淺析人工智能在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

董德剛

（浙江無(wú)限新能源股份有限公司，浙江 嘉興 314500）

1 人工智能的概述

人工智能作為現(xiàn)代社會(huì)中新開(kāi)發(fā)研究出來(lái)的智能理論方法，主要用于延伸、模擬人的智能，并將其進(jìn)行延伸的系統(tǒng)技術(shù)學(xué)科，其簡(jiǎn)稱為AI。

人工智能這一概念從1956年被首次提出后，便飛速發(fā)展，隨著其研究的不斷深入，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的人工智能更是向著多學(xué)科多方向發(fā)展，設(shè)計(jì)了信息、控制、仿生學(xué)、生物、物理以及邏輯、語(yǔ)言、醫(yī)學(xué)、自動(dòng)化、哲學(xué)等等多體系學(xué)科。

電氣的自動(dòng)化是一門應(yīng)用較為廣泛的學(xué)科，主要研究同電氣工程相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。其學(xué)科涉及范圍極廣，包括自動(dòng)控制、系統(tǒng)運(yùn)行、信息處理以及電力電子、實(shí)驗(yàn)分析和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等等一系列內(nèi)容。而機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)指的是在不受人類直接操作以及控制的前提下使得機(jī)械能夠自行動(dòng)作完成某一過(guò)程，是人工智能同電氣自動(dòng)化的技術(shù)交叉點(diǎn)。人工智能的發(fā)展對(duì)于電氣自動(dòng)化尤其是自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑相當(dāng)?shù)挠幸妫瑫r(shí)對(duì)于電氣設(shè)備能夠有效提升其智能運(yùn)行水平，同時(shí)對(duì)于設(shè)備系統(tǒng)的改造以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高、生產(chǎn)效率的提升都有著極好的促進(jìn)作用。

2 人工智能調(diào)節(jié)器的應(yīng)用

2.1 原理

該人工智能系統(tǒng)為AI系統(tǒng)，主要由智能調(diào)節(jié)器、控制接觸器組以及變頻器、閥門水泵和壓力變送器共同構(gòu)成。該系統(tǒng)中由于水泵具有較大的功率，考慮到成本問(wèn)題僅使用一臺(tái)變頻器，另外兩臺(tái)水泵則通過(guò)變頻調(diào)速的方式予以控制，如此一來(lái)當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)故障或者需要維護(hù)時(shí)便可以進(jìn)行切換。

當(dāng)出水總管的眼里被傳感器檢測(cè)出來(lái)后，經(jīng)過(guò)變送器將信息反饋到智能儀表中，通過(guò)同設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，得出誤差變化率以及壓力誤差，經(jīng)過(guò)人工智能特有的控制運(yùn)算方式計(jì)算之后，將控制信號(hào)輸出，發(fā)送至相應(yīng)的變頻控制端。通過(guò)對(duì)頻率的調(diào)節(jié)對(duì)水管壓力予以控制，使其達(dá)到指標(biāo)要求。當(dāng)用戶增加或者是水量增加時(shí)，一臺(tái)變頻水泵仍舊無(wú)法滿足水壓要求，則PLC會(huì)對(duì)系統(tǒng)的低壓信號(hào)予以反映，按照工藝要求以及邏輯需求，令另外的一臺(tái)水泵投入工作。若是用戶的用數(shù)量降低時(shí)，PLC會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的高壓信號(hào)做出反應(yīng)，令其中一臺(tái)工頻水泵停止工作。

運(yùn)行中的系統(tǒng)中，某一臺(tái)水泵是始終受到變頻器控制的，不會(huì)進(jìn)行多水泵指甲你的切換。如此一來(lái)就不會(huì)使得系統(tǒng)在頻繁切換中受到?jīng)_擊，也不會(huì)損傷變頻器，具有可靠性。另外考慮到檢修以及系統(tǒng)的靈活性問(wèn)題，可以通過(guò)手動(dòng)選擇的方式，對(duì)水泵的變頻運(yùn)行進(jìn)行選擇，如此可以降低其中一臺(tái)水泵由于低頻運(yùn)行而形成的損耗。

2.2 控制的基本算法

現(xiàn)行定常系統(tǒng)是工業(yè)過(guò)程中常見(jiàn)的系統(tǒng)，其中的控制器大多選用PID，但是在供水系統(tǒng)中，常常會(huì)出現(xiàn)非線性以及時(shí)變環(huán)節(jié)對(duì)象，加之有些未知參數(shù)緩慢變化，所以僅僅使用PID無(wú)法有效進(jìn)行控制，AI智能調(diào)節(jié)器主要通過(guò)模糊控制以及結(jié)合改進(jìn)后的PID進(jìn)行雙模控制。

