浅析人工智能在电气自动化控制中的应用

浅析人工智能在电气自动化控制中的应用

　　前言

　　随着社会的飞速发展，对生产力水平的要求也越来越高，为了适应社会进步与发展的需要，就要将先进的技术转化为生产力。人工智能也常被称为机器智能，是融合自然科学与社会科学的一门边缘学科，是比较先进的计算机技术的一个分支学科。

　　一、人工智能技术的定义

　　人工智能技术指的是一门研发模拟人类的智能的理论与技术，并将其系统的进行应用的十分前沿的技术科学，属于计算机学科中的分支，建立在掌握人工智能本质方向的基础之上，制造出能做出同人类大脑类似反应的高智能机器。包含声音和语言识别、机器人系统、专家系统以及图像识别等多个方面。“人工智能”这个概念最早于1956年提出，随后人工智能便得到了迅速的发展，逐步演变为以计算机基础，涉及自动化控制、信息处理、仿生学、心理学、语言学以及哲学等诸多领域的复合型学科。人工智能最终目标是实现机器设备具备智能化的能力。让机器能够胜任更为复杂性的工作。人工智能技术在电气自动化中的主要应用在于其能够加强整体的劳动分配环节，通过机器智能化的完成任务，大大降低了人为劳动的工作量，也提升了工作效率。国内的许多行业仍然是依靠廉价的劳动力成本来实现经济收益，但这种发展模式远远赶不上发达国家的经济技术水平。

　　二、电气自动化控制中人工智能技术的现状

　　(1) 完善电气设备的设计是一项复杂的工作，其既需要运用电路及电磁场知识，还要运用一些设计里的经验性知识。以前的产品设计是利用简单的方法，依据经验采取手工方式进行，因此不容易选出最优的方案。然而，随着计算机本文由毕业论文网http://www.lw54.com收集整理技术的进步，电气产品的设计方式也发生了改变，逐渐由手工设计朝借助计算机设计转变，这极大地缩短了电气产品的研发周期。将人工智能技术应用于电气自动化控制中，使得以前的CAD技术得到了极大发展，不仅大大提升了产品设计的效率，也提高了产品的质量。

　　(2) 智能控制功能变成现实。1)数据采集与处理。能够对所有的开关量和模拟量进行实时采集，还能根据需要进行处理或储存。2)运行监视和事件报警。可对各主要设备的模拟量数值、开关量状态进行实时智能监视，有事故报警越限和状态变化事件报警，事件顺序记录，事故处理提示和自动处理，声光、语音、电话、图像报警等功能。3)操作控制。通过键盘或鼠标就能实现对断路器及电动隔离开关的控制、励磁电流的调整。运行人员可按顺控程序进行同期并网带负荷或停机操作。另外，系统还对运行人员的操作权限加以限制，以适应各级运行值班管理需要。4)故障录波。主要包括模拟量故障录波、波形捕捉、开关量的变位以及顺序记录等。

　　三、人工智能技术的主要特点及优势

　　人工智能技术中最鲜明的特点在于它能够实现在一定程度上替代或部分替代人类复杂脑力劳动,实时有效开展信息收集与传输,并按照自主的完成分析和数据处理工作。人工智能技术的计算精确度非常高,因此它在电气自动化控制行业有着十分广泛的应用前景,不仅能够强化生产、运输、分配等过程的管理水平,还能够基本实现企业生产环节的自动化,从而也就大大降低企业在人力资源方面的开支,并显著的提升了企业的运作效率。人工智能技术合理的同电气自动化控制结合起来,将大大的提升电气控制系统的使用效率,提高企业的生产能力,增强了生产技术含量，便于产业结构不断优化和升级。

　　人工智能技术在电气自动化控制中可能采用不同的算法。但AI控制器采用的均为同种非线性函数近似器。这类AI函数近似器与传统的自动控制函数估计器相比具有极大的优势。首先,AI函数近似器设计不需要明确其控制对象的模型,通常实际控制对象的参数模型较为复杂,不容易得到,而且在使用过程中也存在一些不确实性因素,因而可能会对自动化控制造成影响。其次,AI函数近似器与古典控制器相比使用更加简便,即使不具备深厚的专家知识,也能够利用响应数据方便的进行设计工作。再次,AI函数近似器的适应性很强,能够很好的适应新信息和新任务,应对常规方法无法解决的问题。最后,AI函数近似器扩展和修改十分便利。使用投入资金不高,尤其在采用最小配置时。

