人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校 郝 睿 孟靜靜

隨著當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的日新月異，我國電氣技術(shù)也在此大背景下飛速發(fā)展，帶領(lǐng)我國進入電氣發(fā)展新時代。通過在電氣技術(shù)融入信息化和計算機技術(shù)后，實現(xiàn)了電氣自動化控制，加速了城市化發(fā)展進程。在實際工作中，對人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)機械替代人工操作，可以在很大程度上促進電氣自動化這一擁有廣闊發(fā)展前景的生產(chǎn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

1 人工智能技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域的優(yōu)勢

1.1 無人化操控

傳統(tǒng)的設(shè)備自動化控制器需要有人時刻控制，或者用監(jiān)控設(shè)備來時刻了解電氣設(shè)備的運行狀況，說明控制器處于半自動狀態(tài)，費時費力。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機控制逐漸成為控制設(shè)備的主流。首先利用計算機對及其進行引導(dǎo)，接著根據(jù)計算機發(fā)出的數(shù)據(jù)指令對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。由于計算機技術(shù)的加入，控制設(shè)備獲得了一定的便利，可以實現(xiàn)計算和儲備功能，但是仍存在一些局限性。比如計算機無法識別設(shè)備的危險程度，所以這部分仍然需要工作人員監(jiān)控，還沒有完全擺脫半自動的局面。人工智能技術(shù)也可以做到對電氣自動化控制中的變量精確控制，從而使得設(shè)備可以正常運行，維持了系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1.2 相關(guān)參數(shù)便于調(diào)節(jié)

電氣自動化設(shè)備通常操作復(fù)雜，參數(shù)調(diào)節(jié)需要專業(yè)人員進行操作，人工智能技術(shù)的引入使得參數(shù)調(diào)節(jié)更加方便，可以實現(xiàn)自動對參數(shù)進行調(diào)整。通過對編程語言和信息相應(yīng)進行設(shè)定，方便快捷，提高了控制系統(tǒng)的性能。

2 電氣自動化與人工智能技術(shù)結(jié)合的具體領(lǐng)域

2.1 人工智能技術(shù)應(yīng)用于自動控制設(shè)備中

電氣自動化技術(shù)擁有非常廣闊的應(yīng)用前景，但是傳統(tǒng)的電氣自動化控制設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難度很高，單一控制方式難以滿足對其精準(zhǔn)度的要求，通常采用多種控制方式結(jié)合進行控制。在應(yīng)用人工智能技術(shù)后，其運算程序得到了簡化，并且使控制精度大大提高，并且在現(xiàn)場控制方面采用智能操作，可以達到完全控制。人工智能技術(shù)還可以降低由于人為因素導(dǎo)致的故障或者停電，因此可以使設(shè)備正常運行時控制系統(tǒng)運行效率提高，進一步減少成本，實現(xiàn)電氣設(shè)備的高效應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 基于人工智能的電氣自動化控制流程

2.2 人工智能技術(shù)在電氣控制過程中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)通常采用的主流控制方式包括以下幾種：

（1）模糊控制。該方式核心理論即是模糊推理理論，系統(tǒng)采用交直流混合模式，才模糊理論的支持下進行控制。應(yīng)用模糊理論后系統(tǒng)搭建模糊控制器并采用反饋控制，系統(tǒng)控制框圖如圖2所示。應(yīng)用該控制方法可以達到預(yù)期目標(biāo)。模糊控制的優(yōu)點在于可以自我學(xué)習(xí)，并且可以很好的適應(yīng)環(huán)境變化，再與人工智能技術(shù)結(jié)合起來，可以在實現(xiàn)更好的控制效果，能夠在電氣控制過程中自適應(yīng)完善，減少擾動的影響，應(yīng)用在復(fù)雜系統(tǒng)中有突出的優(yōu)勢。

圖2 模糊控制系統(tǒng)框圖

（2）專家控制。專家控制系統(tǒng)具有豐富的經(jīng)驗和技術(shù)支撐，通過人工智能技術(shù)，為了解決復(fù)雜程度較高的專業(yè)問題，結(jié)合專家的經(jīng)驗進行最優(yōu)解的處理，就像人類專家的決策方法。目前，電器自動控制領(lǐng)域已經(jīng)開始逐步推廣專家控制方式，在對被控對象進行解析的同時，在系統(tǒng)中通過程序運算，求解出最佳控制參數(shù)，實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)靈巧的在線控制，加快系統(tǒng)處理信息，提高設(shè)備工作穩(wěn)定性與系統(tǒng)自動化的程度。

