智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

甘國平

（重慶江東機(jī)械有限責(zé)任公司 重慶萬州 404020）

智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

甘國平

（重慶江東機(jī)械有限責(zé)任公司 重慶萬州 404020）

在電力系統(tǒng)中，電氣工程的自動(dòng)化控制對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果、運(yùn)行質(zhì)量而言，存在直接的影響作用。為了進(jìn)一步推動(dòng)電氣工程的穩(wěn)定發(fā)展，提高電氣工程自動(dòng)化控制效率，智能化技術(shù)在其中得到了有效應(yīng)用，本文對此進(jìn)行了探討，以供參考。

智能化技術(shù)；電氣工程；自動(dòng)化控制

1 引言

智能技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子機(jī)械學(xué)等學(xué)科方法，在現(xiàn)實(shí)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在打破傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的同時(shí)，降低了對于控制時(shí)間、空間的限制，使無人、遠(yuǎn)程、自動(dòng)化控制得以實(shí)現(xiàn)，有效拓展了電氣工程自動(dòng)化控制的發(fā)展，展示了智能化技術(shù)的優(yōu)越性，為智能化技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。

2 智能化技術(shù)在電氣工程概述

2.1 理論基礎(chǔ)

智能化技術(shù)的使用，通常具備較強(qiáng)的綜合性，其運(yùn)用的理論基礎(chǔ)主要包括了控制學(xué)、語言學(xué)、信息學(xué)等多個(gè)學(xué)科。智能化技術(shù)是一種新型高科技技術(shù)，它把人工智能理論融入計(jì)算機(jī)技術(shù)中進(jìn)行開展工作，它還可以通過研究使機(jī)器人有人工智能，使其進(jìn)行一些危險(xiǎn)的工作。

如果將該技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域，該技術(shù)中往往還使用到電子電氣技術(shù)、信息的收集與處理。智能化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用發(fā)展的一個(gè)分支，隨著電氣工程的迅速發(fā)展，智能化技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用越來越普遍，并在電氣工程自動(dòng)化控制中取得一定成就。同時(shí)，智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的引用，降低了電氣工程的成本，促進(jìn)電氣工程的發(fā)展，為電氣工程的全面發(fā)展提供保障，完成對人力資源的科學(xué)合理配置。

2.2 應(yīng)用特征

我國電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展越來越快，甚至已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)的技術(shù)水平，控制器的發(fā)展也基本實(shí)現(xiàn)智能化，突出體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.2.1 操作無人化

控制器的智能化技術(shù)，主要是通過對其魯棒性的變化、響應(yīng)時(shí)間的控制分析，實(shí)現(xiàn)對于整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，無需或者僅僅需要極少數(shù)人工勞動(dòng)，大大縮短了系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，提高了工作效率。同時(shí)，智能化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制，這種遠(yuǎn)距離操縱技術(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了電氣工程操作上的無人化。

2.2.2 無需進(jìn)行模型控制

相較于傳統(tǒng)的控制器而言，智能化控制器有著最為顯著的優(yōu)勢：自動(dòng)化的控制器的緊密系數(shù)在過去的基礎(chǔ)上有了很大程度的提高，能夠?qū)⒖刂茖ο竽Ｐ驮O(shè)計(jì)的部分直接刪除，避免出現(xiàn)無法預(yù)測控制對象的模型設(shè)計(jì)以及評估結(jié)果的情況。

2.2.3 具有一致性

智能化控制器都能憑借相關(guān)的處理器進(jìn)行精確的評估，每個(gè)控制器的控制對象的變更性很強(qiáng)，實(shí)際的控制效果也不盡相同。智能化技術(shù)在今后的發(fā)展研究當(dāng)中更應(yīng)該重視其不足的方面，根據(jù)實(shí)際情況對不同對象進(jìn)行分析探究，實(shí)現(xiàn)智能化控制器的真正意義上的突破。

3 電氣自動(dòng)化控制智能化設(shè)計(jì)

在電氣智能化系統(tǒng)中，電氣控制系統(tǒng)主要包含了環(huán)境控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只有對這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完善，才可以使得控制真正地實(shí)現(xiàn)智能。

3.1 智能化建筑照明、溫度控制系統(tǒng)