　　四、工作原理

　　系统主要由AI-808人工智能调节器%变频器、水泵和阀门等组成，由于水泵的功率较大，也会使成本有一定的降低，仅仅需要三台水泵中的其中两台就可以开始变频调速了，这样一来，如果其中的一台发生了故障，便可以及时进行转换。

　　压力传感器对水总管的压力进行了检测，通过变送器送到了AI-808 仪表中，通过与设定值的比较，便可以得到压力误差和误差的变化率，经过PID 、AI-808 的结合，把算法运算控制住，进行输出控制信号(4～20mA)的输送，送达变频器的控制端。

　　五、变频器

　　运用艾默生 TD2000-4T2000P 型变频器，这也可以应用在水泵型的负载中，此外，可以采用手动电位对输出电流进行调节或者用AI-808 调节器开展，从而使频率得到控制，这两种模式可以采用操作台的手动或者自动开关来切换。

　　六、控制台

　　系统控制台的设计必须考虑到手动和自动两种操作方式，设计完成后，这两种操作方式必须都能运行。在手动操作模式下，系统能够开启或者停止各个水泵和阀门，还能够通过多圈电位进行变频器频率的调节工作;在自动操作状态下，系统可以通过开关的选用进行水泵的确定，这样在维修水泵的时候，可以保证系统的正常运行，不对其造成影响。

　　七、参数设置及优点

　　AI-808调节器所提供的用户设置方式非常多，参数设置决定着系统的静态和动态性能。电机功率是180KW，运用单台变频切换可以在很大程度上使系统造价降低。变频调速系统可以使软启动水泵电机得到保障，以使得良好的节能效果实现。

　　人工智能对日常操作的影响。电力系统不仅影响着电力系统建设的自动化水平，对日常的管理工作的影响也十分重大。人工智能技术应用于日常操作中，可以帮助实现以家用电脑操作进行系统操作，简化电流调整、设备操作界面，并且可自动进行日志生成和储存、报表自动生成等功能。电气系统日常操作中引进人工智能技术，不仅能够简化各种操作、规范各种文件样式和规格，并且能够实现操作的简便性和可视性。人工智能化技术在电气自动化控制中的应用，大大提高了工作效率和工作准确率。它已经成为我国未来电气自动化的主要发展方向，是我国电气产业的一大改革和进步。

　　现有许多种神经网络和训练算法在电力系统中得到广泛应用。神经网络具有灵活的学习方式和完全分布式的存储方式，在大规模信息处理中得到广泛应用;并且其识别能力和复杂状态分类能力都很强大。在电力系统的短期??荷预测中，Z2神经网路能够在足够的驯良样本中。对模型急怒攻心合理分类，对输入进行选择，构建不同季节的周预测和日预测模型;将元件关联分析和人工神经网络相结合进行复杂电力系统故障诊断，采用4UU面向元件的模型，可以对每类元件进行故障报警和定位操作，还可以对同一跳闸区域中的不同故障进行识别。

　　模糊理论在电力系统的潮流计算、系统规划和模糊控制等方面的应用得到了飞速发展，因为模糊逻辑能够完成高难度的数学近似计算，对负荷变化和电力生产等不确定因素建立隶属函数，以构建电力系统的最优化潮流模型。

　    八、人工智能在故障诊断中的应用。

　　人工智能技术中的模糊理论、专家系统和神经网络在电气设备故障诊断中应用较广泛，特别是在变压器故障诊断、发电机和电动机故障诊断中。目前变压器故障诊断常用方法是取变压器油分解出气体，对气体进行分析来判断故障状态。传统的故障诊断方法无法针对设备故障的不确定性、非线性和复杂性等特点进行诊断，诊断效率较低。而人工智能方法的应用提高了诊断准确率。人工智能技术主要使用模糊逻辑、神经网络和专家系统三种故障诊断方法。如在电动机和发动机的故障诊断中使用人工智能化的故障诊断技术，结合了神经网络和模糊理论，实现了故障诊断知识模糊性与较强的神经网络共同的诊断，相对提高了故障的针对准确率。通常而言，人工智能技术，像神经网络、模糊理论和专家技术，对电气故障和事故诊断来说，是一个非常重要的技术，在发动机、发电机和变压器方面的事故、故障中、在电气领域中，事故和故障出现的频率很高，原因也不尽相同。而这些事故和故障都是特别棘手的，不及时诊断处理或者诊断处理的不当，将会造成非常严重的损失。尽管如此，传统的诊断方法的准确率不高，而且步骤和方法都很复杂，另外，一旦诊断分析的不准确，出现错误诊断，相对来说，后果还是损失很大。有效的结合了神经网络、模糊理论和专家技术的人工智能技术就可以很好的解决上述的问题，提高诊断的准确率，进而大大的提高事故诊断的效率。

