǔ)之上，就其在電氣自動化控制領(lǐng)域中的主要應(yīng)用形態(tài)展開討論，對于加深對于此種應(yīng)用的認(rèn)知有著一定的積極意義。

關(guān)鍵字：人工智能;自動化;控制;應(yīng)用

信息時代的背景之下，數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能看似距離我們的生產(chǎn)生活都還很遙遠(yuǎn)，實(shí)際上早已經(jīng)從細(xì)枝末節(jié)之處展開了全面的入侵。在電氣自動化控制領(lǐng)域，對于人工智能的需求尤其突出，這也成為該技術(shù)在自動化控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了長足發(fā)展的一個重要助力。自動化控制發(fā)展的核心在于，在一定程度上代替人工展開工作，但是這種代替僅僅是一種程度上的描述，當(dāng)對應(yīng)的條件形成的時候，就會通過自動化系統(tǒng)觸發(fā)另一類相關(guān)動作，從而實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的有效控制。但是工業(yè)的發(fā)展，設(shè)備日漸復(fù)雜，曾經(jīng)對于設(shè)備控制是面向一臺設(shè)備，而時至今日，已經(jīng)開始呈現(xiàn)出設(shè)備集成化的特征。多臺設(shè)備組成的群落內(nèi)部，想要實(shí)現(xiàn)有效的控制，曾經(jīng)的自動化已經(jīng)開始有些力不從心，對應(yīng)的人工智能，也正是在這個關(guān)鍵時期登上歷史舞臺。

一、人工智能的概念與特征

從概念的角度看，人工智能（AI，Artificial Intelligence）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。作為一個計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支，人工智能將機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等內(nèi)容都納入到研究范圍之內(nèi)。從根本上說，人工智能是力圖讓計(jì)算機(jī)能夠像人一樣思考，從而實(shí)現(xiàn)對于現(xiàn)實(shí)狀況的更為綜合的理解，從而做出最為合理的決策。落實(shí)在自動化控制領(lǐng)域中，就是要讓計(jì)算機(jī)在一定程度上能夠代替工作人員對諸多設(shè)備展開控制，當(dāng)然這個一定程度，是要比單純的自動化控制更進(jìn)一步的。

從人工智能發(fā)展的角度看，這一概念的提出可以追溯到上個世紀(jì)50年代，并且?guī)缀跖c人工智能的出現(xiàn)和發(fā)展同步，其應(yīng)用就與自動化控制聯(lián)系在了一起。時至今日，人工智能在該領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)形成了比較穩(wěn)定的幾個方面重點(diǎn)特征。首先，人工智能讓自動化系統(tǒng)得以有效應(yīng)對更多可變參數(shù)的調(diào)整。最初沒有人工智能技術(shù)參與的自動化技術(shù)，控制器的設(shè)置往往需要根據(jù)控制對象的模型來進(jìn)行設(shè)計(jì)，模型的創(chuàng)建也會因此受到諸多不確定因素的影響。而有了人工智能技術(shù)的支持之后，對象模型就不再是左右自動化控制工作的基本點(diǎn)，沖破了這一限制，對應(yīng)的操作也更加靈活，適用性因此得到的大大提升。其次，人工智能的參與，使得自動化控制的性能有了質(zhì)的飛躍，參數(shù)成為實(shí)現(xiàn)性能調(diào)整的重要手柄，包括模糊邏輯控制器在內(nèi)的諸多控制系統(tǒng)，成為有效提升自動化控制的重要武器。這種改進(jìn)使得曾經(jīng)的最優(yōu)控制器遠(yuǎn)遠(yuǎn)被甩在后面，曾經(jīng)的反應(yīng)速度一再被超越，工作效率和整體性能也不斷因此提升。除此以外，操作性能不斷優(yōu)化，人工智能參與之下，對自動控制系統(tǒng)本身進(jìn)行調(diào)節(jié)的難度得到了有效的降低，對應(yīng)的專業(yè)人員也不需要具備專業(yè)的知識，只需要比較簡單的必要培訓(xùn)即可上崗。最后，對于人工智能參與之下的自動化控制系統(tǒng)而言，良好的一致性，從另一個側(cè)面成為自動化控制系統(tǒng)的新優(yōu)勢。傳統(tǒng)控制方式雖然鎖定對應(yīng)的對象并且也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的控制，但是一致性一直成為一個突出問題。在人工智能技術(shù)的支持之下，不僅僅能實(shí)現(xiàn)對某個單一對象的控制，對其他對象也能夠?qū)崿F(xiàn)很好地控制，因此整個系統(tǒng)不需要因?yàn)閷ο蟮淖冞w而不斷展開對控制過程本身的重新設(shè)計(jì)，大大簡化控制器使用的同時，也有效提升了一致性。

