基于人工智能技术的电气自动化控制研究

郝俊华 李春丽

（北方重工电控液压设备公司研究所，辽宁 沈阳 110141）

人工智能技术如今已经广泛应用于各个领域，也在很大程度上促进了各个行业的发展。对于电气设备来说，采用先进的人工智能技术可以大大提高系统的运行水平，改进生产效率。

1 人工智能应用理论分析

人工智能的基本原理是将人的思维方式，逻辑推理的形式进行模拟和设置的一种技术形式。人工智能是计算机技术发展的一个高级阶段，它不仅能模拟人类的语言系统，还一定程度上模仿人类的思维方式和逻辑推理。人工智能技术从研发至今，已经结合了各个学科的相关先进理论，涉及多个研究领域。其主要目的在于使机器和设备的操作能够脱离人工的绝对指导，以至于胜任一些专业技术人员的操作。

计算机的诞生给人类的生活带来了翻天覆地的变化，渗透到了各个领域，改变了许多行业的发展方式。计算机技术也随着计算机的发展和应用在不断的发展着，但是在这个发展过程中，人类逐渐认识到人脑才是最先进的信息分析和处理仪器，计算机技术要想更好的为人服务，必须朝着贴近人脑的工作特点的方向努力。对于电气系统的控制技术来说，就是要尽量的实现自动化控制。将各个生产和传输环节有机的结合起来，减少人力和资金的投入，形成一个一条龙的流水作业，有利于提高电气系统的生产效率。

2 人工智能控制器的优势

人工智能控制器相对于传统的控制器的优势在于利用了AI函数近似器，这种函数控制器较传统的常规控制器的优势在于更便于控制系统的一体化。在操作中，这些优势的表现在几下几个具体方面：

人工智能控制器的设计阶段无需设计模型的配合，这是其他常规的传统控制器所无法做到的。常规的控制器的研发和设计阶段必须要辅以各种实验模型的试验，来检测控制器的各项性能，但是人工智能控制器就克服了这一缺陷。

人工智能控制器的操作方法比常规的控制器的要简便易行，便于技术人员的执行和操作。

人工智能控制器的设置方式也相应的更加灵活，除了可以通过传统的设置方式外，它们还可以通过响应数据这种简便的方式进行设置，同样便于技术员的操作。

此外，人工智能控制器有相当好的一致性 (当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计)，与驱动器的特性无关。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果十分好，但对其他控制对象效果就不会一致性地好，因此对具体对象必须具体设计。

人工智能控制器能解决常规方法不能解决的问题。

人工智能控制器的实现十分便宜，特别是使用最小配置时，所以人工智能控制器的使用不仅能提高电气自动化的整体技术水平，还能降低整个电气系统的成本。

人工智能控制器很容易扩展和修改，相较于其他常规控制器来说，人工智能控制器的更新和改进的空间更大。

另外，采用人工智能控制器进行电气自动化的控制时，规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。虽然很多常规的控制器也能实现这个过程，但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解，并且找到最简单的拓朴结构配景，自学习迅速，收敛快速，所以，综合上文的分析，我们可以得知人工智能控制器的优势还是十分明显的，必将取代传统的常规控制器实现电气自动化的控制。

3 人工智能的应用现状

随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，力图将先进的人工智能技术应用于电气系统的各个领域中，以提高电气自动化的水平和生产效率。目前，我国在这一方面虽然和国际上的先进国家还有很大差距，但也较以往取得了很大的进步，如将人工智能用于电气产品优化设计、故障预测及诊断、控制与保护等领域，未来随着我国在这方面的研究的深入，必将取得更加可喜的成绩。

3.1 优化设计

电气设备的设计是一项复杂的工作，也是电气设备的研发的最重要的工作之一，它不仅要应用电路，电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识，才能将电气设备的各方面的功能完美的结合起来，设计出一个满足运行需要的电气设备。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的，因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进，使传统的CAD技术如虎添翼，产品设计的效率及质量得到全面提高。

优化设计的另一个有力武器是专家系统。但从目前已开发的专家系统来看。总体上仍处于研究阶段，离实用尚有一定距离。将专家系统应用到电机设计领域是从1988年J.H.Garret建立变压器设计专家系统开始的，目前我国沈阳工业大学特种电机研究所研制了永磁直流电动机及永磁同步电动机的设计专家系统；西安交通大学、华中理工大学、东南大学各自开发了异步电动机的设计专家系统，都取得了一定成效。

3.2 故障诊断

电气设备在运行过程中难免会出现各种故障，如果不及时排除，将会影响整个系统的运行，所以，电气设备的故障排除和运行维护工作同等重要，需要引起我们监管人员的相关重视。电气设备的故障发生前，一般都会出现一定的故障征兆，我们可以以此来推测故障产生的大致原因，但是电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性，用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络，从目前的应用效果来看，人工智能技术在电气设备故障的判断阶段起到了良好的效果和作用，为维护人员的工作提供了便利。

变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析，从而判断变压器的故障程度。

另外，值得一提的是人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃，已经被较为广泛的应用。

3.3 智能控制

人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开，但在电气设备控制领域所见报道不多。根据笔者整理的资料来看，可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制，神经网络控制，专家系统控制。但是这三种方法的应用范围程度还是有所不同的，由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法，因而它的应用实例最多，另外两种控制方法在实际中的应用实例还比较少。

结语

综合全文来看，人类智能主要包括三个方面，即感知能力，思维能力，行为能力。而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。人工智能的应用体现在问题求解，逻辑推理与定理证明，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器人学等方面，而这诸多方面都体现了一个自动化的特征，表达了一个共同的主题，即提高机械人类意识能力，强化控制自动化，因此人工智能在电气自动化领域会大有作为，电气自动化控制需要人工智能的参与。只有将二者有机的结合起来，才能更好的促进我国电气自动化控制技术的发展，也可以在应用中不断促进人工智能技术的进步。

[1] 周雅凡.人工智能的哲学反思[J].武汉理工大学，2008.

[2] 郭砚强.电气自动化及电气自动化的发展方向.品牌（理论期刊），2011（12）期.