电气工程自动化控制中人工智能应用站

摘要: 本文介绍了人工智能应用的概念，分析了人工智能控制器的优点，提出了人工只能在电气工程自动化控制中的应用。
关键词:电气工程；自动化控制；智能化技术；应用
Abstract: This paper introduces the concept of the artificial intelligence application, analyzes its advantage, and puts forward the artificial intelligence application in the electrical engineering automation control.
Key words: electrical engineering; automatic control; intelligent technology; application
2095-2104（2012）
社会的进步和人类的长寿要求生产力更加发达,要求人类的经济生活更加智能化,以节省宝贵的人类时间去做其它有益的事情。电气自动化控制领域的革新需要人工智能的大力支持,而人工智能在自动化控制方面的优势在这个领域也确实能够得到极大的发挥。促进自动化控制的发展进步,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。人工智能主要包括思维能力、行为能力和感知能力三个方面。人工智能指的是人类制作的机器所表达出来的智能,体现了自动化的特征。因此智能化技术在电气工程自动化控制中可以发挥最大的效用,促进电气的优化设计、诊断故障和智能控制等。

1 人工智能的概念

人工智能的概念在1956年首次提出之后,在研究领域得到了飞速的发展,逐渐形成了一套以计算机为主,包含了自动化、控制论、信息论、生物学、仿生学、心理学、语言学、数理逻辑、哲学和医学的一门综合性的科学。在人工智能领域,使机器拥有与人类智能过程相类似的系统,能够胜任人类智能所能完成的工作。人工智能理论是开发、研究如何延伸、模拟人的智能的理论。作为新兴的计算机科学的一个分支,人工智能技术解释了智能的实质,并在此基础上生产出一种与人类智能有相类似反应的智能机器。在此领域的研究主要包括:图像识别、语言识别、机器人、专家系统和自然语言处理等系统。电气工程主要是研究和电气工程有关的自动控制、系统运行、信息处理、电子电气技术、研制开发、信息处理和计算机与电子应用等。随着科学技术的不断发展,计算机技术已经开始应用在我们生活的每个方面。飞速发展的计算机编程技术加快了传播、自动化运输和传播的发展。人类大脑作为最精密的仪器,计算机编程也只能模仿其对信息进行分析、处理、交换、收集和回馈,所以对人类大脑技能的模仿会促进电气工程自动化的发展。电气自动化控制在增强交换、生产、分配和流通方面有重要的作用,实现电气工程的自动化,会降低人力资本的投入,使运作的效率不断提高。

2 人工智能控制器的优点

针对不同的人工智能控制,需要使用不同的方法进行讨论。但是一些人工智能控制器,例如:模糊神经、模糊、遗传算法和神经都是一种类非线形的函数近似器。采取这种的分类有利于对总体的了解,同时会促进对控制策略的综合性开发。上述的人工智能函数近似器具有常规的函数估计器所不具备的优势。首先,在很多情况中,精确的掌握控制对象的动态方程是很复杂的,因此控制器在设计实际控制对象的模型时,往往会产生很多不确定的因素,例如:非线性时、参数变化等,这新信息通常无法掌握。而人工智能控制器在设计的时候可以不需要控制对象的模型。依据下降时间、鲁棒性和响应时间的不同,人工智能控制器通过适当的调整可以提高自身的性能。例如:在下降时间方面,模糊逻辑控制器比最优秀的PID控制器要快4倍。在上升时间方面,模糊逻辑控制器比最优秀的PID控制器要快2倍。与古典控制器相比,人工智能控制器具有更容易调节的特征。即使缺乏专家的现场指导,人工智能控制器也能够使用响应数据来进行设计。还可以通过相应信息、运用语言等方式来进行设计。人工智能控制器具有很强的一致性,输入陌生的数据就能够产生很高的估计,可以忽略驱动器对它产生的影响。对于某些控制对象来说,虽然暂时没有采用人工智能控制器也可以产生良好的效果,但是对其他的控制对象来说,不一定会产生相似的良好效果,因此在设计上必须坚持具体问题具体分析的原则。在反模糊化和模糊化的过程之中,如果采用规则库、隶属函数和适应模糊神经控制器,能够精确的进行实时确定。在实现这个成果的众多方法之中,只有通过系统技术的使用才能得到稳定的解,配合简单的拓扑的结构配置,能够实现迅速的自学习和快速收敛。

3 人工智能在电气自动化中的应用

人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能完成的复杂的工作,电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行。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将会大有作为,电气自动化控制也需要人工智能的参与。
随着人工智能技术的不断发展,很多研究人员展开了针对人工智能在电气工程自动化控制方面的研究,例如:应该如何将人工智能系统应用于故障的诊断和预测、电气产品设计优化和保护与控制等领域。在优化设计方面,设计电气设备是很繁琐的工作。它需要对电磁场、电路、电器电机等学科的知识综合性的运用,同时还要使用以往设计中的经验。设计以往的产品时,通常是在根据经验和实验的基础上,通过手工的方式开展的。这样的设计过程很难取得最优的设计方案。电气产品的设计随着计算机技术的发展,逐渐由手工设计向计算机辅助设计不断转变,使开发产品的周期大大减少。尤其是在引进了人工智能技术之后,更加促进了CAD技术的发展,大大提高了设计产品的质量和效率。人工智能技术在电气设计方面的应用主要包括专家系统和遗传算法。其中的遗传算法是一种优化的先进算法,在产品的设计优化上有举足轻重的作用。因此电气产品的人工智能化设计很多都采用了这种方式进行优化。电气设备的故障征兆和故障之间有着很多必然和偶然的关系,具有非线性、不确定性的特点,它的优势能够通过人工智能的方式得到最大的发挥。人工智能技术在电气设备诊断故障方面的应用主要由:专家系统、模糊逻辑和神经网络等。在电力系统之中,变压器因为重要的地位而受到很多研究者的关注。目前诊断变压器故障的常用方法主要是分析变压器油中分解出来的气体,通过这种气体分析找出变压器的故障范围。同时在电动机和发电机等方面,人工智能诊断故障技术也有了长足的发展。
4 总结
人工智能理论是开发、研究如何延伸、模拟人的智能的理论。作为新兴的计算机科学的一个分支,人工智能技术解释了智能的实质,并在此基础上生产出一种与人类智能有相类似反应的智能机器。人工智

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能的研究主要包括:图像识别、语言识别、机器人、专家系统和自然语言处理等系统。电气工程主要是研究和电气工程有关的自动控制、系统运行、信息处理、电子电气技术、研制开发、信息处理和计算机与电子应用等领域。人工智能主要体现在逻辑推理、问题求解、理解自然语言、证明定理、专家系统、设计自动程序和机器人学等方面。因此智能化技术在电气工程自动化控制中可以发挥最大的效用,促进电气的优化设计、诊断故障和智能控制等。
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