电气自动化控制中人工智能技术的应用探讨

摘 要：本文首先对人工智能技术进行了简单介绍，之后对当前人工智能在电气控制中主要的应用领域进行了介绍，最后结合当前技术水平和发展趋势，对人工智能在电气自动化技术控制发展前景进行了展望。

关键词：电气自动化；人工智能；应用分析；发展前景

在各类机械结构和电子电路日益复杂的今天，传统的控制技术在面对现代复杂电气控制系统中的不确定性和实时性要求时，已经逐渐表现出颓势。为此，自动控制技术开始广泛的应用于电气自动化之中，传统自动控制主要是通过在控制中的引入反馈机制来实现，其对控制输入量有较高的要求，受控对象环境因素对控制器工作效果影响很大。针对传统控制技术的弊病结合人工智能算法的迅猛发展，人工智能技术开始广泛地与电气控制技术结合起来。

一、人工智能简介

人工智能（Artificial Intelligence）是计算机科学的一个分支，其主要是研究如何使计算机模拟人的思维过程和行为方式，其本质是基于“统计学”，“信息论”以及“控制学”一门综合学科，目前人工智能算法主要以神经网络、贝叶斯网络和遗传算法为主，通过将人工智能算法运用到电气设备自动化控制过程之中，可以开发出具有自适应能力的控制设备，进而大幅度减少人力资源的消耗，结合通信技术和网络技术的发展，操作人员可以实现在远端的设备状态监控。同时将传统控制技术和人工智能技术结合起来，将优化算法应用到在设备控制的参数调节上，可以大大改善控制设备的控制性能。在误差控制，响应时间方面，人工智能与人相比依然占据很大优势。当前工程系统结构日益复杂，逐渐向高维度，多耦合方向发展，传统的控制算法已经难以满足工程中复杂性和实时性要求，而人工智能可以感知周边复杂环境，具有极强的适应能力。

二、人工智能在电气自动化控制中的主要应用及优点分析

人工智能目前在电气自动化控制的应用主要集中在独立运行完成设备自动控制，对设备进行快速故障诊断及类型判别和与传统控制系统结合进行设备参数整定三个方面。

（一）人工智能独立运用进行设备自动控制

在人工智能迅速发展的今天，基于人工智能的电气控制设备逐渐出现，以短路器和低压开关为例，目前发展的开关分体式智能断路器中融合了网络信息、传感和测量、智能控制系统等技术，将其应用到低压成套开关设备中，能够极大提升传统低压成套开关设备的性能。同时，通过大量的数据学习之后得到的神经网络控制结构，其控制精度和响应速度已经超过了传统的控制方法，同时智能控制算法具有通用性和可移植性，对外界环境波动具有比较强的抗干扰能力。

（二）进行设备故障诊断

由于电气控制设备内部的电路及机械结构越来越复杂，传统的基于经验的故障诊断方法面对包含有数百个甚至上千个集成电路的受控对象时障的分析和诊断越来越困难，而且故障之间往往会存在耦合的现象。而人工智能系统可以通过传感器实时地获取的电路运行工作状态数据，之后将其传输给控制计算机，计算机在分析数据之后，判断设备工作是否异常故障快速地生成控制指令并传输给执行机构。保证系统可以在设备发生故障后，及时切断其与整个电力系统之间的电气连接，阻断故障的传播路径，增强电网运行的健壮性。同时及时地将故障设备信息发送给设备的维修保障人员，提高故障处理时效性。针对故障检测技术中各类数据流量巨大的特点，目前电力设备的故障检测正在逐步向信息化网络化发展，借助网络，设备检测与预警范围进一步扩大，数据及指令传输效率大大提高。。

（三）进行设备的控制参数整定

工业控制中常用到一些经典的控制算法，在整定PID控制器参数时，可以根据控制器的参数与系统动态性能和稳态性能之间的定性关系，用实验的方法来调节控制器的参数。有经验的调试人员一般可以较快地得到较为满意的调试结果。但对于一些工作环境急剧变化的电气控制设备中，比例（P）、积分（I）和微分（D）这三个参数整定起来就十分困难，而且系统的适应性和鲁棒性，控制的实时性和稳态误差都会受到影响，为此可以将人工智能优化算法融入到传统的PID控制算法之中，利用智能算法快速寻优的能力，实时获得最优的PID算法参数。

三、电气自动化控制与人工智能结合的发展方向与研究热点

随着PLC技术的成熟，自动控制系统正在向小型化，集成化方向发展，未来的电气控制设备中可能会存在不止一个智能核心，如何使这些智能芯片有机结合发挥最优的控制效果，是一个重要的研究方向。

伴随着网络技术的不断进步，未来的智能控制系统将会进一步突破原有空间的限制，在物联网广泛应用的今天，在未来操作人员可以做到足部出户，就实现设备的控制和维修工作。但这一切都依赖于数据传输的实时性和准确性，所以如何解决自动控制设备与人协同配合，保证沟通网络的高效畅通，也是电气自动化控制未来重要的发展研究热点。

四、结语

当前，智能控制是未来电气控制的重要基础，它在节约成本的同时提高了效率，相关从业人员要积极学习人工智能相关理论，探索人工智能与电气自动控制的融合方法，更好地将智能技术应用到控制中去，实现自动控制技术发展的突破。

参考文献

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[3]张卓，贾晨辉.基于人工智能与改进PID的纠偏算法的研究[J].机床与液压，2011，39（05）：56-58.

作者简介

赵天熠（1989—），性別：男，民族：汉，籍贯：天津，单位：天津市市政工程设计研究院。

（作者单位：天津市市政工程设计研究院）