人工智能技術在自動化控制系統中的應用分析

張淑英

（清遠市技師學院，廣東清遠 511517）

當代科技日新月異，越來越多的技術項目被廣泛地運用到日常生產生活中，在電氣自動化控制系統內不失時機地引進人工智能技術，對于電氣設備的設計及運用發揮了至關重要的作用，自動化控制技術有助于促使生產、流通、分配、交換等各項關鍵性環節完成自動化，這便顯著地削減了人力、財力、物力的投入成本，極大地提高了運行效率。

1 人工智能技術的主要優勢特征

毋庸置疑，對于人工智能控制的對象不同，所采用的探究策略也有相應的差異，例如，針對AI控制設備所要解決的問題要點，包括遺傳、神經及模糊等算法，均可被當做一類非線性函數的近似設備，這樣一來，從整體上便可得到直觀清晰的分析，也便于實現一體化開發利用，相較于傳統意義上的函數估算器，這些AI函數的近似設備存在諸多優勢，具體表現在如下幾方面：

首先，AI控制設備會伴隨響應、下降時長的改變以及魯棒特性等現實操作的不同而增強對應的性能；其次，在設計前，無需事先確認控制對象的數學模型，在過往研究中，較難獲得控制對象的精準動態方程，在控制設計設備的過程中，往往會有較多不明確性要素產生，例如，對于參數的具體改變常常無法了解確切的狀況[1]；第三，調節AI控制設備時更便利，即便是缺乏技術操作經驗的人員，經對應數據的設計依然能完成操作，可運用語言及響應時長等具體信息完成操作方案的具體部署和策劃。

2 人工智能技術在自動化控制中的應用

2.1 在自動化控制中的實踐性應用

人工智能技術主要研討若干復雜性問題，并著力依靠智能機器實現這類復雜任務。作為精密程度最高的器械設備，人腦的思考經常被模仿，實際上，智能設備編寫程序的活動便是模仿人腦的過程，并對搜集到的信息數據加以細致探索，進而完成回饋，因此，有效地模擬人的大腦成為該技術實現自動化控制的重要途徑[2]。

人工智能技術在自動化控制運用中的另外一個有代表性的特征是可替代相對繁瑣的機械化腦力勞動，并對各類信息開展全方位的搜集與判斷，進而達到科學處理的目標。就目前而言，人工智能設備的計算精度較高，將其運用在電氣自動化控制系統中，不但能進一步實現生產的自動化效果，還能優化生產、流通、交換的全流程，明顯節省了人力資源，提高了工作效率。另外，把人工智能技術運用到自動化控制行業中，還可整體推進產業結構的升級。以包裝機中的控制系統中人工智能技術的使用為例：FFS包裝機是集填充-封裝-集成型于一體的有代表性的機械電氣設備，并可實現對原料的稱重、制備、裝袋以及封口等諸多操作，其工藝程序主要包括：薄膜卷經運輸膠輥引進包裝機內，通過角封、底封之后制作成包裝袋，包裝袋再通過開袋口、填充、上封口、冷卻后，完成包裝操作，送到碼垛機。相較于過往的包裝機，FFS包裝機操作更加簡便易行，工作效率進一步提高，結構更密集，用途更加廣泛[3]。伴隨電氣自動化技術的發展，對包裝機的操作效率及包裝緊密度要求愈發提升，FFS包裝機要適應負荷的要求，并滿足包裝生產線中物料運輸高效的客觀需要，離不開一類移動平臺完成包裝機組，力促其更加穩定、移動自如可靠。為此，基于人工智能技術的FFS包裝機移動平臺應運而生，本移動平臺控制系統對4輪轉角詳細信息加以采集，經A/D計算變換獲知現今輪子的具體角度，依照需求經電磁閥完成對液壓缸的有效驅動，進而達到輪子的旋轉調控，經電磁閥完成液壓馬達的操控，完成行走（如圖1）。

在移動之初，要對圖1中移動平臺的4個輪予以角度標注，也就是分別采集輪子在90°及180°時的角度位移傳感設備的詳細數據，并把剛采集到的數據進一步存儲，接著便能根據傳感設備所反映的數據得到目前的角度，4個輪子角度確認后，還要依照已選定的運作狀態，經人工操作，實現平行移動、旋轉及FFS包裝機的起降定位。