環(huán)境控制是智能化控制的重要特征之一，主要要包含了溫度控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)兩個(gè)方面，其中照明控制系統(tǒng)主要是由周邊燈、境燈、遮光設(shè)備、工作燈等控制電氣構(gòu)成，在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí)，要注意合理設(shè)計(jì)時(shí)間控制、光控控制和聲控控制，達(dá)到環(huán)保節(jié)能、合理運(yùn)用的目的。在溫度控制系統(tǒng)中，通風(fēng)設(shè)備和守調(diào)是主要的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而構(gòu)成一個(gè)一致的溫度控制系統(tǒng)，通過和照明系統(tǒng)結(jié)合起來，保證生活環(huán)境和工作環(huán)境的節(jié)能型和舒適性。

3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

在進(jìn)行智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需要對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，在初期設(shè)計(jì)時(shí)，要對系統(tǒng)的電源、環(huán)境系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等進(jìn)行審核，并建立出具體的控制需求，從而達(dá)到合理配置和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的目的，保證電氣工程系統(tǒng)處于良好的智能水平上。

3.3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安裝

在系統(tǒng)工程施工的過程中，電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信技術(shù)、儀表設(shè)備等，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部用電情況的目的，全面實(shí)現(xiàn)對于控制系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)電運(yùn)行情況的監(jiān)控，提高電氣設(shè)備的用電安全系數(shù)和管理效率，一般情況下，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場控制器、監(jiān)控主機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、儀表等構(gòu)成，在工作的過程中，為了達(dá)到自動(dòng)化控制和管理用電設(shè)備的目的，要保征相關(guān)組成部分工作的協(xié)調(diào)性。

4 智能化技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的具體應(yīng)用

4.1 智能控制

在實(shí)際應(yīng)用過程中，智能化自動(dòng)控制系統(tǒng)省卻了一些控制對象的模型，有效的避免了問題出現(xiàn)，提高了控制器的控制性能。另一方面，還能借助魯棒性變化等因素，實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)化系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)，保證了各個(gè)電器設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，智能化技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過相關(guān)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制，所以，減少對專業(yè)工作人員的需求。

在實(shí)際的參數(shù)控制過程中，不同的控制效果主要是由于不同的控制對象所決定的。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，盡管控制器并為針對控制對象的異動(dòng)，采取相應(yīng)的調(diào)整行動(dòng)，但仍然能夠到達(dá)良好的控制效果，主要是因?yàn)榭刂茖ο笞陨頃?huì)發(fā)生變化，從而達(dá)到預(yù)想的控制效果。所以，在實(shí)際的控制過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員要按照具體的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其合理性，才能保證良好的控制精確度。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

在自動(dòng)化控制運(yùn)行中，電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)對其有重要影響。電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，它要求設(shè)計(jì)人員有豐富的綜合學(xué)科知識(shí)及學(xué)科的綜合運(yùn)用能力，要對電氣、電路等學(xué)科有豐富的認(rèn)知，還要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在的設(shè)計(jì)是在利用計(jì)算機(jī)輔助軟件及CAD技術(shù)的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，有很強(qiáng)的先進(jìn)性，在某種程度上優(yōu)化了設(shè)計(jì)。

4.3 在診斷故障中的應(yīng)用

在電氣工程的機(jī)械作業(yè)過程中，由于機(jī)械陳舊或維修不及時(shí)等原因，引起的電氣工程故障，這時(shí)智能化系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用利用系統(tǒng)中的遙感系統(tǒng)和定位系統(tǒng)在故障發(fā)生之前先行對機(jī)械運(yùn)行的狀態(tài)及數(shù)據(jù)參數(shù)的變化情況及時(shí)的通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)展現(xiàn)出來，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，立刻對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行故障診斷，使機(jī)械故障點(diǎn)及時(shí)得到維修和維護(hù)。利用智能化技術(shù)中的定位系統(tǒng)能夠?qū)Ξ惓２课贿M(jìn)行精準(zhǔn)的定位，使電氣工程維修人員及時(shí)準(zhǔn)確的對故障部位進(jìn)行排查與維修。由此可見智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用能及時(shí)有效的對故障進(jìn)行發(fā)現(xiàn)排查，避免了因故障造成的損失，大幅度的提高了電氣工程工作效率。

4.4 PLC的應(yīng)用分析

所謂PLC指的是編程邏輯控制器，在實(shí)際的應(yīng)用它主要體現(xiàn)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化方面。例如：在火電工作中一些相關(guān)的輔助工作都是通過相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行控制，隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的復(fù)雜開關(guān)都已經(jīng)被PLC所取代，PLC的應(yīng)用，不僅有效的實(shí)現(xiàn)了對相關(guān)的工藝流程的控制，還實(shí)現(xiàn)了火電工作的整體協(xié)調(diào)性，有效的提高了生產(chǎn)效率。由于PLC的不斷應(yīng)用并且已經(jīng)取得了良好的效果，它已經(jīng)取代了實(shí)物原件，有效的提高了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的自動(dòng)切換，保證了供電系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。

