信息化背景下人工智能技术在电气自动化控制中的应用

罗建 刘红

引言

进入信息时代之后，计算机相关技术在各行各业中的应用都让生产力得到了前所未有的提升，在很大程度上推动了经济的发展，改善了人们的生活。尤其在我国工业化水平越来越高的当下，电气自动化技术和人工智能技术的结合，已经深刻改变了产业生态，大幅提高了生产效率。电气自动化生活领域中的工作人员一定要有充分的认识，顺应时代的发展，让人工智能技术和产业产生充分的融合。

一、人工智能技术及在电气自动化中的常见应用

人工智能技术主要是通过模拟、延伸和扩展人的智能理论、经验和方法来加以应用的一门技术。作为计算机科学的一门分支，人工智能技术在机器人、图像识别、语音识别等多个领域都发挥着重要作用[1]。经过近几十年的实践和探索，人工智能技术已经日渐成熟，而且和人们的日常生活联系越来越紧密。这一技术主要是对人的思想和意识进行模拟，让计算机也可以像人一样进行推断和思考。如果这一技术在机械设备中得到应用，能够更好地节省资源，节省人力资源成本。同时，在一些危险环境中，更多地应用人工智能技术就等于更大幅度减少人员的安全风险。举例来说，电气设备通过与人工智能技术进行融合，在地震救援、矿难救援反恐救援等方面都发挥着重要作用。使用具有图像识别能力的机器人可以在地震废墟中对幸存人员进行施救，在提高了救援效率的同时，也极大减少了救援人员的安全风险。

人工智能技术在电气自动化控制中的应用很少受到客观因素的影响，因为机械设备对环境的适应性更强，和人类相比，具有更强的抗干扰、抗辐射能力，而且精细的机械化运作也能够极大地减少误差，提高效率，节约成本。另外，由于电气自动化系统在运行过程中会产生大量数据，通过人工智能技术的快速收集和分析，能够让工作人员的工作量大幅减少，同时更为准确地了解系统的运行状态。一种比较初级的人工智能自动化应用就是自动警报功能。当机械设备在运行过程中遇到故障等问题时，就可以通过自动警报系统发出提醒。然而在工业和机械水平越来越高的情况下，越来越多复杂的、精密的机械设备在生产中得到了应用。

二、人工智能技术在电气自动化应用中的优势

（一）节约人力成本

上文已经简单提及人工智能技术在电机自动化应用的一些优势，随着科学技术的进步，这些优势得到进一步放大，其中最凸显的优势就是能够大幅节约人力成本。传统的电气自动化控制系统中，要想让整个系统能够良好运行，需要指定不同的技术人员，对整个系统的不同模块或者子系统进行管理。一旦系统内部出现故障，需要指定的人员进行上报，再由专业人员对故障进行排除。这种对故障的响应模式效率较低，不光需要大量的人力支持，还会降低生产效率。在引入了人工智能技术之后，通过系统对机械设备的故障进行精确诊断，快速响应，让专业人员在第一时间收到反馈，以更快的速度排除故障，从而实现企业的人工成本大幅降低[2]。

（二）减少人为误差

不可否认的是，很多情况下，人为操作的误差要远高于人工智能。也正是出于这种原因，人工智能在电气自动化控制中的应用越来越广泛和深入。通过人工智能可以实现对设备更为精确的控制，让设备能够按照预先设定好的程序来运转，减少人为参与，从而实现限制误差。尤其对于一些规模比较大的电气系统来说，其在运转的过程中会产生大量的数据，在很多环节都需要进行人工操作。人工操作一旦产生误差，误差很有可能在系统内传播、放大，引发系统故障。而人工智能技术的引入就比较好地解决此类问题，在系统内部数据产生的同时，通过人工智能对数据进行检测，能够在数据错误发生的第一时间进行纠错，发出警报，避免错误进一步放大而引发更为严重的后果。

（三）对控制对象模型的依赖性较低

电气设备系统结构相当复杂，一些功能强大的系统内部不可控的因素更多，比如参数变化等。在使用传统的制器对这些因素进行控制时，在控制过程中得到精确的控制方程，而且传统的控制器是根据实际的控制对象来设计模型的，一旦控制对象发生变化，模型将不再适用，这就是导致控制效率低下的根本原因。如果重新设计模型，不光需要耗费更多的时间，还不能保证设计出来的模型误差控制在可接受的范围内，而使用人工智能技术就能够很好解决这一问题。这一技术的应用不需要针对控制对象进行模型设计，而是通过人工智能根据系统的实际情况作出自行判断，这样不仅节省了模型设计的成本，还降低了对控制对象模型的依赖，让电气自动化控制的效率得到提升。

（四）一致性更高

电气自动化控制是按照特定的程序来进行重复运行的，也正是这一特点，才能够保证产品的规范化，突出产品性能的一致性。这种一致性还体现在针对系统内部出现的扰动上，通过对这些变量因素进行控制，实现整个系统一致性的提升。不仅如此，在数据一致性上，人工智能技术的优势也非常突出。因为在电气自动化系统中，无论是现有的数据还是未来会新增的数据，都不可避免地需要进行修改，而使用人工智能技术就能够提升对数据操作的效率，让数据在存储和传输的过程中保持高度一致。

三、人工智能技术在电气自动化控制中的应用

（一）人工智能技术在直流传动中的应用

人工智能技术在直流传动中的应用主要体现在模糊逻辑控制和ANNS应用两方面。

Mamdani 和 Sugeno 型是主要的两类模糊控制器。而在这两种类型中，Mamdani模糊控制器的应用更加广泛。这两种控制器都有一个if-then控制模糊规则库，当其中的变量x是A时，则y=B，在这种情况下，Z=f（x，y）是 Sugeno型控制器的典型规则。Mamdani控制器主要由四个部分组成：输入变量、数据库和语言控制规则库、推理机和量化和反模糊化模块。

