基于人工智能技術的電氣自動化控制研究

摘要：社會的進步和人類的長壽要求生產力更加發達，要求人類的經濟生活更加智化。以節省寶貴的人類時間去做其它有益的事情。電氣自動化控制領域的革新需要人工智能的大力支持，而人工智能在自動控制方面的優勢在這個領域也確實能夠得到極大的發揮。

關鍵詞：人工智能 自動化

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)01(c)-0088-01

積極運用人工智能的新成果無疑有利于電氣自動化學科特別是自動控制領域的發展，也有利于提高電氣設備運行的智能化水平，對改造電氣設備系統，增強控制系統穩定性，加快生產效率都有重大意義。

1 人工智能應用理論分析

人工智能是研究，開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法，技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別，圖像識別、自然語言處理和專家系統等。自從1956年“人工智能”一詞在Dartmouth學會上提出以后，人工智能研究飛速發展，成為以計算機為主，涉及信息論、控制論、自動化、仿生學，生物學、心理學，數理邏輯、語言學、醫學和哲學的一門學科。人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜的工作。

當今社會，計算機技術已經滲透到生產生活的方方面面，計算機編程技術的日新月異催生自動化生產，運輸，傳播的快速發展。人腦是最精密的機器，編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋，所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產、流通、交換、分配等關鍵一環，實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。人工智能應用于電氣自動化控制領域，就是打造具有人的一部份判斷能力、處理能力的電氣控制系統，提高生產能力，支持產業結構的調整和優化。

2 人工智能控制器的優勢

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如：神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解，也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢，這些優勢如下：

(1)它們的設計不需要控制對象的模型(在許多場合，很難得到實際控制對象的精確動態方程，實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素，例如；參數變化，非線性時，往往不知道)。

(2)通過適當調整(根據響應時間、下降時間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如：模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍，下降時間快3.5倍，過沖更小。

(3)它們比古典控制器的調節容易。

(4)在沒有必須專家知識時，通過響應數據也能設計它們。

(5)運用語言和響應信息可能設計它們。

(6)它們有相當好的一致性(當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計)，與驅動器的特性無關。現在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果十分好，但對其他控制對象效果就不會一致性地好，因此對具體對象必須具體設計。

(7)它們對新數據或新信息具有很好的適應性。

(8)它們能解決常規方法不能解決的問題。

(9)它們具有很好的抗噪聲干擾能力。

(10)它們的實現十分便宜，特別是使用最小配置時。

(11)它們很容易擴展和修改。

總之，當采用自適應模糊神經控制器，規則庫和隸屬函數在模糊化和反模糊化過程中能夠自動地實時確定。有很多方法來實現這個過程。但主要的目標是使用系統技術實現穩定的解，并且找到最簡單的拓樸結構配景，自學習迅速，收斂快速。3人工智能的應用現狀

隨著人工智能技術的發展，許多高等院校及科研機構就人工智能在電氣設備的應用方面展開了研究工作，如將人工智能用于電氣產品優化設計、故障預測及診斷、控制與保護等領域。

3.1 優化設計

電氣設備的設計是一項復雜的工作，它不僅要應用電路，電磁場、電機電器等學科的知識，還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的，因此很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展，電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計(CAD)，大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進，使傳統的CAD技術如虎添翼，產品設計的效率及質量得到全面提高。

優化設計的另一個有力武器是專家系統。但從目前已開發的專家系統來看。總體上仍處于研究階段，離實用尚有一定距離。將專家系統應用到電機設計領域是從1988年J.H.Garret建立變壓器設計專家系統開始的，目前我國沈陽工業大學特種電機研究所研制了永磁直流電動機及永磁同步電動機的設計專家系統；西安交通大學、華中理工大學、東南大學各自開發了異步電動機的設計專家系統，都取得了一定成效。

3.2 故障診斷

電氣設備的故障與其征兆之間的關系錯綜復雜，具有不確定性及非線性，用人工智能方法恰好能發揮其優勢。已用于電氣設備故障診斷的人工智能技術有：模糊邏輯、專家系統、神經網絡。

變壓器由于在電力系統中的特殊地位而備受關注，有關方面的研究論文較多。目前對變壓器進行故障診斷最常用的方法是對變壓器油中分解的氣體進行分析，從而判斷變壓器的故障程度。

人工智能故障診斷技術在發電機及電動機方面的研究工作也較為活躍。

3.3 智能控制

人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開，但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種：模糊控制，神經網絡控制，專家系統控制。由于模糊控制是其中最為簡單、最具實際意義的方法，因而它的應用實例最多。

4 結語

人類智能主要包括三個方面，即感知能力，思維能力，行為能力。而人工智能是指由人類制造出來的“機器”

所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能的應用體現在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設計，專家系統，機器人學等方面，而這諸多方面都體現了一個自動化的特征，表達了一個共同的主題，即提高機械人類意識能力，強化控制自動化，因此人工智能在電氣自動化領域會大有作為，電氣自動化控制需要人工智能的參與。