人工智能技術在電氣自動化控制中的應用研究

吳斌

摘要：隨著國內(nèi)外控制理論和控制技術的高速發(fā)展，電氣自動化控制技術也日新月異。特別是各種新技術新理論的應用電氣自動化控制的效率和自動化水平都有飛躍式的提高。人工智能技術（AIT）的使用在很大程度上提高了其效率，使得電氣工程設備在使用中去的良好的效果，同時從根本上減少了投入，包括人力和物力等。在今天――這個追求高質(zhì)量、高產(chǎn)出的時代，人工智能技術已然成為了工業(yè)中不可缺少的部分，本文將針對人工智能技術的特點和在電氣自動化控制中的應用進行分析。

關鍵詞：人工智能;電氣自動化控制;應用技術

1.概述

1.1 人工智能技術內(nèi)涵

人工智能技術屬于計算機技術范疇，主要目的是掌握人類智能固有的本質(zhì)，同時對人類智能進行模擬，從而產(chǎn)生了智能機。人工智能技術將機器人與專家系統(tǒng)等各領域作為了主要研究對象，同時涉及心理學、邏輯學、語言學等多個學科，但計算機學科一直是其核心內(nèi)容。一般來講，對于人工智能技術的有效研究都具備一定的復雜性，因此就需要采用智能機器來對這些復雜的工作任務進行解決。人腦是最精密的機器，并且對于人腦的思考過程能夠?qū)崿F(xiàn)模擬，實質(zhì)上智能機器就是在對人腦進行模擬的基礎上所實現(xiàn)的，并且通過對實際所獲取的信息進行有效研究并在此基礎上實現(xiàn)反饋。所以，在當前的各個行業(yè)當中加強對于自動化目標實現(xiàn)的主要途徑就是對人腦的模擬。

1.2 AIT的相關概念

智能技術（Smart power）是一種新技術，基于人類智能模擬智能理論并加以實踐，對于計算機技術而言AIT可以被算作是組成的重要部分之一。人工智能通常被稱作機器智能，是一種邊沿學科，AIT是社會科學與自然科學的融合?！叭斯ぶ悄堋币辉~產(chǎn)生于1956年的Dartmouth學會上，自此人工智能研究進入發(fā)展的黃金時期，是二十世紀末期三大世界尖端技術之一，其中包括人工智能、能源技術和空間技術，而在21世紀的今天，人們又將人工智能與納米科學、基因工程并列入三大尖端技術中。

為了使AIT進一步被完善，因此智能技術才被應用到生產(chǎn)中去。一般用于研究智能技術的問題都是較為繁復、瑣碎的問題，而智能技術就是以解決這些問題為目的來像人類一樣進行思考，對人類的大腦進行模擬來研究如何解決問題，搜集信息并作出具體的反饋。

1.3 智能技術的特點

能夠代替世界上最復雜精密的儀器――人類的大腦進行勞動是智能技術的特點，智能技術能夠使勞動負擔被減輕，把計算機當成載體，并對計算機加以利用，使其在以下幾方面起到重要的作用：節(jié)約生產(chǎn)成本、提高勞動效率、維護設備穩(wěn)定運行等。

1.4 智能技術的優(yōu)點

AIT可以被按種類分成很多種，并且不同的人工智能控制上也各不相同。為了更好的開發(fā)人工智能系統(tǒng)，更好地了解人工智能系統(tǒng)，我們可以研究遺傳算法作為例子，將遺傳算法當做非線性的函數(shù)近似器。在設計時，智能化控制器通過調(diào)整控制對象模型，從而使性能得以提高的目的被實現(xiàn)，與此同時能夠控制下降時間等因素。模糊邏輯控制（Fuzzy Logic Control）在應用的時候，其控制的速度是普通控制無法比擬的，應用模糊邏輯控制（Fuzzy Logic Control）時的速度非常之快。智能化控制器（intelligent controller）在調(diào)節(jié)語言和信息方面的同事也要不斷的完善相關的應用數(shù)據(jù)，才能使得智能化控制器的優(yōu)勢更加的顯而易見。智能化控制器可以對在其中輸入的未知數(shù)據(jù)進行有效的估計，從效率上來算這種估計方式的效率很高，對驅(qū)動器產(chǎn)生的一些影響對于智能化控制器而言能夠被忽略不計。智能化控制器能夠處理普通控制器不能夠解決的問題，并且在這方面具有優(yōu)勢，一般的控制器形成了固定的模式（學習算法等方面），這會使一般的控制器在進行運算時花費更加長的時間，而智能化控制器能夠非?？焖俚亟鉀Q出現(xiàn)的問題，不但如此，智能化控制器還能夠很快地學習算法。智能化控制器相較于一般的控制器具有更好的適應性和抗干擾力，這會使得智能化控制器在應用的時候更加有效果。

