电气自动控制工程中智能化技术应用

时间：2024-05-04

刘皎丽

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿选煤厂山西省太原市 030205）

伴随着工业现代化的发展，电气工程自动化和智能化的需求显著增加，正是因为技术的不断进步，使得电气工程领域迎来了新的变革，尤其是自动化、智能化技术的广泛应用，使得电气工程自动控制逐步弥补了传统人工控制的弊端，无论是控制效率还是控制精度都大大提升。现阶段的智能化技术发展迅猛，已然被应用在电气自动控制工程中的方方面面，在电气系统内形成了新的控制模式，也有利于加快新型工业化发展道路，未来相关人员要加大智能化技术的研究和应用。

1 智能化技术概述

智能化技术是信息时代下的技术产物，其中融合了多种技术，计算机技术、精密传感技术、GPS定位技术等都是其中的代表性技术。当前的经济社会发展条件下，智能化技术的发展迅猛且逐步被广泛应用在了各个领域，作为集控制学、生物学和信息学等学科于一体的新型技术，智能化技术在当前的电气工程领域，已然成为了不可或缺的技术。随着智能技术应用范围的逐步扩大，市场上的智能化产品越来越多，产品性能和功能都明显提升，因此，智能化技术在生产生活领域的应用范围日渐扩大，如智能手机、智能家电等，都充分采用了智能化技术的内容。在智能化技术的支持下，各种产品的信息采集、传输和分析更为高效和便捷，使得各种的机器设备具有了人工智能的特点，即使是一些复杂的问题，也可以利用机器中的智能化模块来进行处理。

2 智能化技术在电气自动控制工程中的应用

2.1 电气优化设计

现阶段的电气工程构成中，其复杂性越来越突出，为保障其总体的控制设计质量，往往要保障电气设计的质量，经由科学的电气设计优化，可以有效提升电气自动控制的功能和水平，使得电气系统的运行更为可靠与安全。传统的电气优化设计中，因为为人工方式，整个优化工作完成往往需要非常长的时间，且为保障整体的设计质量和效率，往往需保障参与到电气优化设计中的全部人员都具有丰富的经验，掌握了多方面的专业知识和技能。而智能化技术在电气优化设计中，因为可以直接利用相应的智能化模块来完成设计工作，也就使得优化设计的效率和质量都得以提升，比如，对电气控制工程精密部分开展设计时，智能设计方式不仅使得在设计时的周期得以缩短，更提升了这部分的总体性能[4]。利用智能化技术开展优化设计时，中央处理单元为主要的处理中枢，经由实时的数据集收集，由中央处理单元来进行这部分数据的处理，开展有针对性的优化设计。

图1：人工智能设备控制流程图

2.2 电气故障诊断

现阶段的智能技术发展十分迅速，在电气工程领域，智能技术常常被应用于设备故障诊断上，而智能模块对各类故障的诊断主要是由模糊理论来完成的，在模糊理论下，对故障的精准识别与定位，有效提升了电气设备运行的可靠性。智能技术在电气设备故障诊断中的应用多用在发动机、变压器或者发电机等方面，在这类电气设备中的使用，也就对设备的维修工作起到了重要的指导作用。因为电气设备的运行环境比较复杂，在运行过程中，常常会由于内外部因素而引起各类的故障，故障的频繁发生给电气设备的安全使用造成了巨大的挑战，在智能模块辅助下，不仅可以快速进行故障类型的分析，更可以进行故障原因的分析和精准定位，在最短的时间内制定最佳的故障处理对策，恢复电气设备的正常使用。比如，以变压器为例，当变压器运行时出现了故障，传统的故障判定上，一般是由专业人员来进行油气的收集，经由对油气中气体成分的全面分析，才能够进行故障的判定，这种故障判定方式下，不仅会消耗比较长的时间，甚至外部因素还可能会影响判定结果的准确性，一旦出现失误，就会导致故障影响范围的扩大。而人工智能技术下，完全可以实现对故障的高效诊断，系统会自动将对应的诊断结果反馈出来，也是由智能模块来实现故障处理策略的制定的。

很多的电气工程中，为达到智能化控制的目标，一般会配备对应的模糊模拟器，由模糊模拟器来负责进行相应的数据采集、处理，进而来准确进行故障的判定。当下的电气工程领域，所采用的模拟控制器主要包含了S型和M型，在具体的应用中，M型能够实现对减速的有效控制，而S型与M型的原理高度相似，但其区别具体表现在各自所对应的规则库上。模拟控制器中包含了推理机、模糊化、反模糊化、知识库等构成模块，一旦在电气系统运行中出现了模糊控制情况，就可直接通过推理的方式来保障指令的正确执行。知识库中包含了规则库和数据库，一旦系统出现了较为复杂的故障时，就可以由模糊逻辑来进行相应的数据分析，进而来快速制定相应的故障处理对策。