ANNS（人工神经网络）应用在近些年也得到了快速发展。由于其自身独特的数学特性，使其在电气传动控制中应用广泛。对客观环境适应能力较强，是人工神经网络在传动控制中应用的一大优势。另外，人工神经网络的是并行结构，在多传感器数据输入的情况下，也能进行很好的处理。比如，在对机械设备的故障进行诊断的过程中，通过并行数据分析，可以让诊断的准确性大幅提升。

（二）人工智能在交流传动中的应用

人工智能神经网络在交流传动中的应用也非常充分，而且借助常规反向传播算法，在电机控制中提升了效率。这一方法的应用依据是负载转矩和初始转速，在这两项都达到应用要求的情况下，能够非常准确地确定传动速度。不过在应用的过程中，需要让人工神经网络对三维图形映射进行重复学习，将人工智能的这一能力强化。和传统算法相比，这种将人工智能技术和传动技术结合在一起的系统更为高效，无论是定位还是测量都更加准确，大幅节约时间成本。通常情况下，这种系统有两个部分组成：辨识电气动态参数系统和辨识机电参数系统。前者用来对交流电进行控制，后者用来对速度进行控制。

（三）故障诊断

在工业化和信息化的当下，用于生产的任何一种系统都不可避免会出现故障，电气自动化系统也是如此。在人工智能技术应用不充分的过去，要想对系统内部的故障做出诊断，需要人工支持。而专业技术人员在对故障进行诊断的过程中，由于自身水平的差异，以及工作效率等各种因素的影响，会让故障诊断的结果变得更加不可控[3]。而在应用了人工智能技术之后，通过计算机的快速响应，能够在故障发生的第一时间通知相关人员，并根据预先设定好的程序对故障原因进行判断，并利用反馈功能和技术人员进行及时交互，极大地提升了故障诊断的准确性和故障排除工作的效率。以变压器为例，传统的故障诊断方式是对变压器进行拆解，然后对内部的元件进行检测，进而确定故障原因。这种模式耗费时间较长，而且由于过度依赖人工，误差也难以得到准确控制。最为关键的是，有可能给一线技术人员造成一定的安全风险，使用人工智能技术就将这一问题很好地解决[4]。

四、深化人工智能技术在电气自动化控制中应用的建议

（一）充分了解人工智能技术在电气自动化控制中的前沿应用

人工智能技术在电气自动化控制中的应用已经是不可逆转的形势，企业要想在未来的市场竞争中更具竞争力，引入人工智能技术是必要条件。作为企业的管理人员，一定要有长远发展的眼光，看清行业发展的方向，结合企业发展的实际情况，对人工智能技术进行了解。只有充分了解人工智能技术的优势，才能够意识到企业内部在电气自动化控制中的不足，引入人工智能补强短板。另外，还要及时和业内其他企业进行充分沟通，及时了解业内动态，以及其他企业在人工智能前沿应用上的实践[5]。

（二）为人工智能技术的深化应用创造条件

对于一些规模较小的企业来说，由于生产规模较小，生产流程相对简单，用人工智能技术含量更高的设备来对现有的设备进行替换难度较低。而对于一些规模较大的企业来说，要想提升整个电气自动化系统的人工智能技术水平，牵扯到的事项较多。要是想提升电气自动化控制的人工智能水平，提升总体效率，就一定要结合未来的发展需要，对现有的一些设备进行及时更换。另外，随着更多业务的开展，一定要充分考虑到人工智能技术的应用环境，在布局电气系统的初期，就为人工智能技术的应用预留足够的空间，这样不仅能够提升整个系统的人工智能水平，还能够为后期的系统调整创造条件[6]。

（三）对电气自动化控制流程进行简化

上文已经提到，传统的电气自动化控制流程相对复杂，高度依赖人工，无论是正常运转还是故障排除，效率都比较低。要想借助人工智能技术对整个系统的效率进行优化，必须要对自动化控制流程进行精简。比如，在经过专业分析之后，让技术人员负责整合相应环节，让该人员在传统的模式中负责的相对分散的功能节点由人工智能进行统一管理，这样不仅实现了系统结构的精简，还能够在整体上提升系统的运转效率。不过需要注意的是，在对系统进行精简之前，一定要妥善保存系统内部数据，以免精简之后数据丢失。除此之外，在对系统进行精简之后，一些内部功能可以通过人工智能技术进行远程操控，这种流程和系统结构的简化对于提升效率也是非常重要的。

结束语

人工智能对社会的影响越来越深入，越来越广泛，由于其强大的作用，以及在提升生产效率方面不可取代的地位，正在逐渐深入地推动各行各业发生改变，同时，人工智能技术的应用还使得生产成本大幅度降低，推动了整个行业的长远发展，也为自动化控制与其他行业的深入融合创造了更好的条件。业内人士一定要认识到人工智能技术对行业发展的重要意义，不断提升电气自动化控制中人工智能技术的应用水平。和电气自动化控制相关的企业管理人员也要有充分的认知，要敢于尝试，通过对企业内部自动化控制系统的调整和升级来为人工智能技术的应用创造空间，为企业的长远发展保驾护航。本文针对信息化北京下人工智能技术在电气自动化控制中的应用进行探讨，总结了几点应用优势，列举了几种实际应用，望有关人员能够积极参考，并结合业内的实际情况，进一步推动人工智能在自动化控制中的应用，为整个行业的发展贡献力量。