（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過模擬人腦在思考時的活動，對其基本功能進行特征化抽象，對網(wǎng)絡(luò)算法進行深層次研究，并根據(jù)單元格傳輸系統(tǒng)分析處理數(shù)據(jù)，以此作為自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，在進行硬件實驗的同時通過數(shù)學(xué)物理方法進行軟件模擬。所以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式通過簡單的解決方法解決復(fù)雜問題，目前的關(guān)注度正在逐漸升高，在多個領(lǐng)域都有應(yīng)用。

2.3 人工智能技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用

在電氣自動化設(shè)備運行時，一些外部因素的干擾會使得設(shè)備不可避免地受到影響出現(xiàn)一些故障，而傳統(tǒng)的故障檢修方法比較復(fù)雜、繁瑣、昂貴，并且不能精準(zhǔn)量化數(shù)值，而人工智能技術(shù)在故障診斷領(lǐng)域不僅可以保護控制系統(tǒng)，同時也對系統(tǒng)進行監(jiān)督管理，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

在利用人工智能技術(shù)進行故障診斷時，應(yīng)用模糊理論來進行控制，保證其精確度，并提高運行效率和穩(wěn)定性，免除后期的運檢壓力。在對發(fā)電機進行故障分析時，可以實現(xiàn)自動識別故障，迅速檢測出問題的設(shè)備是哪一臺，這樣可以及早確定故障點，并以獲得的設(shè)備參數(shù)為基礎(chǔ)快速識別故障類型，使設(shè)備的維修難度降低，同時降低故障帶來的損耗，并控制故障范圍減小或者不再繼續(xù)擴大，有利于保障一線操作人員的人身安全，也能為其他同類問題提供參考經(jīng)驗。

人工智能技術(shù)在故障預(yù)防中可以做到全天系統(tǒng)在線檢測，在故障發(fā)生之前評估故障發(fā)生的可能性，最大程度減少故障的發(fā)生，可以為電氣自動化控制設(shè)備提供全面的保障。傳統(tǒng)的故障檢測方法只能通過經(jīng)驗對已經(jīng)發(fā)生的故障進行診斷分析，而不能進行預(yù)防，而人工智能技術(shù)則可以通過自動化設(shè)備運行程序的編寫，充分系統(tǒng)采集的信息，并對其進行存儲和分析。在將這些信息存儲完后，通過構(gòu)建墨跡數(shù)據(jù)樣本，就可將其作為可以借鑒的經(jīng)驗，實現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)，在即將出現(xiàn)故障時進行提前預(yù)警，避免出現(xiàn)之前出現(xiàn)過的相同的事故，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 人工智能技術(shù)在操作控制與故障錄制中的應(yīng)用

以電焊機執(zhí)行電鍍操作為例，傳統(tǒng)使用電焊機的過程中，基本都是采用人工控制參數(shù)，認為操作設(shè)備完成統(tǒng)一電鍍操作，因此，電鍍產(chǎn)品難以保證生產(chǎn)成果的一致性，因此采用單一控制參數(shù)控制電焊機工作精度，避免出現(xiàn)產(chǎn)品損耗等情況的發(fā)生。針對此情況應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以利用計算機的掃描和存儲功能記錄并模仿工作人員的操作動作，并采用人工智能算法將所得參數(shù)上傳到控制中心，由控制中心對電鍍機發(fā)送控制指令，實現(xiàn)自動化電鍍操作，并且在產(chǎn)品完成后會對產(chǎn)品進行一輪掃描，提取其相關(guān)參數(shù)，基于預(yù)設(shè)的程序進行一致性分析，判斷成品是否滿足一致性要求，不滿足條件的產(chǎn)品還需要重新進行二次加工。另一方面，電焊機自我檢修的過程中，通常需要檢修的設(shè)備數(shù)量眾多，人工檢修效率不高且會消耗大量的人力資源，在引入人工智能算法后，可以基于大數(shù)據(jù)算法安裝分布式機械臂。在對其進行控制編程后，便可以替代人工檢修，實現(xiàn)自動檢修，并且可以通過掃描儀對分布式機械臂操作過程進行全程錄制，為后續(xù)故障診斷與排除提供了參考樣本，大大提升了針對于重復(fù)性故障的檢修速度。

總結(jié)：在電氣自動化控制領(lǐng)域里，人工智能技術(shù)有著獨特的優(yōu)勢與應(yīng)用空間，通過對其進行合理規(guī)范的應(yīng)用，可以對電氣自動化控制的發(fā)展起到積極的推薦作用，將人工智能技術(shù)與電氣自動化領(lǐng)域的結(jié)合繼續(xù)改革和完善的情況下，可以進一步提升電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用前景。