智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

馮希科　李勇泉

本文主要對(duì)人工智能理論的概況、電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究，以期為推動(dòng)電氣工程事業(yè)的高速發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障。

智能化技術(shù)包含多個(gè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具有較強(qiáng)地綜合性能，如控制學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、生物學(xué)與信息學(xué)等，作為一項(xiàng)人工智能技術(shù)，該技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)50年代提出，人工智能理論與技術(shù)通過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展愈加成熟，逐步形成一套以計(jì)算機(jī)為核心涉及多個(gè)領(lǐng)域與學(xué)科的綜合性技術(shù)。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要組成部分，人工智能主要是研究機(jī)器如何能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能。在電氣工程自動(dòng)化控制應(yīng)用中智能化技術(shù)可利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，在執(zhí)行程序設(shè)定完成的情況下，可通過(guò)計(jì)算機(jī)處理、分析、回饋信息，在人腦模擬過(guò)程中可達(dá)到自動(dòng)化控制地作用。伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域智能化技術(shù)達(dá)到了廣泛地應(yīng)用，并直接影響著人類(lèi)生產(chǎn)與生活。在生產(chǎn)生活中為將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來(lái)，需將先進(jìn)技術(shù)引入設(shè)計(jì)與實(shí)踐中，以此為智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行安全高效生產(chǎn)環(huán)境地有效提供，并達(dá)到推動(dòng)電氣工程自動(dòng)化控制、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展地作用。

一、人工智能理論的概況

AI為人工智能的英文縮寫(xiě)，其為研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的一門(mén)新技術(shù)科學(xué)。人工智能是利用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模擬人類(lèi)搜集信息、識(shí)別圖文、自動(dòng)反映及處理的目的?！叭斯ぶ悄堋痹?956年Dartrnouth學(xué)會(huì)首次提出后得到了極大的發(fā)展，并逐漸形成以計(jì)算機(jī)科學(xué)為主體，涵蓋信息論、控制論、自動(dòng)化等多門(mén)學(xué)科的一門(mén)科學(xué)。人工智能主要是對(duì)機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理與專(zhuān)家系統(tǒng)等內(nèi)容地研究。其能夠幫助機(jī)器完成高難度、危險(xiǎn)系數(shù)高及復(fù)雜操作等項(xiàng)目，以此提升工程建設(shè)安全性能與質(zhì)量。

作為社會(huì)生產(chǎn)、流通、交換、分配等生產(chǎn)過(guò)程中的支撐性技術(shù)，電氣自動(dòng)化控制對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量提升具有關(guān)鍵性的作用。在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用人工智能技術(shù)，可幫助電氣工程自動(dòng)化控制具有人類(lèi)判斷、處理能力，以此達(dá)到電氣工程有關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備自動(dòng)化水平的提升。電氣自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)設(shè)備運(yùn)行、處理的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性等進(jìn)行有效提升，是操作環(huán)境改善、工作強(qiáng)度降低及作業(yè)質(zhì)量、工作效率提升的重要保障。

二、電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

電氣工程自動(dòng)化控制中，相比傳統(tǒng)控制器，實(shí)踐運(yùn)用中智能化控制器更具優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)能夠有效解決體系自動(dòng)處理問(wèn)題，并利用控制器智能化實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化控制，在電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、與傳統(tǒng)控制器相比，智能化技術(shù)的運(yùn)用可對(duì)被控對(duì)象建模程序進(jìn)行有效減少。并能對(duì)被控對(duì)象各部分參數(shù)變化進(jìn)行精確掌握，及自動(dòng)調(diào)整其存在地偏差。

2、智能化控制過(guò)程是指系統(tǒng)通過(guò)部分反饋系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、控制與調(diào)整的過(guò)程。在智能化控制中可利用參數(shù)檢測(cè)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行充分反映，并通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)，對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的不良狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以此達(dá)到該系統(tǒng)的順利運(yùn)行。與傳統(tǒng)控制器相比，智能化控制器能夠達(dá)到無(wú)人操作地目的，也就是有效控制與調(diào)整運(yùn)行系統(tǒng)，以此達(dá)到大量人力資源節(jié)約的作用。

3、選取先進(jìn)技術(shù)，如CPU控制系統(tǒng)技術(shù)等應(yīng)用于智能化控制器，以此達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行速度、精度地目的。同時(shí)，選取實(shí)時(shí)系統(tǒng)作為智能化控制器，使控制器的檢測(cè)與調(diào)整過(guò)程具有實(shí)時(shí)性。在處理數(shù)據(jù)中，智能化控制器可具體分析不同的被控對(duì)象，促使輸入數(shù)據(jù)能夠取得良好地狀況評(píng)估，以此達(dá)到電氣工程自動(dòng)化控制的作用。

三、電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)用

自動(dòng)控制、信息處理、系統(tǒng)運(yùn)行、研制開(kāi)發(fā)、電氣技術(shù)與計(jì)算機(jī)、電子應(yīng)用等內(nèi)容為電氣工程的主要內(nèi)容，其中智能化控制技術(shù)的主要應(yīng)用方向?yàn)殡姎夤こ套詣?dòng)化系統(tǒng)中故障的診斷、預(yù)測(cè)與電氣產(chǎn)品保護(hù)、控制等，在電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)智能化技術(shù)的應(yīng)用，可分為以下幾個(gè)方面：