2. 設計理念

2.1 集中監(jiān)控式

針對電氣工程自動化（Electrical Automation）控制利用集中監(jiān)控式的設計理念的優(yōu)點有三處。第一處在于利用集中監(jiān)控式設計理念可以使系統(tǒng)運行和維護的流程更加簡便。第二處優(yōu)點在于使用集中式監(jiān)控的限制少。第三處優(yōu)點在于利用集中監(jiān)控式設計理念會使系統(tǒng)在設計時比較簡單，并且能夠讓設計理念在系統(tǒng)里得到淋漓盡致的體現(xiàn)。

2.2 遠程監(jiān)控式

針對電氣工程自動化（Electrical Automation）控制利用遠程式監(jiān)控的設計理念的優(yōu)點有三處。第一處在于利用遠程式監(jiān)控的設計理念可以使電纜的數(shù)量有所減少。第二處優(yōu)點在于使用遠程式監(jiān)控的設計理念能夠節(jié)約安裝成本，減少了安裝材料的使用量。第三處優(yōu)點在于利用遠程式監(jiān)控的設計理念會使系統(tǒng)在組裝完成后，使用起來更加的方便，正因如此，遠程式監(jiān)控的設計理念會被廣泛應用。

3. AIT的應用現(xiàn)狀

3.1 AIT對于生產(chǎn)、工作的意義

能夠?qū)π畔⑦M行系統(tǒng)性的收集和進行及時的反饋以及研究是人工智能化技術最大的優(yōu)點。人工智能化技術（AIT）能夠代替人類的大腦對信息進行有效的處理，進而減輕人類的腦力勞動，使人類得以減負。將人工智能化技術（AIT）運用到電氣自動化控制中，能夠?qū)ιa(chǎn)、流通等過程進行優(yōu)化，使自動化生產(chǎn)的技術得以實現(xiàn)，不單單是減少了人力的成本，還能讓工作效率得到提高，這對優(yōu)化電氣自動化行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相當?shù)闹匾揖哂蟹e極的意義。

3.2 AIT的應用現(xiàn)狀

眾所周知，設計電氣設備是一項極其復雜的工作，電器設備的設計不但需要很多相關的理論知識（電路、電磁場等），關于設計方面的經(jīng)驗也是必不可少的。按以往的設計來看，對于電氣產(chǎn)品的設計所采用的方法通常都是最簡單的，然后根據(jù)自己的經(jīng)驗，來進行人工設計?，F(xiàn)在的計算機技術發(fā)展的如此迅速，電氣產(chǎn)品的設計也發(fā)生了翻天覆地的變化，電氣產(chǎn)品不單單依靠傳統(tǒng)的手工設計，而是利用計算機來進行設計，利用計算來進行設計可以讓設計的周期得到縮短，后期維護起來也更加方便，而且較易選出最優(yōu)化的方案。人工智能技術（AIT）在電氣自動化控制中的應用使得一些技術得到了發(fā)展（如CAD等），使產(chǎn)品的設計效率加快，產(chǎn)品的質(zhì)量有所提高。人工智能化控制功能已然成為了現(xiàn)實，并且不可或缺。人工智能化控制功能的優(yōu)勢在于，人工智能技術（AIT）能夠采集數(shù)據(jù)并對采集得到的數(shù)據(jù)進行分析處理。人工智能技術（AIT）能夠采集電器設備的模擬數(shù)據(jù)，還能夠?qū)?shù)據(jù)進行處理和儲存。人工智能技術（AIT）可以實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行，且?guī)в袝r間報警的功能。該功能的好處在于能夠?qū)⒃O備的模擬量數(shù)值及時匯總，還能根據(jù)順序記錄發(fā)生的事件，對已經(jīng)處理過的事件能夠自動處理并作相關提示。除此之外，人工智能化技術（AIT）還具備聲光、圖像等功能。人工智能技術（AIT）還具備操作控制的功能。電氣系統(tǒng)的運行人員還會被限制操作權(quán)限，有些工作人員只需要根據(jù)人工智能技術（AIT）的程序進行操作就能實現(xiàn)停機操作。人工智能技術（AIT）能夠模擬當系統(tǒng)發(fā)生故障時，各種電氣量在故障前、后的變化并做順序記錄。

