初探智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

楊新星

摘 要：在電力工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，智能化技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，其使電氣工程自動(dòng)化控制水平提高了一個(gè)層次，推動(dòng)電氣工程的發(fā)展。本文從電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，著重探討智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣工程 自動(dòng)化控制 智能化技術(shù) 應(yīng)用

1、電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的特點(diǎn)

近年來我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅猛，已經(jīng)步入了智能化階段，最突出的表現(xiàn)是控制器智能化的實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的控制器作對(duì)比，現(xiàn)代控制器各種智能化技術(shù)都有所提升，其主要有以下幾個(gè)方面的特征：

1.1 智能化控制器可實(shí)現(xiàn)無人化超控

智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：不管在什么情況下，智能化控制器技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化的實(shí)際工作中比傳統(tǒng)的控制器更被認(rèn)可。其原因是系統(tǒng)的控制程度由魯棒性變化、下降時(shí)間及響應(yīng)時(shí)間來調(diào)節(jié)，通過這樣三者結(jié)合進(jìn)行調(diào)節(jié)保證了自動(dòng)化控制的工作，使用智能化技術(shù)控制調(diào)節(jié)電氣設(shè)備，大大減少了人力，其只需改變相關(guān)技術(shù)就可實(shí)行自我調(diào)節(jié)，無需人員的超控。對(duì)電氣系統(tǒng)的控制器進(jìn)行調(diào)整控制智能化，除了有以上的優(yōu)勢(shì)外，還能在一定距離內(nèi)進(jìn)行無人控制的自動(dòng)化調(diào)節(jié)控制，這是電氣化技術(shù)在科研上取得的一大杰出成果。

1.2 智能化控制器無需控制模型

智能化控制器與傳統(tǒng)的控制器對(duì)比更具有優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為智能化技術(shù)提高了自動(dòng)化控制器的緊密系數(shù)，傳統(tǒng)的控制器在工作時(shí)，技術(shù)欠佳，當(dāng)遇到一些具有復(fù)雜動(dòng)態(tài)方程的控制對(duì)象時(shí)，則無法對(duì)這系列的控制對(duì)象進(jìn)行有效的掌控，嚴(yán)重影響了被控制對(duì)象模型的設(shè)計(jì)工作。而對(duì)被控對(duì)象模型設(shè)計(jì)這一部分在智能化技術(shù)中被刪除，由此不會(huì)出現(xiàn)控制對(duì)象模型設(shè)計(jì)無法預(yù)測(cè)、不能評(píng)估的現(xiàn)象。

1.3 智能化控制器處理不同數(shù)據(jù)時(shí)具備較高的一致性

智能化控制器對(duì)輸入的任何數(shù)據(jù)都可以通過處理獲得準(zhǔn)確的估計(jì)，即便是輸入的數(shù)據(jù)不常被應(yīng)用，也可進(jìn)行快速的評(píng)估工作。由于控制對(duì)象變更性強(qiáng)，導(dǎo)致各控制對(duì)象各自不同，由此控制器呈現(xiàn)出的控制效果也不同，控制對(duì)象的多樣性，即便是智能化技術(shù)也不能實(shí)現(xiàn)控制對(duì)象全面化，盡管它對(duì)一些對(duì)象控制時(shí)在無需采取任何行動(dòng)下，也得到良好的控制效果，但這對(duì)于全體控制對(duì)象是行不通的。因此，在日后的科研工作中，對(duì)智能化控制器存在的不足進(jìn)行更一步研究分析，尤其是不同控制對(duì)象，需結(jié)合實(shí)際情況加以分析，力爭(zhēng)有所突破。

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

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

有兩個(gè)子系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中之一是在定子電流的辨別控制上經(jīng)過電氣動(dòng)態(tài)參數(shù)，另外的在轉(zhuǎn)子速度的辨別控制上經(jīng)過機(jī)電系統(tǒng)參數(shù)。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多層的前饋性構(gòu)造，反向?qū)W習(xí)算法是其常用的算法，這在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷監(jiān)測(cè)電氣工程的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與交流電機(jī)可以很好的體現(xiàn)出來。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向轉(zhuǎn)波算法不僅在控制非初始速度與負(fù)載轉(zhuǎn)矩大

范圍的變化上效果顯著，定位的時(shí)間也大大的減少，這是梯形控制法無法比得上的。智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)估計(jì)器有很好的抗擾噪音能力，它的一致性也比較強(qiáng)，不需要控制模型，這些優(yōu)勢(shì)使得智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多應(yīng)用于模式識(shí)別與信號(hào)處理，在控制電氣傳動(dòng)上有非常好的效果。智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了在診斷系統(tǒng)及條件監(jiān)控決策中的可靠，這得益于它適合多個(gè)傳感器輸入的并行結(jié)構(gòu)。如果網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)出現(xiàn)只能映射所需要的時(shí)候，充足的激勵(lì)函數(shù)、隱藏層與隱藏結(jié)點(diǎn)一定存在于網(wǎng)絡(luò)中，常用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的技術(shù)可用誤差反向的傳播技術(shù)。一般通過嘗試法可以解決選擇激勵(lì)函數(shù)、層數(shù)與最優(yōu)隱藏結(jié)點(diǎn)的問題。非線性函數(shù)近似值的獲得得益于使用反向傳播技術(shù)，得出結(jié)果的速度非常快，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)有很大影響，下降最快的方法要數(shù)反向傳播的算法，網(wǎng)絡(luò)權(quán)重的調(diào)整只要將結(jié)點(diǎn)誤差反饋上去就可以了。