二、人工智能在電氣自動化控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

在電氣自動化控制領(lǐng)域之中，人工智能的應(yīng)用日漸廣泛，技術(shù)的不斷更迭和功能的逐步豐富，推動著其應(yīng)用也不斷深入。從面相電氣設(shè)備的日常控制和操作，一直到故障診斷等多個環(huán)節(jié)，都有人工智能的參與。

對于人工高智能的應(yīng)用，首先其在電氣自動化控制過程中表現(xiàn)在三個主要方面。即模糊控制、專家系統(tǒng)控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。其中模糊控制是當(dāng)前人工智能在該領(lǐng)域運(yùn)用最為成熟和簡單的體系，也最為常見。所謂模糊控制，就是運(yùn)用模糊語言變量、模糊推理等相關(guān)原理，輔助以一定的專家經(jīng)驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)信息與指令來構(gòu)建傳輸反饋通道，控制被控制對象，實(shí)現(xiàn)整個電氣系統(tǒng)的控制過程。在這一方面，通常直流和交流傳動就可以對模糊控制在電氣傳動中的控制進(jìn)行落實(shí)，對應(yīng)的軟件系統(tǒng)也比較成熟，諸如Mamdani、Sugeno 等軟件都十分便捷，其中前者屬于直流傳動控制方式，而后者則更多用于交流傳動。

對于專家控制系統(tǒng)，則是一種將專家的知識和經(jīng)驗(yàn)作為理論基礎(chǔ)，并且在此之上進(jìn)一步發(fā)展出人工智能體系的形態(tài)，其在電氣自動化領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是以控制理論技術(shù)與專家系統(tǒng)理論相結(jié)合為手段，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)M下的綜合控制。由于基于充足的專家知識，因此此類控制系統(tǒng)能夠展開有效的事前分析，并且依據(jù)對應(yīng)的工作環(huán)境來對參數(shù)進(jìn)行確定。在整個控制的過程中，專家系統(tǒng)首先要對各個方面的信息進(jìn)行獲取和處理，而后進(jìn)一步通過對應(yīng)專家系統(tǒng)來對這些信息展開推理，通過調(diào)整參數(shù)來適應(yīng)不同的工作環(huán)境，繼而做出相應(yīng)的推斷和決策。此種控制系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，靈活度也基本可以滿足要求，事前信息分析的方式也能夠有效提升運(yùn)行效率，對于整個設(shè)備控制過程中的安全和穩(wěn)定性的提升同樣有著不容忽視的積極作用。

而對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制工作方式而言，其主要是針對人類大腦神經(jīng)元的活動進(jìn)行模擬，來建立的一種神經(jīng)控制模型。在這樣的模型框架之下，是將電氣自動化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)與人類大腦的神經(jīng)元進(jìn)行對比并且實(shí)現(xiàn)模擬，因此在實(shí)際對于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)建模的時候，也是根據(jù)人類大腦神經(jīng)元展開模擬建模的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，目前還不算普遍，其發(fā)展也并未達(dá)到巔峰，距離成熟仍然有距離。但是就其發(fā)展?fàn)顩r而言，其在未來的空間不可估量，必然會成為人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中研究的方向之一。

除此以外，人工智能在當(dāng)前的自動化控制領(lǐng)域中，還有一個不容忽視的應(yīng)用方面，即在于故障診斷。設(shè)備故障作為電氣體系中不能避免的一個問題，同樣也成為人工智能發(fā)揮作用的一個重點(diǎn)所在。傳統(tǒng)的設(shè)備故障診斷方法相對而言比較繁瑣復(fù)雜，時間長且工作效率有限，在面對一些結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的大型設(shè)備的時候尤其不適用。但是通過人工智能技術(shù)的接入，就可以對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)資料進(jìn)行歸集整理，并且展開進(jìn)一步的分析和檢測，通過這些數(shù)據(jù)來確定出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在故障發(fā)生之前就展開對應(yīng)的控制。極大地縮短了故障定位和診斷的時間，對于提升系統(tǒng)可靠性有著不容忽視的積極意義。

三、結(jié)論

人工智能的出現(xiàn)和應(yīng)用，是技術(shù)發(fā)展的必然，但同時也是實(shí)際工作中應(yīng)用需求的使然。通過在電氣自動化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，改變傳統(tǒng)的電氣控制模式，不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行效率和精度的提高和優(yōu)化，更反過來推動社會產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型，體現(xiàn)出人工智能技術(shù)的巨大應(yīng)用價(jià)值。而這一應(yīng)用，必然會在未來不斷深入和優(yōu)化，煥發(fā)出愈加強(qiáng)大的生命力。

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