關(guān)于人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用初探

張迪 曲帥 王宇 陸軍裝甲兵學(xué)院

在現(xiàn)代先進(jìn)的智能技術(shù)發(fā)展以及應(yīng)用過程中，電子信息技術(shù)體現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價(jià)值。和傳統(tǒng)的技術(shù)存在的不同之處，主要是這種新型技術(shù)基于智能系統(tǒng)，為人們的操作提供了更加方便的條件，在一定程度上解決了傳統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用中存在的問題。目前，人工智能技術(shù)在眾多方面都實(shí)現(xiàn)了有效應(yīng)用，包括軍事系統(tǒng)、航空運(yùn)輸、電力控制等領(lǐng)域。下文中從人工智能技術(shù)的主要特點(diǎn)出發(fā)，思考目前電氣自動(dòng)化控制的實(shí)際狀況，研究人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用的主要方式，促進(jìn)了持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)。以下主要圍繞著人工智能技術(shù)的具體情況展開簡單的分析與探討。

一、人工智能技術(shù)的理論及特點(diǎn)

人工智能是指將計(jì)算機(jī)的程序設(shè)定為可深度學(xué)習(xí)的模式，模擬人類的思考模式，進(jìn)行自行學(xué)習(xí)，擴(kuò)展機(jī)器智能，使計(jì)算機(jī)更聰明、更有能力。而如何設(shè)計(jì)和制造更高智能的計(jì)算機(jī)就是當(dāng)前人工智能所研究的主要方向。人工智能技術(shù)主要是設(shè)計(jì)人類智能需要完成的工作，代替人類通過智能機(jī)器完成工作。人腦屬于復(fù)雜的系統(tǒng)，其思維過程值得被效仿。人工智能技術(shù)人類的思考模式對(duì)機(jī)器進(jìn)行程序設(shè)定，收集外界信息，對(duì)其進(jìn)行研究，然后就研究結(jié)果進(jìn)行反饋，模擬人類問題處理方式。

人工智能技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)生，在一定程度上體現(xiàn)出了類似人腦的復(fù)雜思維，這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)豐富的數(shù)據(jù)信息的及時(shí)收集以及整理，相對(duì)來說更加準(zhǔn)確、及時(shí)。將其應(yīng)用到電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，有利于對(duì)整體自動(dòng)化控制系統(tǒng)更好地管理和控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換以及傳輸，進(jìn)一步控制相關(guān)的人力資源成本，促進(jìn)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的升級(jí)以及優(yōu)化，提高生產(chǎn)的效率。

二、自動(dòng)化控制的發(fā)展現(xiàn)狀

自動(dòng)化系統(tǒng)在其具體的發(fā)展過程中，逐步實(shí)現(xiàn)了將系統(tǒng)中的各部分內(nèi)容進(jìn)行有效的結(jié)合的要求，這中集合程度更高的系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行中效率更高，作用更好。在這個(gè)過程匯總，微電子理論技術(shù)體現(xiàn)出了重要的價(jià)值。隨著自動(dòng)化控制系統(tǒng)精確性的提高，其應(yīng)用越來越廣泛，故而在未來的發(fā)展中，更加智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)是必然的結(jié)果。企業(yè)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的全面應(yīng)用能夠有效地幫助企業(yè)節(jié)省成本，為企業(yè)帶來更加豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)提高對(duì)生產(chǎn)控制的靈敏性。目前，我國電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信息化水平越來越高，智能自動(dòng)化控制技術(shù)功不可沒，系統(tǒng)的信息處理能力增加，逐步達(dá)到了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和在線綜合控制，有效地控制系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的目的。

三、人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用分析

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)調(diào)整，新技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化過程越來越簡便，促進(jìn)了人工智能的理論知識(shí)應(yīng)用于控制，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的弊端，使人工智能技術(shù)適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的工作需要。人工智能技術(shù)作為人們思想的結(jié)晶，在其應(yīng)用過程中，解放了人力資源，并體現(xiàn)出了智能化以及控制化的現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，人工智能技術(shù)使用數(shù)學(xué)模型和控制理論，將定量、定性相結(jié)合，機(jī)械設(shè)備通過人類的經(jīng)驗(yàn)和思維能力解決，實(shí)現(xiàn)智能控制。人工智能技術(shù)分為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制(知識(shí)庫)、模糊控制、綜合智能控制等。以遺傳算法、免疫算法、蟻群算法等為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)的優(yōu)化計(jì)算。

