人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

王 鑫

（鄭州工業(yè)安全職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系，河南新鄭 451192）

引言

在電氣化自動(dòng)控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)不僅能顯著提升電氣自動(dòng)化的控制質(zhì)量，還可以降低電氣自動(dòng)化所投入的人力、物力。人工智能技術(shù)能夠優(yōu)化電氣設(shè)備設(shè)計(jì)、提升電氣控制質(zhì)量、進(jìn)行精準(zhǔn)的電氣故障診斷，為電氣自動(dòng)化控制的正常運(yùn)行提供保障。因此，針對(duì)人工智能技術(shù)在電氣化自動(dòng)控制中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 人工智能技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

人工智能技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)信息控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理的形式。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的重要技術(shù)。人工智能技術(shù)在綜合計(jì)算機(jī)軟件與程序控制進(jìn)行智能化控制的基礎(chǔ)上，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與運(yùn)用，完成信息傳遞工作。因此，將人工智能技術(shù)應(yīng)用在電氣自動(dòng)化控制中能夠提高電氣自動(dòng)化控制的效率與質(zhì)量[1]。人工智能技術(shù)應(yīng)用在電氣自動(dòng)化控制中的優(yōu)勢(shì)明顯，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，降低設(shè)計(jì)難度。傳統(tǒng)控制器在應(yīng)用過(guò)程中需要根據(jù)具體模型來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中參數(shù)設(shè)定、變量數(shù)據(jù)需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行調(diào)整。且需要設(shè)計(jì)分配電路、排除干擾等一系列問(wèn)題，設(shè)計(jì)難度較大。而人工智能技術(shù)的應(yīng)用則大幅降低了控制設(shè)計(jì)難度，利用AI函數(shù)可以進(jìn)行快速設(shè)定，提升了控制設(shè)計(jì)效率。第二，提高自動(dòng)化控制效率。人工智能技術(shù)下數(shù)據(jù)的收集與處理都可以自動(dòng)完成，且在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中可以自動(dòng)保存數(shù)據(jù)并處理，從而顯著提升電氣自動(dòng)化的控制效率。第三，提高產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化控制需要人工控制，因而需要更多人力參與到產(chǎn)品制造中。在產(chǎn)品制造過(guò)程中有一定概率由于操作人員的疏忽導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品出現(xiàn)次品甚至廢品。基于人工智能技術(shù)就能顯著減少人工疏忽導(dǎo)致的失誤。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的人工智能技術(shù)所開(kāi)展的電氣自動(dòng)化控制能夠顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 人工智能技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化控制中電氣控制是最為核心的環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用能夠提升控制效率與精度，且能夠應(yīng)對(duì)龐大的信息數(shù)據(jù)以及復(fù)雜的工作流程。模糊控制是基于人工智能技術(shù)下的常用電氣控制技術(shù)之一。模糊控制是基于模糊推理與模糊語(yǔ)言理論而形成的控制形式，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)核心為基于人工智能技術(shù)的模糊控制設(shè)備，這也是模糊控制與其他控制方式差別之處[2]。模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為模糊控制器、輸入/輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制對(duì)象以及測(cè)量設(shè)備。其中，控制對(duì)象的容納范圍十分廣泛，不論是確定、模糊，單變量、多變量，定常、時(shí)變，線性、非線性均可以作為控制對(duì)象。無(wú)法精準(zhǔn)建立數(shù)學(xué)模型的對(duì)象更加適合應(yīng)用模糊控制技術(shù)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅可以使用直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，還可以使用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液壓閥等；模糊控制器則是模糊控制技術(shù)的核心元件，是一種應(yīng)用模糊知識(shí)標(biāo)識(shí)與規(guī)則推理的控制設(shè)備；輸入/輸出接口在模糊控制系統(tǒng)中由于大多數(shù)控制對(duì)象的控制量與可觀測(cè)狀態(tài)為模擬量，模糊控制系統(tǒng)也需要使用A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備。在模糊控制系統(tǒng)中還需要配備適用于模糊邏輯處理的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可被認(rèn)為是輸入/輸出接口。除了模糊控制形式外，專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制都是基于人工智能技術(shù)下的電氣自動(dòng)化控制形式。如專家控制基于專業(yè)理論技術(shù)，結(jié)合專業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電氣自動(dòng)化進(jìn)行的一種智能控制。主體構(gòu)成由知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)制，通過(guò)對(duì)知識(shí)的組織排列，根據(jù)一定策略選擇合適的規(guī)則進(jìn)行推理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的控制。專家控制較為靈活，能夠適應(yīng)對(duì)象特性與環(huán)境的改變。基于專家控制形式，系統(tǒng)能夠在偏差較大、非線性的環(huán)境下安全穩(wěn)定地開(kāi)展工作，魯棒性強(qiáng)。

2.2 人工智能技術(shù)在電氣故障診斷中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中，可能由于人為疏忽、設(shè)備故障等因素導(dǎo)致控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。雖然傳統(tǒng)控制方式也可以診斷出故障區(qū)域以及導(dǎo)致故障的原因，但需要耗費(fèi)大量時(shí)間與人力、物力，且精確度較低（如可以使用故障報(bào)警設(shè)備或人工排查手段來(lái)檢查故障，但部分故障仍然無(wú)法被發(fā)現(xiàn)）。人工智能技術(shù)的應(yīng)用則可以有效解決這一問(wèn)題。將人工智能技術(shù)應(yīng)用在電氣故障診斷中能夠利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制系統(tǒng)對(duì)電氣控制設(shè)備進(jìn)行分析，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備異常情況并及時(shí)處理。例如，傳統(tǒng)故障診斷方式下要發(fā)現(xiàn)變壓器故障則需要收集變壓器氣體，再對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)方可獲取變壓器故障情況；但人工智能技術(shù)則可以利用網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行判斷，精確分析出故障問(wèn)題所在，且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后找到最佳的解決方案，有效提升了故障檢測(cè)效率與質(zhì)量[3]。

2.3 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備方面是提升電氣自動(dòng)化控制質(zhì)量的基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)可以被用于電氣設(shè)備設(shè)計(jì)。電氣設(shè)備設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為繁雜的工作，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合電磁場(chǎng)、電機(jī)等知識(shí)，且需要具備豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)電氣設(shè)備設(shè)計(jì)均是基于豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與繁雜的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案難度較大、成本較高[4]。應(yīng)用人工智能技術(shù)則可以使用CAD技術(shù)來(lái)進(jìn)行電氣設(shè)備設(shè)計(jì)，減少電氣設(shè)備設(shè)計(jì)周期。另外，人工智能技術(shù)還能夠提升電氣設(shè)備的工作效率，通過(guò)智能技術(shù)來(lái)提高電氣設(shè)備工作的精確度。

3 結(jié)束語(yǔ)

人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用不僅能夠提升系統(tǒng)工作的可靠性與穩(wěn)定性，還能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，推動(dòng)電氣自動(dòng)化控制水平的發(fā)展。在電氣自動(dòng)化控制未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中需要持續(xù)強(qiáng)化對(duì)人工智能技術(shù)研發(fā)，進(jìn)而提高電氣自動(dòng)化控制的效率與質(zhì)量。