智能化技术在电气工程自动化控制中的应用

2015-08-15张学伟

机械管理开发 2015年6期

张学伟

（山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司，山西阳泉 045300）

引言

随着科技水平的快速发展，生产、生活的各个领域都要求更高的技术，让技术发展智能化，特别是生产领域，需要高超的智能控制。因为早期的智能化技术还处于发展状态，各种技术还在不断完善，所以国内电气工程的自动化控制始终存在不足，甚至制约着电气自动化发展。因此，在现实工作中，我们必须充分利用智能化技术，通过改善自动化控制效率，从源头上促进电气工程自动化控制与发展。

1 智能化技术概述

1.1 智能化技术的理论基础

在实际应用中，智能化技术涵盖了大量的生物、信息、语言、控制、生物与医学等多个学科，具有极强的综合性。智能化技术主要研究的是怎样将人工智能应用到机器中，并且独自完成高难度、高危险工作的概率。为了确保智能化技术的可行性，可以选取计算机技术进行实践操作，以此开发研究智能机器的有效性与时效性。从研究内容来看，智能化技术包含电气电子、信息处理等技术，在电气自动化中已经有实例证明，尤其是它具有很好的适用性与适应性，一直被视为计算机的高端分支，被应用到电气工程自动化技术中，并且取得了很好的效果。它不仅能减小成本投入和工作压力，对提高工作效率、科学配置人力资源也有很大作用［1］。

1.2 智能化技术的应用优势

1.2.1 无需控制模型

在传统的自动化控制中，由于控制对象处于动态、复杂的控制过程，无法准确掌握具体情况，从而让该模型在设计中出现参数变化等无法估测的变化。如果不能正确掌握这类参数，设计的模型就不可能达到精确的要求，从而影响工作效率。将智能化技术应用到电气自动化控制中，省去了对象模型，这就从源头上杜绝了不可控因素，让自动化控制精度得到提升。

1.2.2 方便电气系统调控

智能化控制的另一优势是利用响应时间、鲁棒变化、下降时间进行调整，让自身工作性能得到调整与提高，最后确保自动化进程。从这可以看出，任一状况下，智能化控制都比传统自动化控制更具优势，更适用于电气自动化。另外，智能化控制还有一个优势，就是在调节电气设备时，依靠相关数据即可，无需专业工作人员在场。这在很大程度上有利于远距离调整，帮助电气工程进行无人控制。

1.2.3 具有处理数据的一致性

智能化技术具有很好的一致性，具体体现在：不同数据的处理上，即使数据输入比较陌生，也能进行很好的评估，最终实现自动化控制。而不同的控制效果则取决于被控对象，虽然很多智能化对象在控制时没有采取措施，它的效果依然较好，但是很可能由于改变控制对象，让整个预计结果遭到改变。因此，在设计自动控制系统时，必须贯彻设计原则，结合实际情况进行全面、系统的分析，针对控制要求做好审查工作。对于智能化控制器应用效果不理想的状况，不能盲目否定，而是从细节中做好排查与检验工作［2］。

2 智能化技术的具体运用

电气工程具体包含：处理信息、自动控制、开发研制、运行系统、计算机电子、电气技术等各个方面，电气工程自动化控制中的故障诊断、控制保护都是控制技术研究的方向［3］。

2.1 模糊逻辑与控制应用

在电气工程中包含多个模糊控制器，能有效代替PID，并且用于其他服务。模糊控制由阿拉伯大学研究得出，适用于各种数字动态系统。针对模糊逻辑主要有S与M两种，到目前为止，只有M控制器用在调控中。同时，这两种控制器都有规则库。S型的规则是ifX（G），Y就是H，W＝f（X，Y），H与G互为模糊集；反模糊与模糊的知识库、推理构造组成M控制器，模糊更多面向的是变量量化、测量过程，它囊括了多种函数隶属形式，而推理机是最关键的部分，它可以模仿人类控制模型进行推理、表决，控制语言与数据库不同的规则组成知识库。规则库开发的途径是利用已有的理论知识与专家经验，将知识运用到目标体系中，再实施控制方案；建模过程中，利用控制器和网络神经实施操作与推理。与此不同的是，反模糊更多运用在量化与反模糊化上，它包括各种中间技术与最大反模糊［4］。

2.2 神经网络与控制应用

在电气工程的交流电机与驱动系统监测中，梯形控制效果根本没有网络神经中的转波算法效果好，网络神经能有效控制定位距离以及控制负载转矩与非初始速度。神经网络是多层前馈，利用反向常规算法，就能得出机电参数中的可辨别转子速度，利用动态的电气参数得出电流控制状态。虽然智能网络神经的信号处理在很多方面都得到了推广与使用，但是智能网络神经使用的是非线性的函数进行估算，故能有效用于电气传动中的控制范畴，不需要被控模型，有着可靠的抗噪功能，当然智能网络神经系统也是并行构造的重要成份，可以用于多种传感器输入和运用，比如用于系统诊断与监控，不仅能加快决策速度，对提高决策有效性也有很大作用。另外，网络神经技术主要体现在误差反向传播上，当网络有着充足的结点、隐藏空间、激励性函数时，此时就只能映射；而对于比较优越的隐藏性节点、层数和激励函数抉择时，必须依赖创新的方式处理。反向性传播被誉为最快捷的下降方式，通过节点误差，它能快速调整权重，将反向传播运用到电气工程中，能有效解决非线性函数带来的各种问题［5］。

2.3 故障诊断与设计优化

设备设计是一项艰巨的工作，它要求具备丰富的知识。在传统的工作中，更多的是依赖经验与实验的方式，让方案最优化。当然，也可以随着计算机技术的推广与应用，将手工变成CAD，这样就能缩短开发时间，而在这条件上引入智能技术，能有效提高设计效率与质量。为了优化电气设计，很多专家正在尝试打破传统格局，虽然也取得了很大的成效，但是明显不足。在故障诊断中，最常用的方式是利用变压器渗漏油、气体分解的方式，找准变压器范围，再将范围控制到一定位置进行检修。

2.4 PLC技术

在科技水平快速发展的当下，生产能力发生了很大的改变，很多大型电力辅助系统开始被PLC所替代。PLC不仅有助于工艺流程的实现，对调整企业生产也有很大作用。在电力单位工作中，输煤系统一般由上煤、储煤、铺助、配煤等系统构成，利用主站层、传感器、远程站实现输煤控制。其中，主站由人机接口、PLC构成，然后再设置于集控室，而集控室又以手动、主动控制为辅，利用控制与监视系统进行切换，替代软继电器，这样才能提高供电的可靠性与安全性。