1、專(zhuān)家系統(tǒng)

專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)與專(zhuān)門(mén)知識(shí)的以人類(lèi)專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)水平來(lái)處理該領(lǐng)域無(wú)法用準(zhǔn)確數(shù)字模型來(lái)表示的難題的計(jì)算機(jī)程序，其通過(guò)該領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷推理，并進(jìn)行專(zhuān)家決策過(guò)程地模擬，以此對(duì)各種需要專(zhuān)家決策的問(wèn)題進(jìn)行解決。其中IF—THEN規(guī)則為其最常用的生產(chǎn)式規(guī)則，一般專(zhuān)家系統(tǒng)內(nèi)規(guī)則需建立在現(xiàn)有事實(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)規(guī)則執(zhí)行結(jié)果，并按照新情況進(jìn)行新規(guī)則地建立與調(diào)整。根據(jù)這些規(guī)則、數(shù)據(jù)進(jìn)行推理判斷，最終做出正確決策以此有效處理其存在的問(wèn)題，其中實(shí)用專(zhuān)家系統(tǒng)由6部分組成：知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、咨詢(xún)解釋、知識(shí)獲取與人機(jī)接口。通常情況下電力系統(tǒng)恢復(fù)、歸類(lèi)畸變電壓與電流、分析判斷電磁兼容率、電網(wǎng)調(diào)度等為專(zhuān)家系統(tǒng)的主要應(yīng)用內(nèi)容。

2、遺傳算法

作為一種模擬自然界適者生存與生物遺傳規(guī)律的程序，遺傳算法需按照相應(yīng)順序?qū)⒏鱾€(gè)候選解進(jìn)行有關(guān)程序地編制，與“染色體”相似，其有關(guān)編碼位置為“基因”。隨后，通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)對(duì)“染色體”進(jìn)行測(cè)試，以此獲取最優(yōu)解。在全面計(jì)算、組合問(wèn)題優(yōu)化求解等方面遺傳算法得到了廣泛地應(yīng)用。在電氣工程自動(dòng)化控制中遺傳算法的應(yīng)用，主要通過(guò)電氣信號(hào)最佳采樣率的選擇、無(wú)功優(yōu)化電力系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)內(nèi)電容最優(yōu)控制與配比等內(nèi)容得到了廣泛的應(yīng)用。

3、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

模擬人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、處理的計(jì)算機(jī)程序?yàn)槿斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方式極為靈活，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為完全分布式，在大規(guī)模并行信息處理中得到了廣泛地應(yīng)用，特別是非線性系統(tǒng)中模式能力極強(qiáng)。模式識(shí)別能力可分類(lèi)識(shí)別所有復(fù)雜狀態(tài)與過(guò)程，系統(tǒng)具備容錯(cuò)、聯(lián)想、記憶、判斷等邏輯思維。

實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣系統(tǒng)、檢測(cè)與診斷障礙、負(fù)荷預(yù)測(cè)等領(lǐng)域內(nèi)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到了廣泛地應(yīng)用。以此進(jìn)行諧波模型建立及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)安全度的分析。在診斷電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)，應(yīng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論等內(nèi)容相結(jié)合，以此對(duì)故障診斷針對(duì)性、準(zhǔn)確性進(jìn)行有效提升。

4、模糊控制

模糊數(shù)學(xué)、模糊語(yǔ)言形式的知識(shí)表示、模糊邏輯推理規(guī)則等為模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)形成一種具備反饋通道閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。其中智能化模糊控制器為其核心內(nèi)容，因模糊控制主要是對(duì)人的控制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模仿，而不是對(duì)控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型的依賴(lài)，其主要對(duì)人的控制行為進(jìn)行反映，不需要進(jìn)行對(duì)象數(shù)學(xué)模型的精確建立，由此可見(jiàn)，其抗變換性較強(qiáng)。在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、系統(tǒng)規(guī)劃與模糊控制等內(nèi)容模糊理論得到了廣泛地應(yīng)用，模糊邏輯不僅能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)近似計(jì)算（高難度）的完成，還能對(duì)負(fù)荷變化與電氣生產(chǎn)等不確定因素進(jìn)行隸屬函數(shù)地建立，這對(duì)電氣工程自動(dòng)化控制的發(fā)展具有重要意義。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能化技術(shù)作為電氣工程自動(dòng)化控制的重要內(nèi)容，其技術(shù)水平的高低將直接影響到電氣工程建設(shè)的質(zhì)量與安全性。在電氣工作自動(dòng)化控制中廣泛應(yīng)用智能化技術(shù)，不僅可以有效降低人工成本、提升工作效率及安全性，更能推動(dòng)電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展。為此，本文在充分了解人工智能理論的基礎(chǔ)上，對(duì)其在電氣工程自動(dòng)化中的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行了分析與研究，以此提升電氣事業(yè)的發(fā)展速度，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)。

（作者單位：1.河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院電控部；2河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院）