4.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通常包括了兩個(gè)子系統(tǒng)：一個(gè)需要借電氣內(nèi)部動(dòng)態(tài)參數(shù)，對定子電流進(jìn)行分析與辨認(rèn)；另一個(gè)子系統(tǒng)則借機(jī)電系統(tǒng)參數(shù)對轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行分析與辨認(rèn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的構(gòu)造往往含有多層，并且每一層構(gòu)造都具有前饋性，因此神經(jīng)系統(tǒng)更偏向于運(yùn)用反向?qū)W習(xí)算法。為了使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得以長久安全運(yùn)行，需具備以下三個(gè)條件：①智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中含有大量的激勵(lì)函數(shù)；②智能神經(jīng)函數(shù)內(nèi)含有隱藏層；③智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中含有隱藏節(jié)點(diǎn)，如BP網(wǎng)絡(luò)模型（如圖1所示）。工作人員在選擇激勵(lì)函數(shù)和最優(yōu)隱藏節(jié)點(diǎn)以及層數(shù)時(shí)，可使用嘗試法選擇。工作人員可以通過反向轉(zhuǎn)波算法，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，以便神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得以長久安全且流暢地運(yùn)行。

圖1 BP網(wǎng)絡(luò)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4.6 模糊邏輯控制

應(yīng)用于電氣工程的模糊控制器，實(shí)現(xiàn)了電氣化設(shè)備的自動(dòng)化控制，并代替了原有的傳統(tǒng)PID控制器。模糊控制器往往應(yīng)用于數(shù)字動(dòng)態(tài)觸動(dòng)系統(tǒng)中。現(xiàn)今模糊邏輯控制應(yīng)用分為M型與S型兩種。上述兩種模糊邏輯控制在具體的應(yīng)用過程中，M型控制器是唯一可以實(shí)施調(diào)速控制的控制器。無論是M型還是S型控制器，其本身具有規(guī)則庫。控制器的規(guī)則庫被人們統(tǒng)稱為if then模糊規(guī)則集。模糊集分G與H，其中if為G，Y為H，那么此時(shí)可得W＝（fX，Y）。按照該運(yùn)行規(guī)則運(yùn)行的控制器便是S型控制器。推理機(jī)、非模糊化以及模糊化等安裝部件則是M型控制器的重要組成部分。其中推理機(jī)是M型控制器中必不可少的部分，當(dāng)模糊控制出現(xiàn)在設(shè)備管理過程中時(shí)，推理機(jī)便會(huì)根據(jù)當(dāng)前狀況進(jìn)行判斷處理。上述兩種控制器的知識(shí)庫有兩部分，分別為語言控制的規(guī)則庫和數(shù)據(jù)庫。規(guī)則庫本身具有拓寬方式，工作人員在建模過程中運(yùn)用模糊控制器中的推理機(jī)，同時(shí)借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的推理機(jī)實(shí)施操作，以便對電氣設(shè)備進(jìn)行有效控制。如模糊控制在DC/DC變換器中的應(yīng)用（如圖2所示）。模糊化具有多種不同的表現(xiàn)形式，可以使工作人員有效地測量、量化以及模糊化變量。模糊邏輯在電氣工程自動(dòng)化中的運(yùn)用與操作能夠促進(jìn)我國電氣工程行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

圖2 DC/DC變換器中的模糊控制

5 結(jié)語

智能化技術(shù)作為科技和時(shí)代迅速發(fā)展的必然產(chǎn)物，在未來的各個(gè)鄰域中，都必將受到更多的關(guān)注。如果在電氣工程自動(dòng)化控制中應(yīng)用智能化技術(shù)，不僅可以有效減少人力、物力和經(jīng)濟(jì)成本，還可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化，從而企業(yè)在生產(chǎn)過程中能獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和競爭優(yōu)勢，具有巨大的發(fā)展前景和空間。

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TP18

A

1004-7344（2016）20-0294-02

2016-6-18

甘國平（1971-），男，電氣工程師，大專，主要從事液壓機(jī)電氣設(shè)計(jì)、制造和編程等工作。