4. AIT的應用

4.1 電氣控制（Electrical control）中的具體應用

電氣管理是整個電氣系統(tǒng)在運行中最為重要的環(huán)節(jié)，電氣管理能夠保障電氣設備以穩(wěn)定、安全的方式運行。如果電氣行業(yè)的電氣控制能實現(xiàn)管理自動化，那么就能基于系統(tǒng)安全運行的情況下，更大化的降低企業(yè)中的人力成本以及勞動成本。如果我們想把電氣控制自動化管理（Electric control automation management）的這種想法變?yōu)楝F(xiàn)實，那么智能技術（Smart power）的支持與幫助是我們離不開的，比如神經(jīng)網(wǎng)絡控制（NNC）就是智能技術在自動化控制中的體現(xiàn)。

4.2 AIT在模糊邏輯中的應用

模糊邏輯（fuzzy logic）是以模擬人的思維方式為主，也就是以心理學為主，并且以此為基礎，通過與數(shù)學函數(shù)的有效結(jié)合的方式來對人類心理變化的過程進行揭示，這種變化過程按由好到壞的等級分成五個層次。模糊邏輯能夠降低數(shù)據(jù)庫搜索的難度，各種問題能夠迎刃而解，主要針對對電力系統(tǒng)故障不是很了解的電力工人或者不了解電氣工程如何在數(shù)學中建模的人而言，模糊邏輯起到了重要作用，模糊邏輯能很好地統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，還能過根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果來分配方案，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)的障礙操作起到預測的作用。

4.3 智能技術在人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)中的應用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)（Artificial neural systems）是一種對人類的模擬。Artificial neural systems對神經(jīng)系統(tǒng)通過計算機程序來對其進行模擬，然后通過網(wǎng)絡將信息進行傳輸并作相關的處理，人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)和人類的記憶聯(lián)想和判斷等方面具有相同點，Artificial neural systems的邏輯思維主要是通過在電氣工程中建立諧波模型（harmonic model），并實時監(jiān)控電力系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)動、靜二態(tài)的安全度進行分析 ，檢測障礙并對檢測出的障礙進行診斷等。

4.4 優(yōu)化設計和故障診斷

一般在進行設計工作的時候除了需要掌握書本知識外還要有一定的經(jīng)驗作為輔助，這樣才能更快的完成整個設計。以往在設計產(chǎn)品的時候，大約是采用實驗與經(jīng)驗相結(jié)合的方法來進行設計，這樣設計出來的方案事實上不盡如人意，因為這種設計方案其實并不是最好的，人工的設計總是有瑕疵。但是隨著科技的飛速發(fā)展，計算機的技術也在不斷的更新?lián)Q代，使電氣工程產(chǎn)品的設計方式從以前的手工設計逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD設計。用CAD設計能夠在更短的時間內(nèi)設計出更好的產(chǎn)品，并且可以模擬產(chǎn)品的設計效果，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保障。許多的工作人員為了使電氣產(chǎn)品的設計得到提高而深入地研究了電氣工程應用系統(tǒng)，目前已經(jīng)取得了一定的成果。

