電氣自動(dòng)化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用探討

摘 要：本文首先對(duì)人工智能技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，之后對(duì)當(dāng)前人工智能在電氣控制中主要的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了介紹，最后結(jié)合當(dāng)前技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)人工智能在電氣自動(dòng)化技術(shù)控制發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；人工智能；應(yīng)用分析；發(fā)展前景

在各類機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子電路日益復(fù)雜的今天，傳統(tǒng)的控制技術(shù)在面對(duì)現(xiàn)代復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)中的不確定性和實(shí)時(shí)性要求時(shí)，已經(jīng)逐漸表現(xiàn)出頹勢(shì)。為此，自動(dòng)控制技術(shù)開始廣泛的應(yīng)用于電氣自動(dòng)化之中，傳統(tǒng)自動(dòng)控制主要是通過在控制中的引入反饋機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，其對(duì)控制輸入量有較高的要求，受控對(duì)象環(huán)境因素對(duì)控制器工作效果影響很大。針對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的弊病結(jié)合人工智能算法的迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)開始廣泛地與電氣控制技術(shù)結(jié)合起來。

一、人工智能簡(jiǎn)介

人工智能（Artificial Intelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，其主要是研究如何使計(jì)算機(jī)模擬人的思維過程和行為方式，其本質(zhì)是基于“統(tǒng)計(jì)學(xué)”，“信息論”以及“控制學(xué)”一門綜合學(xué)科，目前人工智能算法主要以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法為主，通過將人工智能算法運(yùn)用到電氣設(shè)備自動(dòng)化控制過程之中，可以開發(fā)出具有自適應(yīng)能力的控制設(shè)備，進(jìn)而大幅度減少人力資源的消耗，結(jié)合通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，操作人員可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)端的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。同時(shí)將傳統(tǒng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)結(jié)合起來，將優(yōu)化算法應(yīng)用到在設(shè)備控制的參數(shù)調(diào)節(jié)上，可以大大改善控制設(shè)備的控制性能。在誤差控制，響應(yīng)時(shí)間方面，人工智能與人相比依然占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，逐漸向高維度，多耦合方向發(fā)展，傳統(tǒng)的控制算法已經(jīng)難以滿足工程中復(fù)雜性和實(shí)時(shí)性要求，而人工智能可以感知周邊復(fù)雜環(huán)境，具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力。

二、人工智能在電氣自動(dòng)化控制中的主要應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)分析

人工智能目前在電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用主要集中在獨(dú)立運(yùn)行完成設(shè)備自動(dòng)控制，對(duì)設(shè)備進(jìn)行快速故障診斷及類型判別和與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行設(shè)備參數(shù)整定三個(gè)方面。

（一）人工智能獨(dú)立運(yùn)用進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)控制

在人工智能迅速發(fā)展的今天，基于人工智能的電氣控制設(shè)備逐漸出現(xiàn)，以短路器和低壓開關(guān)為例，目前發(fā)展的開關(guān)分體式智能斷路器中融合了網(wǎng)絡(luò)信息、傳感和測(cè)量、智能控制系統(tǒng)等技術(shù)，將其應(yīng)用到低壓成套開關(guān)設(shè)備中，能夠極大提升傳統(tǒng)低壓成套開關(guān)設(shè)備的性能。同時(shí)，通過大量的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)之后得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，其控制精度和響應(yīng)速度已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的控制方法，同時(shí)智能控制算法具有通用性和可移植性，對(duì)外界環(huán)境波動(dòng)具有比較強(qiáng)的抗干擾能力。

（二）進(jìn)行設(shè)備故障診斷

由于電氣控制設(shè)備內(nèi)部的電路及機(jī)械結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)的故障診斷方法面對(duì)包含有數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)集成電路的受控對(duì)象時(shí)障的分析和診斷越來越困難，而且故障之間往往會(huì)存在耦合的現(xiàn)象。而人工智能系統(tǒng)可以通過傳感器實(shí)時(shí)地獲取的電路運(yùn)行工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，之后將其傳輸給控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)在分析數(shù)據(jù)之后，判斷設(shè)備工作是否異常故障快速地生成控制指令并傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。保證系統(tǒng)可以在設(shè)備發(fā)生故障后，及時(shí)切斷其與整個(gè)電力系統(tǒng)之間的電氣連接，阻斷故障的傳播路徑，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的健壯性。同時(shí)及時(shí)地將故障設(shè)備信息發(fā)送給設(shè)備的維修保障人員，提高故障處理時(shí)效性。針對(duì)故障檢測(cè)技術(shù)中各類數(shù)據(jù)流量巨大的特點(diǎn)，目前電力設(shè)備的故障檢測(cè)正在逐步向信息化網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備檢測(cè)與預(yù)警范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，數(shù)據(jù)及指令傳輸效率大大提高。。

（三）進(jìn)行設(shè)備的控制參數(shù)整定

工業(yè)控制中常用到一些經(jīng)典的控制算法，在整定PID控制器參數(shù)時(shí)，可以根據(jù)控制器的參數(shù)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的定性關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)的方法來調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)。有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)試人員一般可以較快地得到較為滿意的調(diào)試結(jié)果。但對(duì)于一些工作環(huán)境急劇變化的電氣控制設(shè)備中，比例（P）、積分（I）和微分（D）這三個(gè)參數(shù)整定起來就十分困難，而且系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性，控制的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)態(tài)誤差都會(huì)受到影響，為此可以將人工智能優(yōu)化算法融入到傳統(tǒng)的PID控制算法之中，利用智能算法快速尋優(yōu)的能力，實(shí)時(shí)獲得最優(yōu)的PID算法參數(shù)。

三、電氣自動(dòng)化控制與人工智能結(jié)合的發(fā)展方向與研究熱點(diǎn)

隨著PLC技術(shù)的成熟，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在向小型化，集成化方向發(fā)展，未來的電氣控制設(shè)備中可能會(huì)存在不止一個(gè)智能核心，如何使這些智能芯片有機(jī)結(jié)合發(fā)揮最優(yōu)的控制效果，是一個(gè)重要的研究方向。

伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的智能控制系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)一步突破原有空間的限制，在物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用的今天，在未來操作人員可以做到足部出戶，就實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和維修工作。但這一切都依賴于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，所以如何解決自動(dòng)控制設(shè)備與人協(xié)同配合，保證溝通網(wǎng)絡(luò)的高效暢通，也是電氣自動(dòng)化控制未來重要的發(fā)展研究熱點(diǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，智能控制是未來電氣控制的重要基礎(chǔ)，它在節(jié)約成本的同時(shí)提高了效率，相關(guān)從業(yè)人員要積極學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)理論，探索人工智能與電氣自動(dòng)控制的融合方法，更好地將智能技術(shù)應(yīng)用到控制中去，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的突破。

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作者簡(jiǎn)介

趙天熠（1989—），性別：男，民族：漢，籍貫：天津，單位：天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院。

（作者單位：天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院）