智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的具體應(yīng)用研究

吳兆榮

摘 要：在電氣工程中，自動化控制是非常重要的一部分，自動化水平關(guān)系著電氣工程的應(yīng)用效果和整體質(zhì)量。在電氣工程自動化控制中，智能化技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，它在很大程度上提高了自動化控制水平，推動了電氣工程的建設(shè)。以自動化控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，簡要分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、模糊邏輯控制、PLC系統(tǒng)、故障診斷和優(yōu)化等技術(shù)的應(yīng)用情況，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：智能化技術(shù)；電氣工程；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；自動化控制

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.142

在經(jīng)濟建設(shè)的過程中，電氣工程穩(wěn)步發(fā)展，電氣市場的改革速度也在不斷加快，電氣工程占有非常重要的位置。對于電氣工程來說，自動化控制是其中重要的組成部分，傳統(tǒng)的控制技術(shù)多使用的是接觸器板。接觸器板的控制效率低下，故障率高，無法滿足電氣工程的發(fā)展需求。而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和多種智能化技術(shù)的興起，不僅推動了自動化控制技術(shù)的發(fā)展，還在實現(xiàn)人工智能計算的同時，提高了電氣工程的自動化控制效率，推動了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，可以說智能化技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用

自動化控制中所說的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”一般是指人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是一種模仿動物神經(jīng)行為特征的網(wǎng)絡(luò)，可以有效處理分布式信息，是一種較好的數(shù)學(xué)模型。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度調(diào)整和連接內(nèi)部的節(jié)點，高速處理信息，同時，還具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。

電氣工程自動化控制中應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般有2個子系統(tǒng)：其中一個子系統(tǒng)是被定子電流，用來控制電氣參數(shù)；另一個子系統(tǒng)辨別轉(zhuǎn)子速度，用來控制機電系統(tǒng)參數(shù)。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中有一定的前饋性結(jié)構(gòu)，所以，可以在系統(tǒng)中應(yīng)用反向?qū)W習(xí)算法，將這一技術(shù)應(yīng)用到電氣工程驅(qū)動系統(tǒng)的診斷和電機工作狀態(tài)的判斷方面。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向轉(zhuǎn)波算法可以有效控制電機的初始速度，及時掌握負載轉(zhuǎn)矩信息，減少定位時間。它可以超越傳統(tǒng)梯形控制方法。應(yīng)用智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)估計器可以減小噪聲干擾，具有較強的一致性，而且也不需要應(yīng)用復(fù)雜的控制模型。這些優(yōu)勢使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被應(yīng)用于模式識別和信號處理過程中，它在電氣工程自動控制中具有良好的使用效果。智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在很大程度上提高了診斷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，同時，它還可以與多個傳感器聯(lián)合使用。如果神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只能反映出某種映射，那么，激勵函數(shù)和隱藏節(jié)點會存在于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，常被用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中。在實際應(yīng)用中，一般利用嘗試法解決系統(tǒng)中激勵函數(shù)和層數(shù)的問題，而應(yīng)用反向傳播技術(shù)可以獲取非線性函數(shù)的近似值，快速得出結(jié)果。在調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)重的過程中，只需要及時將階段誤差反饋到系統(tǒng)中即可。

2 模糊邏輯控制

國際上研究的模糊控制器現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于電氣工程自動化控制中，它逐漸取代了傳統(tǒng)的PID控制器。在模糊控制器中，一般應(yīng)用數(shù)字動態(tài)傳動系統(tǒng)。截至目前，研發(fā)出的M形和S形模糊邏輯控制器都得到了一定的應(yīng)用，但只有M形控制器可以實現(xiàn)對電氣設(shè)備的調(diào)速控制。這兩種控制器中都有豐富的規(guī)則庫，常被稱為“if them”模糊規(guī)則集。在S形控制器中，包含G和H的模糊集，如果X為G，Y為H，則W=（fX，Y）.在M形控制器中，包含推理機、知識庫、模糊化結(jié)構(gòu)和反模糊化結(jié)構(gòu)。其中，推理機是最重要的部分，如果它出現(xiàn)模糊控制行為，可以在推理行為表現(xiàn)后作出相應(yīng)的決定。知識庫包含數(shù)據(jù)庫和語言控制規(guī)則庫，規(guī)則庫中有獨特的開發(fā)方法。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理機和模糊控制建模，可以構(gòu)建操作器。在這個過程中，可以利用目標獲取專家經(jīng)驗和知識。模糊化結(jié)構(gòu)中包含較多的函數(shù)表現(xiàn)形式，可以實現(xiàn)對變量的測量和模糊化。將模糊邏輯控制應(yīng)用于電氣工程自動化控制中，取得了良好的效果。

3 PLC系統(tǒng)

PLC系統(tǒng)是當今電力生產(chǎn)過程中的重要輔助部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力生產(chǎn)技術(shù)不斷更新，PLC技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的機電控制器。在電力發(fā)展的大趨勢下，應(yīng)用PLC系統(tǒng)對企業(yè)的協(xié)調(diào)生產(chǎn)有很大的促進作用。作為一種重要的輔助系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)可以實現(xiàn)工藝流程中的控制、監(jiān)控、智能化和無人化操作。在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中，人機接口和PLC系統(tǒng)是很重要的組成部分，同時，它也需要一定的手動輔助。控制系統(tǒng)中包含多種現(xiàn)場傳感器和遠程I/O站，可以實現(xiàn)監(jiān)視和控制，提高生產(chǎn)效率。在實際工作中，PLC系統(tǒng)不僅代替了傳統(tǒng)的軟繼電器，還被廣泛應(yīng)用于供電過程中，可以在供電系統(tǒng)中自動切換，以提高供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4 故障診斷和優(yōu)化操作

在計算機技術(shù)發(fā)展的同時，電氣工程中的設(shè)備不斷革新，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需要。在很多情況下，CAD設(shè)計代替了傳統(tǒng)的手工設(shè)計，而充分應(yīng)用技術(shù)經(jīng)驗和對電機、電路等的認識，在復(fù)雜的電氣設(shè)計過程中展現(xiàn)出其優(yōu)越性，再將智能化技術(shù)應(yīng)用到CAD設(shè)計過程中，提高設(shè)計質(zhì)量，在提高工作效率的同時縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，從而提高生產(chǎn)效益。目前，在電氣設(shè)計過程中，很多企業(yè)都借助故障診斷技術(shù)和優(yōu)化操作方法將可靠的專家系統(tǒng)應(yīng)用于電氣工程中。在研究人員的協(xié)助下，可將專家系統(tǒng)應(yīng)用于實際工程中，例如永磁同步電動機專家系統(tǒng)。另外，應(yīng)用這一診斷和優(yōu)化操作，借助高精度的計算方法，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。而智能化技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計方面體現(xiàn)出了其優(yōu)勢，在電氣工程發(fā)生故障時展現(xiàn)出其重要性。應(yīng)用專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和模糊邏輯控制技術(shù)可以及時、準確地診斷出電氣設(shè)備故障，將智能化技術(shù)應(yīng)用到電動機、發(fā)電機和變壓器的診斷過程中，從而獲取良好的應(yīng)用效益。

5 結(jié)束語

在企業(yè)的生產(chǎn)活動中，將智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程中，可以提高自動控制效率，減少作業(yè)人員的勞動量。智能化的控制技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高市場競爭力，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，以促進企業(yè)的生存和發(fā)展。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