基于人工智能的电气自动化控制研究

基于人工智能的电气自动化控制研究

作者：常淑英

来源：《科技创新与应用》2017年第12期

摘要：人类日常生活随着科技的不断发展产生了越来越多的智能化要求。人工智能技术在电气自动化控制中的应用显著减少了电气自动化成本，增强了电气自动化系统的工作效率和安全性。作者在文章中针对人工智能技术在电气自动化控制中应用进行探讨，以期为电气自动化控制中人工智能技术的应用提供一些有价值的参考。

关键词：人工智能；电气自动化；智能控制

1 人工智能控制算法概述

现在人工智能技术正逐渐取代传统的控制器技术，通常传统的控制器技术采用PID控制算法，按照固定的程序来控制电气系统的运作，在控制过程中，通常采用的PID控制算法，如图1所示，PID控制算法的参数无法确定，而且参数一旦变化，PID算法很难适应其变化。另外其也容易受到外来干扰因素的影响，经常会出现较大的超调情况，从而导致调试的难度增大难以起到合理地调节作用。而人工智能技术恰恰解决了PID控制存在的这些问题，模糊控制算法是人工智能技术的主要算法之一。模糊控制算法常被运用在出现较大误差的情况，改进后的PID控制算法被运用在误差较小的情况。PID控制算法中的P、I、D分别指比例作用、积分作用、微分作用，输出等于这三者之和，如果积分作用降低，一旦参数有变化，则难以消除静误差，而超调情况又会伴随积分作用升高出现。现在将PID算法结合人工智能技术加以改进，得到输出等于比例作用、积分作用、微分作用和微分积分作用（∫I）之和。由此可以看出，新算法在原有算法的基础上新增了一个新的参数微分积分作用（∫I），尽管确定参数的难度有所增加，但是可以依据各个参数之间的相互作用，确定比例作用为K（1/t），微分作用为K（1-

1/t）d，因此可以得到输出=P[1/t+（1-1/t）d]+（1/M）∫[1/t+（1-1/t）d]，在这个公式中，速率参数P的作用是调节微分和比例的大小，如果增加P等于增加微分时间同时减少比例带。相反，如果减少P，相当于是减少微分作用的同时增加比例带。从而提高了人工智能技术控制对象的精确度。

2 人工智能在电气自动化控制中的应用

最近几年，许多科研机构和科研人员都在开展人工智能技术的研究，极大地推动了人工智能技术的发展。如今人工智能技术已经被广泛应用在电气自动化控制方面，如智能诊断电气设备故障、电气产品的设计、电气系统的人工智能控制以及系统安全保护等方面。

2.1 优化设计电气设备

优化设计电气设备，需要综合考虑电路、电机电气、电磁等多个方面，还需要结合过去丰富的设计经验。因此，非常复杂，难度很大。以前人们通常是在实验室通过手工制作的方式来进行产品设计，这种方式难以获得最佳方案。现在，计算机技术飞速发展，很多电气设备的设计中都运用了计算机辅助设计（CAD），CAD技术可以大大缩短产品开发周期。设计人员将人工智能融入到CAD技术中，可以提高产品的设计效率和质量。人工智能在电气产品的优化设计中的应用主要体现在专家系统和遗传算法两方面。虽然我们无法确定电气设备何时发生故障，但是发生故障之前一般都有预兆，这些预兆预示着故障将要发生。因此我们可以在电气设备中引入专家系统，尽量及时地发现电气设备中的故障预兆，做到平时预防，发生故障及时处理。而具备先进计算方法，高精度计算结果的遗传算法被广泛应用于电气产品的智能化设计中。除了专家系统和遗传算法这两种方法之外，目前电气产品优化设计中经常使用的还有模糊逻辑和神经网络等方法。

2.2 智能诊断电气设备的故障

工业生产的不断发展，科学技术的不断进步，使得现在的电气自动化系统越来越复杂，设备种类和数量越来越多。一般来说系统越复杂，出现故障就越难诊断。如果不能及时处理故障，就可能会中断工业生产，造成经济损失，甚至会造成生产人员的人身伤害。传统的故障诊断方式难以精确定位故障点，往往不能及时处理设备故障，导致设备故障不断扩大。现在，使用人工智能技术对电气设备进行监控，就可以实时监测设备的运行情况，可以精确地定位设备的故障点，还可以自动生成故障解决方案，这就大大降低了维护人员处理故障的难度，提高了设备维护效率。

2.3 人工智能在电气控制过程中的应用

电气系统中的电气控制过程至关重要，运用人工智能实现智能化的电气控制过程极大地提高了系统的工作效率，大大降低生产成本。人工智能技术在电气控制中的运用主要包括模糊控制、神经网络控制、专家系统控制等。比如使用的最广泛的模糊控制主要通过直流和交流传动来实现，Sugeno和Mamdani是电气直流传动控制过程中最主要的两种模糊逻辑控制。其中Sugeno属于Mamdani的特殊情况，而实际应用中主要通过Mamdani来控制调速。在交流传动控制过程中模糊控制器基本取代了常规调速控制器，从而发挥相应的功能。

2.4 人工智能在电力系统中的应用

现在，电力系统的稳定性和安全性要求越来越严格，因此PLC控制系统渐渐取代了比较落后的继电控制器。PLC控制系统可以实时监测系统某个环节的同时对整个系统的安全生产进行协调。比如火力发电的输煤系统由煤的装运，存储，卸载，分配及辅助系统等几个部分组成。主站层，现场传感器、远程IO站构成了输煤控制系统的网络体系，其中主站层由PLC和人机接口构成。只需要安排少量人员在主站层的集控室内，通过显示屏对整个系统进行监测。

软继电器大量的取代了原先的实体元件，从而提高了生产效率的同时减少了故障发生频率，提高了系统的可靠性。

3 结束语

总之，电气自动化控制中的人工智能技术的运用时是大势所趋，虽然我国的人工智能技术近几年有了较大进展，但是还远远无法满足社会经济的发展要求，所以，我们要用发展的眼光来看待人工智能技术，继续努力，坚持探索如何更好地将人工智能运用于电气自动化控制中。

参考文献

[1]曹承志.人工智能技术[M].清华大学出版社，2010.

[2]张聪一，刘颖超.电气自动化控制中人工智能技术[J].科技传播，2012，04（15）.