圖1 移動平臺結構框架示意圖

在運用人工智能技術進行硬件設計時，首要的任務便是科學配置硬件，包含CPU單元、CPU模擬量輸入輸出單元以及擴展單元等，還要深入檢測構件的壓力開關及限位開關等。在軟件設計過程中，要首先通過人機交互界面及主程序設計，完成控制系統的軟件設計，依照系統控制程序以及輸入輸出信號，編制出人工智能化的梯形圖案。人機交互界面要完成對每個界面的組態，移動平臺的操作盒需經插座與移動平臺相連，當系統上電時，觸摸屏就會進入應用主界面，以此過渡到運行界面中，每一個運行界面均能把輸入的具體指令信號傳導到人工智能控制系統中，并從該控制系統上讀取所探測到的狀態信息及參數狀況，實現人機交互。

2.2 在實際操作中的應用

電氣行業同日常生活密切相連，因此，可把過往復雜的操作簡易化，提高電氣控制設備的運作效率顯得尤為關鍵。例如：在對日常FFS包裝機移動平臺執行自動化操作時，借助于人工智能技術，有助于將繁雜的操作流程更加簡便順暢，借由電子計算機便可完成相應操作，達到遠程調控的目的。除此以外，還可使FFS包裝機控制系統的界面更加簡潔，第一時間存儲及處理關鍵信息，以便于今后的查詢及利用。如圖2，該控制系統移動平臺上的CPU擁有較高的輸入輸出處理速度，單條基本指令的執行時長僅0.1至0.2 μs，擴展性能較佳，可滿足當代生產線對控制系統的高品質標準，并適用于報表的自動產生，節省較多時間，提高實際操作效率[4]。

圖2 移動平臺的硬件配置

2.3 在故障及隱患診斷判定中的應用

神經網絡、模糊控制理論等均是運用人工智能技術手段完成故障及隱患診斷的關鍵策略。由于受各種復雜要素的制約和影響，工作機構在運作過程中不可避免地產生各類故障及安全隱患，假若對故障的判別、確認不及時、不精確，那么將會產生不可估量的損失。過往故障診斷的辦法相對繁瑣，精確度較低，例如，在診斷包裝機控制系統的故障問題時，常常要把系統內部分解出的氣體進行專門收集，并對其進一步探析，以此明確故障程度。這類方式不但耗費大量的人力資源，而且更加損耗時間，待較長時間后方能獲知結果，最終得到的結論未必精準。有鑒于此，針對效率性能較差的陳舊故障確認方式的弊端，必須把神經網絡、專家系統以及模糊控制理論進行整合，解決傳統方案固有的缺陷，增強故障判別、確認的精確度，提升排除系統故障及隱患的效率。

2.4 在電氣自動化器械設備中的應用

經持續的實踐可知，在電氣自動化控制領域中，電氣自動化系統的常態化運作是一個永恒課題，其牽涉到諸方面的專業常識及學科內容，因此，高素質人才團隊的培養刻不容緩。與此同時，參與實踐操作的人員還要樹立高度的工作責任感，保障設備順利運行。然而，經流程的編寫及網絡的操作，人工智能技術就演變成一類較好的可以替代人腦工作的技術，可使自動化控制設備得以自動運行，這有助于節省培養人才隊伍的成本，進而全面促進操作精密度及效果的提高[5]。

3 人工智能技術發展的意義探析

總體而言，人工智能技術的突破性發展，也僅能無限地類似于人類智能，由于人工智能技術的精髓與實質是模擬人類的思維方式，并為人類提供各種便捷服務，從這個角度看，該技術研發的直接意義在提升操作效率，而無法完全替代人類正常操作。具體到電氣自動化控制系統中，怎樣保障FFS包裝機移動平臺系統的平穩運作，已成為目前所面臨的難點和重點，通過引進人工智能技術，促使電子計算機及輔助設計模式得到根本性的轉變，把大量復雜的計算模擬過程經由電子計算機系統軟件進行完成，極大地增強了設計效率以及設計的精準度，以便于不斷地熟知該技術的常規運行方案及實踐運用策略[6]。

4 結語

人工智能技術在自動化控制領域中的運用必將是未來技術開發的一大趨勢，機械的控制系統和系統框架相整合，實現一體化的設計，提升了自動化程度，實現了安全平穩運行，促進了生產效率的有序提高。

［1］王金亮.人工智能技術在電氣自動化控制系統中的應用研究 ［J］.科技致富向導，2012，13（30）：315-316.

［2］孫愛文.淺談電氣自動化控制中的人工智能技術［J］.科技致富向導，2013，10（23）：326.

［3］葉干洲.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用［J］.科技資訊，2010，8（15）：138.

［4］何翔.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用研究［J］.科技風，2012，22（15）：84.

［5］王洪鐘.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用探討［J］.科技創新導報，2012，11（25）：89.

［6］孫中建，卜留軍.人工智能技術在電氣自動化控制系統中的應用分析［J］.機電信息，2012，17（33）：137-138.