人工智能技术在电气自动化控制中的应用研究

摘 要：计算机及科学技术的发展，带动了人工智能技术的迅速发展，并广泛运用到了人们生活、生产的各个方面。在电气自动化控制中利用人工智能技术具有的优势，以克服传统控制技术在电气控制过程中带来的问题和困难，广泛地将人工智能技术运用到日常操作、事故和故障判断、相关设备以及自动化控制过程中，以智能化的控制器、系统代替手工操作，提高工作效率，降低成本，提高企业综合实力。

关键词：人工智能技术；电气自动化控制；故障诊断

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1674-1723（2012）11-0165-02

伴随着计算机科学技术的发展，人工智能作为一门新兴的学科，在社会各个领域中起到举足轻重的作用，无论是在航空、国防，还是在电力等其他领域，它解决许多传统技术无法解决的问题和困难，给人们的生产和生活方式带来巨大的变革。尤其是在电气自动化控制中，在降低运营成本、提高运作效率的同时，还有效防止了安全事故的发生。随着人工智能技术的发展与改革，给自动化控制带来机遇的同时，也提出了新的挑战，如何应用人工智能技术解决传统技术方法无法解决的难题，促进电气自动化控制的发展是电气领域急需解决的问题之一。

一、人工智能技术概述

“人工智能”是在1956年被提出的，其英文名称ArtificialIntelligence，简称AI。它是一门新兴的技术科学，是由计算机科学发展演化而来。应用领域非常广泛，如心理学、生物学、自动化等等，它通过计算机程序模拟人脑的机能完成一系列复杂的操作。

在电气自动控制中通过人工智能技术来代替人工操作，通过人工智能技术的使用，依靠计算机推出类似人脑的判断系统、处理控制系统等以减少人为操作，提高生产和管理的效率。电气自动化控制过程中主要应用的智能技术有模糊控制、神经网络以及专家系统等。人工智能技术不仅能代替手工操作，还能智能化判断电气设备系统和控制系统故障，并可在故障发生前预警，防止故障的发生。

二、人工智能技术的特点

人工智能技术具有很多与传统技术不一样的特点，但最为明显突出的特点就是它可代替人类手工劳动，将人类从复杂的脑力劳动中解决出来。它通过计算机程度有效地收集并识别相关信息，对采集的数据进行分析与处理，做出判断进而采取相应的操作。由于通过计算程序处理的结果精确度和效率高，所以在电气自动化控制的设备、控制过程、事故及故障判断等方面广泛使用，涉及的环节有生产、流通、交接和分配，在提高工作效率的同时，克服人工劳动中存在的困难、瓶颈，有效地降低人力成本，从根本上控制、减少企业经营成本。

三、人工智能控制器的优势

使用人工智能技术不同方法研究出的控制器功能不同，智能控制器一般都采用非线性函数近似器，而这些人工智能函数近似器与传统的函数估计器相比较，具有明显的优势。

1.人工智能控制器在设计时可运用语言和响应信息，并且它对专家知识的依赖性比传统控制器弱。

2.适当地调整控制器参数（响应时间、下降时间等）可提高性能，操作过程比传统控制器简单、容易。如在模糊逻辑控制器中将其上升时间调整成比最优PID控制器的时间快1.5倍，则其下降时间则提高了3.5倍，并且过冲更小。

3.在电气自动化控制器设计时由于存在许多不确定因素，导致很难获得控制对象的精确动态方程，在传统的控制器设计控制对象模型十分必要，但在人工智能的控制器设计中则不需要控制对象的模型或者说对其的需求更弱。

4.传统的控制器是针对特定的对象控制设计的，所以控制的效果很好，但对于其他的控制对象而言效果并不好。而智能化的控制器与驱动器无关，其结果一致性强，针对不同的控制对象得到的结果基本一致。

5.人工智能技术能解决传统方法无法解决的问题，对于新数据或信息具有很好的适应能力，易于扩展和修改，抗干扰性强，最重要的是实现的成本低。

三、人工智能技术在电气自动化控制中的应用

（一）人工智能技术在电气系统日常操作过程中的应用分析

传统的电气领域里的任何操作步骤都是非常严谨的，其每一步的具体操作过程也非常繁琐且严格，不能出现丝毫的差错，一旦出错就很有可能导致重大损失的产生。由于电气领域的工作一般同人们的日常生活与工作密不可分，如何将这个领域的繁琐复杂的日常操作过程简单化，不断提高其工作效率与精确度是新形势下众多研究人员要攻克的难题之一。随着人工智能技术不断应用在电气系统日常操作过程中，简化了操作界面，减少了电气领域的日常操作流程，还能够远程控制与操作电气系统。不仅能够将某些重要数据或者信息进行有效的存取，还能自动地生成报表，大大提高了工作效率。

（二）人工智能技术在事故以及故障诊断中的应用分析

在电气领域，由于各种因素导致故障和事故频发，若这些故障和事故处理不当或无法及时的判断，都会为企业带来无法估量的损失。在传统电气控制中，也使用一些诊断方法，但这些方法判断出的结果准确性不高，并且诊断流程和方法十分繁琐、复杂，比如，传统方法诊断变压器故障时，首先会收集提取变压器油产生的气体，通过对气体的分析诊断是否存在故障。此种诊断方式耗费了大量的时间和精力，若诊断分析的结果不正确，损失重大。除了变压器的故障和事故的判断，人工智能技术中神经网络、模糊理论和专家技术等还被广泛用于发动机、发电机等其他方面的事故与故障诊断中，通过有效地结合了人工智能技术，更好地诊断并处理了自动化控制过程中事故和故障，提高了判断的及时性和准确性，从整体上提高工作的效率，增加企业的效益。

（三）人工智能技术在电气自动化设备中的应用

在传统自动化控制领域，由于保证电气化系统实现稳定、高效的运行这项工作需要掌握众多领域与学科的相关知识，只有经验丰富并且具有高度责任感的工作人员才能胜任，所以保证电气化系统实现稳定、高效的运行一直被认为是这个领域最复杂棘手的问题之一。随着人工智能技术的不断发展，借助于信息技术可以将一部分复杂的电气化系统工作通过电气设备自动化来完成，大大降低了人力成本的投入，同时还提高了精确度与工作效率。

（四）人工智能技术在电气控制过程中的应用

人工智能技术已经成为电气领域不可缺少的一部分，在电气控制过程中发挥了极其重要的作用。如果能够实现电气控制过程的自动化，不仅能够提高工作效率，还可减少人员投入，降低企业成本，提高综合竞争实力。人工智能在电气控制应用涉及的内容很多，但主要集中在专家系统控制、模糊控制和神经网络控制等方面。在电气的中直流及交流传动控制过程中通过模糊控制即可实现自动化的传动控制。在实际电气直流传动控制过程中运用了Mamdani和Sugeno两种模糊逻辑控制，Mamdani主要应用于调速控制，而Sugeno属于Mamdani的例外情况，模糊控制器代替传统的调整控制器是解决交流传动控制相关问题的主要方法。

四、结语

电气自动化控制研究的目的是借助于人工智能技术的优势来完成人工无法或不易完成的复杂、繁琐、易出错的工作，通过它在电气自动化领域的日常操作、控制过程、故障和事故诊断以及电气控制设备中的应用，提高电气系统的运行效率、精确性和安全性。

参考文献

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