2.3 自动化操作

智能化技术在电气自动控制中的应用还体现在自动化操作中，这一应用优势使得智能技术在当下的电气工程领域应用非常多。以某建筑电气工程为研究对象，该建筑为9层，高34m，建筑总面积832m2，从此工程中的电气工程来看，存在有电气设备控制室的配置，在建筑1层和2层有电气存储室、电气设备房的布设，根据该工程中的电气配置情况，本建筑为二类建筑，适用于树干放射形式的配电，在每个楼层的电气竖井中都应该进行对应配电箱的布设，并将专门的电缆线直接布设于各个楼层的竖井中。在智能技术辅助下，控制系统兼具自动化控制的特征，系统内设置有自动报警、环境检测、设备检测等模块，在此电气工程的自动化系统中，采用的保护方式为集中选线，总共布设了6个机柜，在智能化技术应用以后，远程控制目标得以实现，专业管理人员在智能化技术下，控制工作受到时间、地点的限制相对减小。自动化操作和控制中，通过终端设备来进行相应的指令下达，实时对电气系统的每个部分和要素加以控制，达到了动态化管理的目标，给电气系统创造了相对稳定的运行环境。在自动化系统的运行中，智能技术还有着极强的抗干扰能力，各种因素对控制的影响相对较小，基本上可以保持系统的最佳运行状态。在电气工程的不同运行阶段，都将智能监控贯穿于其中，再加上光纤电缆等的配备，自动化控制和操作呈现出高效化的特征。人工智能设备控制流程如图1所示。

2.4 综合控制

电气自动控制工程中，智能技术在综合控制中有着突出的作用，经由综合控制中的一系列智能技术应用，有效克服了传统控制技术的限制，比如，在很多的变电所工作中，会采用集中选线的方式，经由人工智能技术应用，发挥了智能技术对变电所的保护功能，避免了变电所运行中的漏电、线路短路、线路过载等问题。智能技术在综合控制中的应用，采用的是模糊控制和神经网络理论，有效保障了控制的可靠性，发挥了智能技术的优势。

2.4.1 模糊控制

在控制系统中的模糊控制理论下，利用的是直流或者交流传统系统，经由这些系统的配备，系统可靠性大大提升，是当下电气自动控制领域的核心技术。直流传动系统包含了Sugeno和Mamdani，其中，前者的预防功能突出，而后者可以有效对系统的运行速度加以有效控制，经由二者之间的高度协调，直流传统系统处于智能控制模式下。交流传动系统下，是由专门的控制器来完成系统的控制的，在控制器的控制功能下，系统的运行模式更为科学且合理，有效预防了各类系统风险的出现。市场上的模糊控制器种类非常多，比如，自调式、简单式、变结构、模糊PID，都是电气工程中应用较多的类型。工业生产领域，一般采用的是模糊PID，这种类型的控制器呈现出耦合性和非线性的特征，再加上较强的时滞性，使得其在控制方面的优势明显，但这种类型的传感器下，如果控制对象有所差异，需结合控制对象的特征来进行PID参数的有效优化。因此，针对模糊PID控制器，为发挥控制器的作用，正式的使用之前，首先要进行参数的适当调整，使得控制器控制模块的响应速率得以增强。变结构控制器由不同模糊控制器组合而成，在控制功能实现的过程中，不同单元所负责的是不同的控制对象，所采用的控制规则也存在着一定的差异。

2.4.2 神经网络

控制系统中的神经网络同样是智能技术的重要体现，其属于一种特殊的网络结构，是由不同的控制单元所组合形成的，在电气工程的运行中，神经网络可以对人脑思维和决策过程加以模拟，也就实现了对电气工程中各个流程和要素的控制。在神经网络系统的运行过程中，一旦智能化模块采集到了特定的数据，就可以快速利用一个神经元来展开相应的连接，根据系统所对应设置的规则完成信息的转化，通过不同单元中的传输系统，也就可以进行数据、图像、语音等各类信息的同步接收和集中处理，而对这些数据的处理就是决策分析的过程，是决策指令下达的重要依据。比如，在电气工程中，通过BP神经网络，可直接利用遗传算法优化来进行权值的设计，保持系统良好的运行状态。遗传算法下的神经网络权值优化设计了以下方面：遗传算法的优化程序为GA1.m；BP神经网络的监控程序为GA2.m；监控测试程序为BP.m。在利用遗传算法开展权值优化的过程中，为使得最终的优化结果可以符合控制可靠性的要求，将G取值为100，并将其作为优化代数，提取30个样本数量，获得对应的交叉概率。

2.5 PLC应用

信息时代到来以后，我国的智能技术发展十分迅猛，因为智能技术的技术优势日渐凸显，使得其被应用在了很多的方面，尤其是在电气工程领域，智能技术的应用直接改变了传统的控制模式。比如，在当下的电力系统中，常规的继电控制器已然被PLC系统所取代，而PLC系统设计中就采用了智能技术的概念，这一系统与常规的控制器相比，可以对每个的运行流程加以协同控制。以煤矿企业的能源运输为例，上煤、储煤、配煤和辅助系统，在传感器和远程I/O辅助下，添加PLC系统以后，整体的控制可靠性得以提升。