智能化技术在电气工程自动化控制中的应用

2016-08-04甘国平

大科技 2016年20期

关键词：电气工程电气智能化

甘国平

（重庆江东机械有限责任公司重庆万州 404020）

智能化技术在电气工程自动化控制中的应用

甘国平

（重庆江东机械有限责任公司重庆万州 404020）

在电力系统中，电气工程的自动化控制对于电力系统的运行效果、运行质量而言，存在直接的影响作用。为了进一步推动电气工程的稳定发展，提高电气工程自动化控制效率，智能化技术在其中得到了有效应用，本文对此进行了探讨，以供参考。

智能化技术；电气工程；自动化控制

1 引言

智能技术主要是通过计算机科学、电子机械学等学科方法，在现实控制系统中得到了广泛的应用，在打破传统控制系统的同时，降低了对于控制时间、空间的限制，使无人、远程、自动化控制得以实现，有效拓展了电气工程自动化控制的发展，展示了智能化技术的优越性，为智能化技术的应用创造了有利条件。

2 智能化技术在电气工程概述

2.1 理论基础

智能化技术的使用，通常具备较强的综合性，其运用的理论基础主要包括了控制学、语言学、信息学等多个学科。智能化技术是一种新型高科技技术，它把人工智能理论融入计算机技术中进行开展工作，它还可以通过研究使机器人有人工智能，使其进行一些危险的工作。

如果将该技术应用于电气工程自动化控制领域，该技术中往往还使用到电子电气技术、信息的收集与处理。智能化技术是计算机技术运用发展的一个分支，随着电气工程的迅速发展，智能化技术在电气工程中应用越来越普遍，并在电气工程自动化控制中取得一定成就。同时，智能技术在电气工程自动化控制中的引用，降低了电气工程的成本，促进电气工程的发展，为电气工程的全面发展提供保障，完成对人力资源的科学合理配置。

2.2 应用特征

我国电气自动化技术发展越来越快，甚至已经达到国际先进的技术水平，控制器的发展也基本实现智能化，突出体现在以下几个方面：

2.2.1 操作无人化

控制器的智能化技术，主要是通过对其鲁棒性的变化、响应时间的控制分析，实现对于整个系统的调节，无需或者仅仅需要极少数人工劳动，大大缩短了系统调节时间，提高了工作效率。同时，智能化技术可以实现对电气设备的远距离控制，这种远距离操纵技术在一定程度上实现了电气工程操作上的无人化。

2.2.2 无需进行模型控制

相较于传统的控制器而言，智能化控制器有着最为显著的优势：自动化的控制器的紧密系数在过去的基础上有了很大程度的提高，能够将控制对象模型设计的部分直接删除，避免出现无法预测控制对象的模型设计以及评估结果的情况。

2.2.3 具有一致性

智能化控制器都能凭借相关的处理器进行精确的评估，每个控制器的控制对象的变更性很强，实际的控制效果也不尽相同。智能化技术在今后的发展研究当中更应该重视其不足的方面，根据实际情况对不同对象进行分析探究，实现智能化控制器的真正意义上的突破。

3 电气自动化控制智能化设计

在电气智能化系统中，电气控制系统主要包含了环境控制系统、计算机控制系统，只有对这两个系统进行完善，才可以使得控制真正地实现智能。

3.1 智能化建筑照明、温度控制系统

环境控制是智能化控制的重要特征之一，主要要包含了温度控制系统和照明控制系统两个方面，其中照明控制系统主要是由周边灯、境灯、遮光设备、工作灯等控制电气构成，在设计电气控制系统时，要注意合理设计时间控制、光控控制和声控控制，达到环保节能、合理运用的目的。在温度控制系统中，通风设备和守调是主要的设计系统，从而构成一个一致的温度控制系统，通过和照明系统结合起来，保证生活环境和工作环境的节能型和舒适性。

3.2 设计计算机系统

在进行智能化系统设计的过程中，需要对计算机系统的设计进行考虑，在初期设计时，要对系统的电源、环境系统、安全系统、通讯系统等进行审核，并建立出具体的控制需求，从而达到合理配置和设计计算机系统的目的，保证电气工程系统处于良好的智能水平上。

3.3 自动化控制系统的安装

在系统工程施工的过程中，电气自动化设计可以利用计算机系统、通信技术、仪表设备等，以达到实时监控系统内部用电情况的目的，全面实现对于控制系统内部机电运行情况的监控，提高电气设备的用电安全系数和管理效率，一般情况下，电气自动化监控系统主要由现场控制器、监控主机、通信网络、仪表等构成，在工作的过程中，为了达到自动化控制和管理用电设备的目的，要保征相关组成部分工作的协调性。