智能化技術的應用與優(yōu)化在遺傳算法（genetic algorithms）也有所體現(xiàn)，遺傳算法（genetic algorithms）作為一種較為先進的算法，它在電氣工程中經(jīng)常被用到，并且遺傳算法計算的精準度很高，在電氣工程中的作用不容小覷。遺傳算法的征兆和故障之間的關系錯綜復雜，具有不確定和非線性（non-linear）的特點，而將智能化技術應用到遺傳算法中正使它的優(yōu)勢能夠被發(fā)揮，電氣設備的故障診斷中應用的技術除了神經(jīng)網(wǎng)絡（neural network）、邏輯模糊與專家系統(tǒng)（expert system）外，在變壓器（transformer）、電動機（motor）與發(fā)電機（generators）等故障診斷中，智能化診斷技術被廣泛應用。

4.5 AIT被應用于日常操作中

在日常操作中，人工智能技術（AIT）已經(jīng)深入到生活的各個方面，并且也早已深入了電氣自動化技術的發(fā)展中。人工智能技術（AIT）有效解決了在電氣自動化技術的應用中傳統(tǒng)電氣控制的誤差高且效率低、操作復雜等問題。使得操作程序被最大程度的簡便了，該技術甚至能夠讓人在家里通過電腦操控系統(tǒng)。

我國引入人工智能化技術這一舉措使電氣自動化操作更加的簡便化，并且能夠通過遠程控制來對系統(tǒng)進行操作，能夠讓工作人員在遠離生產(chǎn)環(huán)境惡劣的車間的同時，使誤差率降低、生產(chǎn)成本減少。電氣自動化中智能技術的應用將進一步滲透到人們的日常生活中去，這是一種勢在必行的節(jié)奏，電氣自動化中智能技術的應用不僅能使人們的生活質(zhì)量得到提高，同時也是一種對未來的積極探索。

4.6 在簡化自控流程期間應用智能技術的措施

電氣領域的自控流程相對而言比較復雜，因此對于每一個步驟都高標準，嚴要求，如果有一個細小的操作發(fā)生失誤，那么就會容易造成事故，這種事故可大可小，而這種因操作失誤而引起的事故會給整個作業(yè)帶來不可估量的損失。人工智能技術（AIT）能夠使這種問題被妥善進行處理，并且能夠借助計算機設備對遇到的各種問題進行分析和處理，進而將平時的信息進行整理和匯總，然后針對這些問題設計出不同的故障處理方法，盡可能讓電氣自控工作的質(zhì)量得到保障。除此之外，該人工智能技術（AIT）能借助計算機對設備進行遠程控制，簡化了控制的過程，為技術維修方面的工作人員帶來了便利，與此同時也為檢察設備提供了方便。

5. AIT的應用前景

在設計電氣設備的時候，很多學科的知識都會被用到（比如電路等），這就對相關的設計者不僅僅是在學術上，更是在經(jīng)驗上提出了更高要求，如果設計者能夠?qū)⒁恍┲悄芑夹g運用到設計中，那么以前無從下手的問題就能夠被解決，能使電氣工程在切入智能技術的設計時的效率得到提高，質(zhì)量得到提升。在進行設計時，相關的設計人員應該注意系統(tǒng)的綜合運用，如模糊邏輯系統(tǒng)、遺傳算法、專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)等。這樣便能使全新且高效的混合智能技術（hybrid intelligence technique）被開發(fā)，混合智能技術在電氣工程自動化控制系統(tǒng)的應用可以優(yōu)化電氣工程自動化控制系統(tǒng)。

6. 結(jié)束語

人工智能技術（AIT）是高科技的典范，現(xiàn)代化的代表，而電子信息技術的突飛猛進更是將智能技術帶入了一個新的發(fā)展平臺，使其有更廣闊的發(fā)展空間。人工智能技術的當前科學技術發(fā)展的產(chǎn)物，是社會經(jīng)濟快速發(fā)展的產(chǎn)物，在電氣工程自動化當中對于人工智能的應用，在一定意義上能夠推動產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，能夠為電氣工程自動化技術的發(fā)展提供新鮮的血液。所以，在未來的電氣工程自動化的發(fā)展當中，我們需要不斷加強對于人工智能技術的有效研究，使得我們的生產(chǎn)以及生活變得更加的智能化。

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