2.3 人工智能調(diào)節(jié)器

人工智能調(diào)節(jié)器具有模糊邏輯PID調(diào)節(jié)及參數(shù)自整定功能的先進(jìn)控制算法。在誤差大時(shí), 運(yùn)用模糊法進(jìn)行調(diào)節(jié), 以消除PID 飽和積分現(xiàn)象; 當(dāng)誤差減小時(shí), 采用改進(jìn)后的PID 算法進(jìn)行調(diào)節(jié), 并能在調(diào)節(jié)中自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶被控對(duì)象的部分特征以使效果最優(yōu)化。其具有無(wú)超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡(jiǎn)單, 對(duì)復(fù)雜對(duì)象也能獲得較好控制效果等特點(diǎn)。其整體調(diào)節(jié)效果比一般的PID 算法更明顯。

2.4 可編程控制器

該種控制器選用的系列是FX1N系列的設(shè)備，主要適用了繼電器類型的輸出。而該控制器不需要對(duì)模擬量進(jìn)行輸入和輸出，只需要對(duì)水泵的自動(dòng)切換進(jìn)行控制，由于僅僅需要完成邏輯功能，因而節(jié)省了資金投入，而閉環(huán)控制則是由系統(tǒng)的人工智能設(shè)備控制，在算法上對(duì)比PLC內(nèi)部簡(jiǎn)單PID算法具有極大的優(yōu)越性。

2.5 變頻器

該種艾默生式變頻器主要被應(yīng)用在水泵型負(fù)載上，通過(guò)手動(dòng)電位計(jì)或者是人工智能調(diào)節(jié)器控制電流輸出信號(hào)一次對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中模式的切換實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及手動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作的。而對(duì)于多功能段子變頻器則定義為電流信號(hào)-電位計(jì)控制模式。

2.6 控制臺(tái)

控制臺(tái)在系統(tǒng)中包含了兩種操作方式，一種是自動(dòng)一種是手動(dòng)，手動(dòng)操作時(shí)，每臺(tái)閥門以及水泵都能夠進(jìn)行啟停，而通過(guò)電位計(jì)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)能夠有效改變變頻器的頻率；而自動(dòng)控制模式下，運(yùn)行水泵的選擇通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)某臺(tái)水泵處于維修狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇使其脫離運(yùn)行行列，并且不會(huì)影響到其他設(shè)備的運(yùn)行。

3 案例簡(jiǎn)析

恒壓供水在工業(yè)和民用供水系統(tǒng)中已普遍使用, 由于系統(tǒng)的負(fù)荷變化的不確定性, 采用傳統(tǒng)的PID 算法實(shí)現(xiàn)壓力控制的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)很難收到理想的效果。在恒壓供水自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初期曾采用多種進(jìn)口的調(diào)節(jié)器, 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)總是不穩(wěn)定, 通過(guò)實(shí)際應(yīng)用中的對(duì)比發(fā)現(xiàn), 應(yīng)用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統(tǒng)中有較好的效果。

上述內(nèi)容僅僅是電器自動(dòng)化中人工智能應(yīng)用的一個(gè)方面，同時(shí)也是生產(chǎn)供給電氣元件的一個(gè)方向，我們追求的目標(biāo)便是機(jī)械智能化，因此電氣自動(dòng)化中加入人工智能是目前我們所想要追求的一個(gè)目標(biāo)。

結(jié)論

人類主要具有三方面的智能，包括感知能力、行為能力以及思維能力。所謂的人工智能則是指那些由人類制造出能夠表現(xiàn)一定智能的機(jī)器。人工智能所包含的的那三方面內(nèi)容能夠通過(guò)一定的方式被機(jī)器所表達(dá)出來(lái)。而人工智能的應(yīng)用體現(xiàn)則在于求解問(wèn)題、推力邏輯以及證明定力中，除此之外，語(yǔ)言的理解以及設(shè)計(jì)自動(dòng)程序和專家系統(tǒng)也是人工智能的主要內(nèi)容。這些都是自動(dòng)化特征的一種體現(xiàn)，同時(shí)表達(dá)了一種主題—對(duì)機(jī)械人類意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)自動(dòng)化控制的提升，所以電氣自動(dòng)化中人工智能的應(yīng)用將會(huì)有很大的發(fā)展空間，人工智能技術(shù)的參與是電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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