　　如上所述，人工智能技术在事故和故障诊断中应用模糊理论、神经网络与专家系统，此三项是人工智能故障诊断技术的主要构成部分，其在电气事故以及故障的诊断中非常重要。受多方面原因的影响，电气行业时常会有故障问题产生，假如对故障诊断不正确或者不及时，引起的损失将会是非常巨大的。以前的故障诊断方式是非常复杂的，并且准确性不是很高。例如，还是就变压器而言，以前常用的故障诊断方式是先将变压器油里分解出来的气体收集起来，之后再对收集的气体进行分析，以判断是不是存在故障，此种方法不仅浪费时间，而且浪费精力，并且需等待很长时间才会有结果，还会出现诊断不正确的情况，此外，传统的故障解决方法亦很复杂，因此，效率低下的传统故障诊断与解决方式所带来的损失是不可小视的，而将模糊理论、神经网络与专家系统有效地结合起来，就可以将上述问题有效解决，同时，还能够提高故障诊断的准确程度，并且判断和解决故障的效率也会有所提高。

　　九、人工智能技术在平常操作中的应用

　　在传统电气自动化控制中，其操作过程往往有着更为严格的要求,日常的操作过程的步骤也十分繁琐,当发生重大故障时,就有可能导致很大的损失。电气领域同人们日常的生产生活有着密切的联系,甚至在一定程度上关系到社会的和谐稳定,因而尽可能简化电气自动化领域的操作过程,不断改善电气自动化的操作效率也是电气自动化领域工作者需要应对的难题,人工智能技术,在简化操作流程,降低电气自动化控制中,人力工作量方面有着显著的成果。电气行业与我们平常的生活和学习有密切联系，所以，将以前繁琐的操作进行简化，提升电气系统的操作效率是很有必要的。在平常的电气系统操作过程中应用人工智能技术，便能够使复杂的操作程序变得简单，在家中利用电脑就可以完成有关操作，从而实现远程遥控。不仅如此，我们还可以简化界面，将有些重要的信息及时进行保存与处理，便于以后的查询和使用。除此以外，利用人工智能技术还能够自动生成报表，这节省了很多时间，提高了工作效率。

　　十、人工智能技术在电气自动化设备中的应用

　　在电气自动控制领域中，如何确保电气化系统实现高效的运作一直以来都是一个十分复杂棘手的问题，其涉及到许多领域以及众多学科知识，因此，只有高素质、高责任感的人才才可能驾驭。人工智能技术借助于计算机编程技术及其相关操作，实现了人类复杂脑力劳动的代替，进而实现了电气设备自动化地运作，大幅度降低了人力成本的投入，同时还实现了工作效率及其精确度的大幅提高。

　　十一、人工智能技术在电气控制过程中的应用

　　电气控制于整个电气行业而言起着重要的作用。假如电气控制过程能够实现自动化，不仅能够有效地提升工作效率，减少工作时投入的资金量，还可以节省人力资源，实现人力资源成本的降低。神经网络控制、模糊控制及专家系统控制是人工智能技术在电气自动化行业里应用的主要体现。电气自动化控制过程是电气领域里的十分重要的一个环节,同时也起着举足轻重的作用,将人工智能技术融入到电气自动化控制过程中,就有望实现工作效率突破性的提高,同时也能大幅度的削减工作中人力资源投入,进而减少企业生产中人力资源成本投入。

　　结束语

　　综上所述，在电气自动化控制引入人工智能技术,构建起一个能完成类似于人类判断活动的系统,必将能够有效的提升我国的生产技术水平,促进我们国家技术与经济的发展。人工智能技术的让智能机器完成更为复杂的工作成为了可能。因此，加强电气自动化控制领域的研究。自主研发出智能化的电气工程系统,改善电气自动化系统控制的精确性和稳定性。

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