（一）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

主要是控制生物神經(jīng)功能的模型，生物神經(jīng)元被傳入數(shù)據(jù)的刺激，輸出并傳遞給相關(guān)神經(jīng)元。輸出和輸入之間轉(zhuǎn)換為非線性關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由簡單的自適應(yīng)元素和層次組織組成，采取大規(guī)模并行的連接方式構(gòu)建起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，處理與生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相似的信息，稱為生物神經(jīng)功能。實(shí)際上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制能夠模仿生物學(xué)方面的具體思維，構(gòu)建起完善的網(wǎng)絡(luò)體系來更好地接受信息，針對(duì)所接收的一些信息產(chǎn)生功能性的反應(yīng)，從而能夠更直觀地對(duì)所接收到的相關(guān)信息數(shù)據(jù)來進(jìn)行處理。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在其具體連接和組成過程中還具有豐富的處理元。為了科學(xué)地模擬生物的大腦特性，神經(jīng)技術(shù)研究建議建立神經(jīng)模型。事實(shí)上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建只能抽象地模擬生物思維，不能完全反映生物思維的功能。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，神經(jīng)元具有處理信息的功能，能夠?qū)ο嚓P(guān)的信息以及知識(shí)進(jìn)行更好的識(shí)別，這也正是神經(jīng)元連接權(quán)系數(shù)的動(dòng)態(tài)演化方式。不同的神經(jīng)元組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)神經(jīng)元可以接收多組輸入信息，并根據(jù)設(shè)置規(guī)則進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)輸出。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的有大量相互連接的分布元件，每個(gè)元件以非線性方式傳遞信息，可以用多種手段進(jìn)行信息的傳遞，也可以手動(dòng)配置一些的特殊連接方式，用“黑匣子模型”表示，機(jī)器模型不能精確地表示，但輸入和輸出都有模糊的規(guī)則。人工神經(jīng)網(wǎng)是電氣自動(dòng)化控制廣泛使用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

（二）專家控制和模糊控制應(yīng)用

從大角度看，專家控制主要是在整體控制系統(tǒng)中將專業(yè)、規(guī)范性的運(yùn)行機(jī)制實(shí)現(xiàn)和理論技術(shù)的結(jié)合，從而能夠產(chǎn)生新的控制系統(tǒng)，體現(xiàn)出控制的科學(xué)性。結(jié)合專家系統(tǒng)理論技術(shù)，人工控制知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和構(gòu)建系統(tǒng)是專家控制系統(tǒng)。因此，專家屬于支持專家系統(tǒng)知識(shí)和技術(shù)的控制系統(tǒng)。模糊控制分為輸入接口、控制器、輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制對(duì)象和檢測設(shè)備。

四、人工智能的應(yīng)用方向

（一）電氣自動(dòng)化設(shè)備

結(jié)合應(yīng)用程序規(guī)范控制以及系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)等方面的相關(guān)要求，發(fā)現(xiàn)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，控制器方面存在一定的差異性。在模糊控制中支持理論知識(shí)和固定規(guī)格推理語言，進(jìn)行模糊量化處理、模糊決策和精密處理。控制器通過輸入、輸出接口從對(duì)象獲取數(shù)據(jù)，將控制器決策輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字模式，將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并向受控對(duì)象提供反饋。I/o接口設(shè)備除了A/D、D/A轉(zhuǎn)換外，還有平坦的轉(zhuǎn)換及執(zhí)行機(jī)關(guān)等。

（二）系統(tǒng)控制和故障處置

在具體的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，要保持系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行值得相關(guān)方面重點(diǎn)研究，需要在電氣化系統(tǒng)中融合各方面的系統(tǒng)性的知識(shí)，從而能夠保證電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。人工智能技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中體現(xiàn)出和計(jì)算機(jī)技術(shù)的充分結(jié)合特點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力勞動(dòng)，幫助企業(yè)有效地節(jié)省人力資源，同時(shí)體現(xiàn)出了高效性。

如何在電氣自動(dòng)控制中有效地運(yùn)行系統(tǒng)一直是長期關(guān)注的問題，各種學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用促使知識(shí)融入到電氣化系統(tǒng)中。高效運(yùn)營需要專業(yè)技能，人工智能技術(shù)可以支持計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)運(yùn)營電力設(shè)備，代替人力進(jìn)行復(fù)雜的腦力勞動(dòng)，降低人力成本，實(shí)現(xiàn)高效工作。

人工智能技術(shù)在事故處理、故障診斷中代替人工進(jìn)行合理診斷。在電氣控制中，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等故障頻率高，故障原因復(fù)雜多樣。因?yàn)閱栴}很難解決，所以要及時(shí)診斷和處理，以免增加損失。但是傳統(tǒng)的診斷存在諸多因素的影響，且實(shí)際操作繁復(fù)，效率低下。傳統(tǒng)的診斷方式需要人工進(jìn)行各類操作和診斷，整個(gè)過程耗費(fèi)大量時(shí)間，投入人力物力，成本過高。本文分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和專家技術(shù)的人工智能技術(shù)，指出人工智能技術(shù)可以有效地解決上述問題，提高診斷準(zhǔn)確性，提高診斷效率，有效地控制損失。

五、結(jié)語

綜上所述，人工智能技術(shù)主要是通過智能化技術(shù)解決實(shí)踐中的復(fù)雜問題，將人工從生產(chǎn)加工中解放出來，加強(qiáng)自動(dòng)化控制中的靈活性。人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，為的是使現(xiàn)有自動(dòng)化生產(chǎn)能力進(jìn)一步提高，讓自動(dòng)化生產(chǎn)進(jìn)一步提升產(chǎn)品良品率和生產(chǎn)總數(shù)，讓自動(dòng)化控制向著智能化進(jìn)一步發(fā)展。