4 智能化技术在电气自动化控制中的具体应用

4.1 智能控制

在实际应用过程中，智能化自动控制系统省却了一些控制对象的模型，有效的避免了问题出现，提高了控制器的控制性能。另一方面，还能借助鲁棒性变化等因素，实现对自动化系统自我调节，保证了各个电器设备的正常运行。同时，智能化技术的应用，能够通过相关的参数，实现对设备的控制，所以，减少对专业工作人员的需求。

在实际的参数控制过程中，不同的控制效果主要是由于不同的控制对象所决定的。在实际的运行过程中，尽管控制器并为针对控制对象的异动，采取相应的调整行动，但仍然能够到达良好的控制效果，主要是因为控制对象自身会发生变化，从而达到预想的控制效果。所以，在实际的控制过程中，相关设计工作人员要按照具体的设计原则进行设计，保证其合理性，才能保证良好的控制精确度。

4.2 优化设计

在自动化控制运行中，电气设备的设计对其有重要影响。电气设备的设计是非常复杂的，它要求设计人员有丰富的综合学科知识及学科的综合运用能力，要对电气、电路等学科有丰富的认知，还要有丰富的实践经验。现在的设计是在利用计算机辅助软件及CAD技术的基础进行设计的，提高了设计质量，缩短了设计时间，有很强的先进性，在某种程度上优化了设计。

4.3 在诊断故障中的应用

在电气工程的机械作业过程中，由于机械陈旧或维修不及时等原因，引起的电气工程故障，这时智能化系统技术的应用利用系统中的遥感系统和定位系统在故障发生之前先行对机械运行的状态及数据参数的变化情况及时的通过计算机系统展现出来，及时发现异常，立刻对机械设备进行故障诊断，使机械故障点及时得到维修和维护。利用智能化技术中的定位系统能够对异常部位进行精准的定位，使电气工程维修人员及时准确的对故障部位进行排查与维修。由此可见智能化技术在电气工程自动化控制中应用能及时有效的对故障进行发现排查，避免了因故障造成的损失，大幅度的提高了电气工程工作效率。

4.4 PLC的应用分析

所谓PLC指的是编程逻辑控制器，在实际的应用它主要体现在电力系统自动化方面。例如：在火电工作中一些相关的辅助工作都是通过相应的开关进行控制，随着科技的不断发展，传统的复杂开关都已经被PLC所取代，PLC的应用，不仅有效的实现了对相关的工艺流程的控制，还实现了火电工作的整体协调性，有效的提高了生产效率。由于PLC的不断应用并且已经取得了良好的效果，它已经取代了实物原件，有效的提高了整个系统运行的安全性，同时，还实现了供电系统的自动切换，保证了供电系统的精准度。

4.5 神经网络系统

神经网络系统中，通常包括了两个子系统：一个需要借电气内部动态参数，对定子电流进行分析与辨认；另一个子系统则借机电系统参数对转子速度进行分析与辨认。神经网络中的构造往往含有多层，并且每一层构造都具有前馈性，因此神经系统更偏向于运用反向学习算法。为了使神经网络得以长久安全运行，需具备以下三个条件：①智能神经网络中含有大量的激励函数；②智能神经函数内含有隐藏层；③智能神经网络中含有隐藏节点，如BP网络模型（如图1所示）。工作人员在选择激励函数和最优隐藏节点以及层数时，可使用尝试法选择。工作人员可以通过反向转波算法，实现网络的优化，以便神经网络得以长久安全且流畅地运行。

图1 BP网络模型的拓扑结构图

4.6 模糊逻辑控制

应用于电气工程的模糊控制器，实现了电气化设备的自动化控制，并代替了原有的传统PID控制器。模糊控制器往往应用于数字动态触动系统中。现今模糊逻辑控制应用分为M型与S型两种。上述两种模糊逻辑控制在具体的应用过程中，M型控制器是唯一可以实施调速控制的控制器。无论是M型还是S型控制器，其本身具有规则库。控制器的规则库被人们统称为if then模糊规则集。模糊集分G与H，其中if为G，Y为H，那么此时可得W＝（fX，Y）。按照该运行规则运行的控制器便是S型控制器。推理机、非模糊化以及模糊化等安装部件则是M型控制器的重要组成部分。其中推理机是M型控制器中必不可少的部分，当模糊控制出现在设备管理过程中时，推理机便会根据当前状况进行判断处理。上述两种控制器的知识库有两部分，分别为语言控制的规则库和数据库。规则库本身具有拓宽方式，工作人员在建模过程中运用模糊控制器中的推理机，同时借助神经网络中的推理机实施操作，以便对电气设备进行有效控制。如模糊控制在DC/DC变换器中的应用（如图2所示）。模糊化具有多种不同的表现形式，可以使工作人员有效地测量、量化以及模糊化变量。模糊逻辑在电气工程自动化中的运用与操作能够促进我国电气工程行业的发展与进步。