1人工智能理论
“人工智能”这一概念是于20世纪50年代被提出,涉及计算机、数学、哲学、心理学及控制论等多种学科,主要是用来模拟、扩展及延伸人的智能,赋予机器系统与人类相媲美的智慧,完成人体不能达到或人类所需的工作。智能化技术通过对智能本质的阐述,使机器拥有了与人类类似的智能,其代表成果有语言图像识别系统、专家系统及机器人等。电气工程是当今高科领域的核心学科之一,在人类生产生活中必不可少,于其密切相关的系统运行、自动化控制、计算机应用及信息处理等功能方面,智能化技术均有涉及。相比于人类最为精密的大脑,人工智能却不那么完美,它仅能利用计算机编程模拟人类大脑,完成信息收集、分析、处理及反馈等程序。但这依然促进了电气工程自动化控制的发展,有效节约了人力资源,更能保障了工作人员的生命安全,提升了工作效率。
2智能化控制的优点
人工智能的种类不同,其控制方法也不同。为更好地理解分类总体,便于控制策略系统开发,均可将神经网络、模糊逻辑与遗传算法等看做非线性函数的近似器,而一般函数估计器并不具备此类优势。对动态方程进行精确掌握控制较为困难,像非线性及参数变化等在控制设计时不确定因素较多。根据鲁棒性能、下降时间与响应时间等的不同,智能化控制器在设计控制对象模型时就可通过自身适当调整来提高其性能,比如下降时间因素,模糊逻辑控制要比最优秀PID控制器快4倍多;而在上升时间因素方面,它也要比PID控制器高出2倍以上。这都是普通控制所达不到的。与普通控制器相比,即使没有专家系统指导,智能化控制器依然能应用相应的数据来完成设计,也可通过语言及信息等其他方法来完成设计,并且在调节方面,智能化控制器更易调节。智能化控制器具有很强的一致性,当输入未知数据时,可实施有效估计,其估计效率很高,对于驱动器所产生的影响可忽略不计。智能化控制器还能解决一般方法无法解决的问题,由于普通神经控制器中的学习算法、拓扑结构等已定型,需要很长时间来计算,应用效果也不是很理想,而运用智能化控制器就有效解决了这些难题,可以提高学习算法的速度。在新数据信息方面,智能化控制器具有良好适应性,扩展修改很容易,抗干扰能力也更强,价格实惠,尤其是最小配置的应用实现。
3智能化技术及其应用
3.1模糊逻辑及其控制应用
电气工程的自动化控制系统中含有较多的模糊控制器,它效的代替了PID控制器,并可用于其他任务。模糊控制器由英国的阿伯丁大学开发,常应用于各类数字动态的传动系统里。模糊逻辑的控制应用主要有M型与S型两种,目前仅有M型控制器用在调速控制当中。这两种控制器均有规则库,可称为ifthem的模糊规则集。S型控制器的规则为ifX是G,且Y是H,则W=(fX,Y),其中G与H为模糊集。M型控制器主要由模糊化、推理机、知识库与反模糊化所构成,模糊化主要用来实现变量的量化、测量与模糊化,其隶属函数具有很多形式;推理机为模糊控制器关键部分,可模仿人类对模糊控制行为进行决策与推理;而知识库主要是由语言控制的规则库与数据库所构成,规则库开发方式为:将专家知识与经历放于控制及应用目标上,建设操作器控制的行动,在建模过程当中,应用模糊控制器与神经网络的推理机来操作;反模糊化主要用来量化与反模糊化,包括中间平均技术与最大化的反模糊化等技术。
3.2神经网络及其控制应用
在电气工程的驱动系统与交流电机等的诊断监测中运用了神经网络,其中,神经网络的反向转波算法要比梯形控制法性能更好,它有效减短了定位时间,并且有效控制了非初始速度与负载转矩大范围的变化。神经网络系统结构为多层的前馈性,可运用常规的反向学习算法,在两个子系统里,其中一个系统经过机电系统参数可辨别控制转子的速度,另一系统经过电气动态参数辨别控制定子的电流。智能神经网络已在信号处理与模式识别上获得了广泛应用,因智能神经网络具有非线性一致的函数估计器,所以被有效应用于电气传动的控制领域,其优势前文已提及,即具有较强的一致性,不用被控系统的数学模型,抗噪音能力强。而且智能神经网络为并行结构,较为适合很多个传感器的输入应用,例如用于诊断系统及条件监控中可使其决策可靠性得到加强。神经网络常用学习技术为误差反向的传播技术,当网络含有足够多的隐藏结点、隐藏层与激励函数时,网络神经仅能实现所需映射,而对最优隐藏结点、层数及激励函数等进行选择的问题,一般是通过尝试法来解决的。反向传播的算法为最快的下降法,结点误差反馈到网络可用来调整权重,应用反向传播技术可快速得到非线性函数的近似值,对网络结点具有较大影响。
3.3优化设计与故障诊断
电气工程中的电气设备设计是项复杂工作,需要应用到电磁场、电路及电机等有关学科理论知识,也需要运用经验实践知识。原来的气工程产品设计一般是运用实验方法与经验手工方法,其所得方案并不是最优化的。可随着计算机技术的发展,设计已由手工方法转变为CAD设计,有效的减短了产品的开发周期,在此基础上引进智能化技术,使其设计质量与效率得到了更大提高。为进一步优化电气设计,当前尝试在电气工程中应用专家系统,不过专家系统仍处于研究阶段,其实际应用尚需努力。如果应用到电力系统故障识别和自检自动恢复设计中,将有效帮助运维人员和检修人员对设备的监测、监测及故障处理的效率。这需要收集、整理运行设备的正常、故障等数据,还要结合工作人员的经验与工作特点。由于电力设备大多运行多年,数据庞大,收录量巨大,而多年工作人员的经验效率优劣混杂、工作特点侧重点不同,这都需要甄别精选,对于实现带来了很大的困难。不过我国的沈阳工业大学已研究了永磁同步的电动机专家系统,其他院校也都在积极开发设计专家系统,并获得了一定成效。智能化技术在优化设计方面的应用还体现在遗传算法上,遗传算法是种先进计算法,其计算精度高,在电气工程中十分常用,故作用不可忽视。在电气工程中,故障和它的征兆间具有错综复杂的关系,具有非线性与不确定的特点,应用智能化技术恰好发挥了它的优势。电气设备的故障诊断中应用的技术有神经网络、逻辑模糊与专家系统,在变压器、电动机与发电机等的故障诊断中,智能化诊断技术均得到了较为广泛的应用。
3.4PLC技术的应用
随着科学技术的发展,电力生产要求也越来越高,如许多变电站用的继电控制器都被PLC技术所代替。用PLC系统可实现一次设备的可靠控制(如断路器的分合闸,自动分闸,重合闸等),简化二次设备的设计接线(如独立公共端,集中信号等)这大大提高操作人员和检修人员的工作效率和安全性。变电站采用PLC装置的备用电源自动投入装置,实现自动投切功能,且实物元件被软继电器所取代,更提高了供电系统的安全可靠性。
4结语
电气工程作为人类生产生活的重要组成部分,其生产自动化程度直接关系着人员的工作效率与安全性。在日剧烈激烈的市场竞争下,应用智能化技术实现电气工程自动化控制,不仅能有效提高企业自身经济效益与竞争实力,还能将作业人员从繁重危险的劳作中解救出来,推动整体社会生产力前进的步伐。
参考文献:
[1]和合霞.电气工程自动化控制中智能化技术的应用[J].科技致富向导,2013(29).