2.2 模糊邏輯控制

英國(guó)大學(xué)研發(fā)的模糊控制器在電氣工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的使用中有效的替代了PID控制器，模糊控制器也時(shí)常使用于數(shù)字動(dòng)態(tài)的傳動(dòng)系統(tǒng)，還可以用作于其它的用處。至今，在M型與S型的模糊邏輯控制應(yīng)用中，只有M型控制器可用在調(diào)速控制，M型還是S型控制器都有其規(guī)則庫(kù)，被人們稱為ifthem模糊規(guī)則集。模糊集是G與H，ifX是G，且Y是H，則W=（fX，Y），這是S型控制器的規(guī)則。推理機(jī)、知識(shí)庫(kù)、模糊化與反模糊化是M型控制器的組成部分，其中最為關(guān)鍵的部分是推理機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)模糊控制行為，可以像人類一樣對(duì)這些行為進(jìn)行推理進(jìn)而做出決定；知識(shí)庫(kù)是由兩部分組成，即數(shù)據(jù)庫(kù)和語言控制的規(guī)則庫(kù)，規(guī)則庫(kù)有屬于自己開發(fā)的方法：使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理機(jī)與模糊控制器推理機(jī)在建模過程上進(jìn)行操作，而在建立操作器的控制行動(dòng)中，控制與應(yīng)用目標(biāo)上要放上專家的經(jīng)歷與知識(shí)。模糊化有多種函數(shù)表現(xiàn)形式，是進(jìn)行變量的測(cè)量、量化與模糊化的重要手段；反模糊化的反模糊化技術(shù)用于模糊化，而中間平均技術(shù)則作用于量化。

2.3 PLC系統(tǒng)

PLC技術(shù)作為電力生產(chǎn)的輔助系統(tǒng)，在技術(shù)不斷更新之際逐步取代某些大型電力企業(yè)使用的繼電控制器，順應(yīng)電力要求越來越高的趨勢(shì)，PLC系統(tǒng)在協(xié)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)上具有巨大的優(yōu)勢(shì)，作為輔助系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)控制某工藝流程。上煤、配煤、儲(chǔ)煤與輔助系統(tǒng)形成了電力企業(yè)的輸煤系統(tǒng)，立于集控室的主站層是輸煤的控制系統(tǒng)之一，人機(jī)接口及PLC是它的組成部分，集控室中的系統(tǒng)主要是自動(dòng)控制，但也少不了手動(dòng)控制作為輔佐，輸煤控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)傳感器與遠(yuǎn)程的I/O站可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離進(jìn)行顯示屏監(jiān)視控制，這些輸煤系統(tǒng)對(duì)提升企業(yè)的生產(chǎn)效率功不可沒。PLC技術(shù)的軟繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)供電系統(tǒng)實(shí)物元件在供電過程中使用，不僅使得供電系統(tǒng)可以自動(dòng)切換，也大大提升了供電系統(tǒng)的安全可靠。

2.4 故障診斷及優(yōu)化操作

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了電氣工程電氣設(shè)備的革新，在如今講究效率與質(zhì)量的年代，原來陳舊的手工產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求，CAD設(shè)計(jì)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工設(shè)計(jì)方式。充分利用經(jīng)驗(yàn)及對(duì)電機(jī)、電路及電磁場(chǎng)等相關(guān)學(xué)科的認(rèn)識(shí)，即使是復(fù)雜的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)工作也能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的方案，再加上智能化技術(shù)的加入CAD設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)質(zhì)量大大的提升，并且在效率提高的基礎(chǔ)上，更多的是減短了開發(fā)產(chǎn)品的時(shí)間，生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品。目前，各高校在電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化上不遺余力，將專家系統(tǒng)使用于電氣工程中雖還處在嘗試階段，但在研究人員的共同努力下，很快就能投入到實(shí)際使用當(dāng)中，值得欣慰的是在電動(dòng)機(jī)專家系統(tǒng)上取得一定成效的沈陽工業(yè)大學(xué)已研究出了永磁同步這一技術(shù)。高精度的計(jì)算是遺傳算法的優(yōu)勢(shì)，在計(jì)算方法上處于先進(jìn)地位，應(yīng)用智能化技術(shù)的遺傳算法在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)上具有非常重要的作用，常適用于電氣工程。智能化技術(shù)可以在電氣工程即將或發(fā)生故障時(shí)發(fā)揮出它具有的優(yōu)勢(shì)，使用專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與邏輯模糊技術(shù)可以及時(shí)診斷出電氣設(shè)備故障結(jié)果，智能化診斷技術(shù)廣泛的使用在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)與變壓器的故障診斷上。

3、結(jié)束語

綜上所述，在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，使用智能化技術(shù)的電氣工程，其可以更好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，從而進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)效率，大大減少了人們的勞動(dòng)量。通過智能化控制技術(shù)，可將體力勞動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)化為腦力勞動(dòng)，這不僅可以降低企業(yè)的勞動(dòng)成本，而且可以提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)企業(yè)的生存和發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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