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談電氣自動化控制中的人工智能技術
引言
人類智能的特殊性在于它擁有感知能力，思維能力和行為能力三種能力，因此發(fā)展?jié)摿薮�。而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器。電氣自動化是電氣信息領域的一門新興學科，它主要運用運動控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術、信息處理、管理與決策等領域。人工智能技術的運用極大地促進了電氣自動化學科特別是自動控制領域的發(fā)展，提高了電氣設備運行的智能化，增強了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是對生產技術的又一次巨大革新。
一、人工智能應用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文縮寫為 AI。人工智能也稱機器智能，是一門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。自從1956 年“人工智能”一詞在 Dartmouth 學會上提出以后，人工智能研究得到了飛速發(fā)展。二十世紀七十年代以來被稱為世界三大尖端技術之一(空間技術、能源技術、人工智能)。也被認為是二十一世紀(基因工程、納米科學、人工智能)三大尖端技術之一。人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為(如學習、推理、思考、規(guī)劃等)的學科，主要包括計算機實現智能的原理、制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現更高層次的應用。人工智能是包括十分廣泛的科學，它由不同的領域組成，它是哲學，認知科學，數學，神經生理學，心理學，計算機科學，信息論，控制論，不定性論，仿生學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學科。主要應用于智能控制，專家系統(tǒng)，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程機器人工廠等�？偟恼f來，人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜工作。人工智能不是人的智能，更不會超過人的智能。
目前，隨著科技的進步和計算機技術的廣泛使用，傳統(tǒng)的勞動密集型生產也不能滿足社會生產的需要，效率更高的技術密集型生產也扮演著越來越重要的角色，目前，勞動密集型產業(yè)仍是我國產業(yè)經營的主要形式，與西方發(fā)達國家相比生產力還比較落后，生產線的自動化水平還比較低，生產效率不高。隨著社會經濟發(fā)展水平的不斷提高，勞動密集型產業(yè)逐步向技術密集型產業(yè)轉變已是經濟發(fā)展的客觀要求，生產自動化已成為大勢所趨。人工智能應用于電氣自動化控制領域，能模擬人腦的機能對信息進行收集、分析、交換、處理、回饋，擁有對生產判斷、處理的能力，能大大提高生產效率，實現生產的自動化，調整和優(yōu)化產業(yè)結構。
二、人工智能控制器的優(yōu)勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。 但AI 控制器例如:神經 、模糊 、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。 這樣的分類就能得到較好的總體理解，也有利于控制策略的統(tǒng)一開發(fā)。 這些 AI 函數近似器比常規(guī)的函數估計器具有更多的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢如下。
2.1 它們的設計不需要控制對象的模型 (在許多場合 ，很難得到實際控制對象的精確動態(tài)方程， 實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素。 例如:參數變化，非線性時，往往不知道。
2.2 通過適當調整(根據響應時間 、下降時間 、魯棒性能等)它們能提高性能。 例如: 模糊邏輯控制器的上升時間比最優(yōu)PID 控制器快 1.5 倍，下降時間快 3.5 倍。
2.3 它們比古典控制器的調節(jié)容易。
2.4 在沒有必須專家知識時 ， 通過響應數據也能設計它們。
2.5 運用語言和響應信息可能設計它們。
2.6 它們有相當好的一致性 (當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計)，與驅動器的特性無關。 現在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果非常好， 但對其他控制對象效果就不會一致性地好， 因此對具體對象必須具體設計。
三、人工智能的應用
隨著人工智能技術的發(fā)展。人工智能控制的應用領域也越來越廣闊，包括人工智能用于電氣產品優(yōu)化設計、故障預測及診斷、控制與保護等。
3.1優(yōu)化設計。電氣產品的優(yōu)化設計是一項復雜的工作，集中了理論學科知識和經驗知識兩方面的內容。在傳統(tǒng)的電氣產品設計中，主要采用的方法是設計經驗結合大量的實驗手段驗證，缺乏足夠的技術支持，工作量龐大，效率低下，難以得到合理最優(yōu)的設計方案。隨著計算機技術的突飛猛進，加上人工智能技術的運用，電器產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計，極大地減少了產品從構思到設計到生產的時間，設計越來越優(yōu)質化、高效化、智能化。遺傳算法和專家系統(tǒng)是人工智能技術用于優(yōu)化設計的兩種主要的方法。遺傳算法的特點是直接對結構對象進行操作，具有內在的隱并行性和更好的全局尋優(yōu)能力;能自動獲取和指導優(yōu)化的搜索空間，自適應地調整搜索方向，不需要確定的規(guī)則。遺傳算法的這些性質非常適合于產品優(yōu)化設計，因此廣泛應用于電氣產品的人工智能優(yōu)化設計。專家系統(tǒng)應用人工智能技術和計算機技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復雜問題。它也是產品優(yōu)化設計的一個重要手段，目前仍處于研究階段，實際運用較少，未來具有很大的發(fā)展前景。論文的代寫 http://www.lw54.com
3.2故障診斷。電氣設備的故障具有非線性、不確定性和復雜性等特點，采用傳統(tǒng)的方法診斷效率低、準確率不高。人工智能方法的引進大大提高了故障診斷的準確率。模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經網絡是人工智能技術用于故障診斷的方法。例如人工智能故障診斷技術運用于發(fā)電機及電動機進行的故障診斷時，將模糊理論與神經網絡相結合，不僅保留了故障診斷知識的模糊性，還結合了神經網絡學習能力強的優(yōu)點，共同實現對電機故障的診斷，大大提高了故障診斷的準確率。
3.3智能控制。人工智能控制技術是未來生產發(fā)展的一個趨勢，在電氣自動化上也已經得到了廣泛的應用�？刂品椒ㄖ饕菍＜蚁到y(tǒng)控制、模糊控制、神經網絡控制。目前主要應用于以下方面：對所有開關量、模擬量的實時數據進行采集與處理;對各主要設備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時智能監(jiān)視;通過鍵盤或鼠標實現對系統(tǒng)的控制;記錄故障并進行在線分析。
四、恒壓供水案例分析
恒壓供水在工業(yè)和民用供水系統(tǒng)中已普遍使用， 由于系統(tǒng)的負荷變化的不確定性， 采用傳統(tǒng)的 PID 算法實現壓力控制的動態(tài)特性指標很難收到理想的效果。 在恒壓供水自動化控制系統(tǒng)的設計初期曾采用多種進口的調節(jié)器， 系統(tǒng)的動態(tài)特性指標總是不穩(wěn)定，通過實際應用中的對比發(fā)現，應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統(tǒng)中有較好的效果。 在實施過程中選用了 AI 一 808 人工智能調節(jié)器作為主控制器，結合 FXIN PLC 邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。 對于單獨采用 PLC 實現壓力和邏輯控制方案， 由于PLC 的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數的調整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。本案例中只是一個人工智能在電氣自動化中的一個小小的應用，也是電氣元件生產供給的一個方向，實現機械智能化是我們努力的追求，將人工智能的先進的最新成果應用于電氣自動化控制的實踐是一個誘人的課題。
結束語
人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能完成的復雜的工作， 電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統(tǒng)運行。 人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力，人工智能的應用體現在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設計，專家系統(tǒng)，機器人學等方面。 而這諸多方面都體現了一個自動化的特征，表達了一個共同的主題， 即提高機械的人類意識能力， 強化控制自動化。 因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為，電氣自動化控制也需要人工智能的參與。 畢業(yè)
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