人工智能在自动化控制领域的应用特征分析

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu_mi
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  摘要:人工智能在自动化控制领域的应用由来已久,本文首先针对人工智能的概念与特征展开必要的分析,而后进一步在此基础之上,就其在电气自动化控制领域中的主要应用形态展开讨论,对于加深对于此种应用的认知有着一定的积极意义。
  关键字:人工智能;自动化;控制;应用
  信息时代的背景之下,数字技术飞速发展,人工智能看似距离我们的生产生活都还很遥远,实际上早已经从细枝末节之处展开了全面的入侵。在电气自动化控制领域,对于人工智能的需求尤其突出,这也成为该技术在自动化控制领域实现了长足发展的一个重要助力。自动化控制发展的核心在于,在一定程度上代替人工展开工作,但是这种代替仅仅是一种程度上的描述,当对应的条件形成的时候,就会通过自动化系统触发另一类相关动作,从而实现对电气设备的有效控制。但是工业的发展,设备日渐复杂,曾经对于设备控制是面向一台设备,而时至今日,已经开始呈现出设备集成化的特征。多台设备组成的群落内部,想要实现有效的控制,曾经的自动化已经开始有些力不从心,对应的人工智能,也正是在这个关键时期登上历史舞台。
  一、人工智能的概念与特征
  从概念的角度看,人工智能(AI,Artificial Intelligence)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。作为一个计算机科学的重要分支,人工智能将机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等内容都纳入到研究范围之内。从根本上说,人工智能是力图让计算机能够像人一样思考,从而实现对于现实状况的更为综合的理解,从而做出最为合理的决策。落实在自动化控制领域中,就是要让计算机在一定程度上能够代替工作人员对诸多设备展开控制,当然这个一定程度,是要比单纯的自动化控制更进一步的。
  从人工智能发展的角度看,这一概念的提出可以追溯到上个世纪50年代,并且几乎与人工智能的出现和发展同步,其应用就与自动化控制联系在了一起。时至今日,人工智能在该领域的应用,已经形成了比较稳定的几个方面重点特征。首先,人工智能让自动化系统得以有效应对更多可变参数的调整。最初没有人工智能技术参与的自动化技术,控制器的设置往往需要根据控制对象的模型来进行设计,模型的创建也会因此受到诸多不确定因素的影响。而有了人工智能技术的支持之后,对象模型就不再是左右自动化控制工作的基本点,冲破了这一限制,对应的操作也更加灵活,适用性因此得到的大大提升。其次,人工智能的参与,使得自动化控制的性能有了质的飞跃,参数成为实现性能调整的重要手柄,包括模糊逻辑控制器在内的诸多控制系统,成为有效提升自动化控制的重要武器。这种改进使得曾经的最优控制器远远被甩在后面,曾经的反应速度一再被超越,工作效率和整体性能也不断因此提升。除此以外,操作性能不断优化,人工智能参与之下,对自动控制系统本身进行调节的难度得到了有效的降低,对应的专业人员也不需要具备专业的知识,只需要比较简单的必要培训即可上岗。最后,对于人工智能参与之下的自动化控制系统而言,良好的一致性,从另一个侧面成为自动化控制系统的新优势。传统控制方式虽然锁定对应的对象并且也能够实现良好的控制,但是一致性一直成为一个突出问题。在人工智能技术的支持之下,不仅仅能实现对某个单一对象的控制,对其他对象也能够实现很好地控制,因此整个系统不需要因为对象的变迁而不断展开对控制过程本身的重新设计,大大简化控制器使用的同时,也有效提升了一致性。
  二、人工智能在电气自动化控制领域中的应用
  在电气自动化控制领域之中,人工智能的应用日渐广泛,技术的不断更迭和功能的逐步丰富,推动着其应用也不断深入。从面相电气设备的日常控制和操作,一直到故障诊断等多个环节,都有人工智能的参与。
  对于人工高智能的应用,首先其在电气自动化控制过程中表现在三个主要方面。即模糊控制、专家系统控制以及神经网络控制。其中模糊控制是当前人工智能在该领域运用最为成熟和简单的体系,也最为常见。所谓模糊控制,就是运用模糊语言变量、模糊推理等相关原理,辅助以一定的专家经验,采用计算机信息与指令来构建传输反馈通道,控制被控制对象,实现整个电气系统的控制过程。在这一方面,通常直流和交流传动就可以对模糊控制在电气传动中的控制进行落实,对应的软件系统也比较成熟,诸如Mamdani、Sugeno 等软件都十分便捷,其中前者属于直流传动控制方式,而后者则更多用于交流传动。
  对于专家控制系统,则是一种将专家的知识和经验作为理论基础,并且在此之上进一步发展出人工智能体系的形态,其在电气自动化领域的应用,主要是以控制理论技术与专家系统理论相结合为手段,实现经验模拟下的综合控制。由于基于充足的专家知识,因此此类控制系统能够展开有效的事前分析,并且依据对应的工作环境来对参数进行确定。在整个控制的过程中,专家系统首先要对各个方面的信息进行获取和处理,而后进一步通过对应专家系统来对这些信息展开推理,通过调整参数来适应不同的工作环境,继而做出相应的推断和决策。此种控制系统具有良好的适应性,灵活度也基本可以满足要求,事前信息分析的方式也能够有效提升运行效率,对于整个设备控制过程中的安全和稳定性的提升同样有着不容忽视的积极作用。
  而对于神经网络控制工作方式而言,其主要是针对人类大脑神经元的活动进行模拟,来建立的一种神经控制模型。在这样的模型框架之下,是将电气自动化设备的网络神经与人类大脑的神经元进行对比并且实现模拟,因此在实际对于设备网络神经建模的时候,也是根据人类大脑神经元展开模擬建模的。神经网络的应用,目前还不算普遍,其发展也并未达到巅峰,距离成熟仍然有距离。但是就其发展状况而言,其在未来的空间不可估量,必然会成为人工智能技术在电气自动化控制中研究的方向之一。
  除此以外,人工智能在当前的自动化控制领域中,还有一个不容忽视的应用方面,即在于故障诊断。设备故障作为电气体系中不能避免的一个问题,同样也成为人工智能发挥作用的一个重点所在。传统的设备故障诊断方法相对而言比较繁琐复杂,时间长且工作效率有限,在面对一些结构相对复杂的大型设备的时候尤其不适用。但是通过人工智能技术的接入,就可以对设备的运行状态、数据资料进行归集整理,并且展开进一步的分析和检测,通过这些数据来确定出设备的运行状态,在故障发生之前就展开对应的控制。极大地缩短了故障定位和诊断的时间,对于提升系统可靠性有着不容忽视的积极意义。
  三、结论
  人工智能的出现和应用,是技术发展的必然,但同时也是实际工作中应用需求的使然。通过在电气自动化控制中应用人工智能技术,改变传统的电气控制模式,不仅实现了系统运行效率和精度的提高和优化,更反过来推动社会产业的发展和转型,体现出人工智能技术的巨大应用价值。而这一应用,必然会在未来不断深入和优化,焕发出愈加强大的生命力。
  参考文献:
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