浅析人工智能在电气自动化控制中的应用

董德刚

（浙江无限新能源股份有限公司，浙江 嘉兴 314500）

1 人工智能的概述

人工智能作为现代社会中新开发研究出来的智能理论方法，主要用于延伸、模拟人的智能，并将其进行延伸的系统技术学科，其简称为AI。

人工智能这一概念从1956年被首次提出后，便飞速发展，随着其研究的不断深入，结合计算机技术的人工智能更是向着多学科多方向发展，设计了信息、控制、仿生学、生物、物理以及逻辑、语言、医学、自动化、哲学等等多体系学科。

电气的自动化是一门应用较为广泛的学科，主要研究同电气工程相关的各个领域。其学科涉及范围极广，包括自动控制、系统运行、信息处理以及电力电子、实验分析和计算机应用等等一系列内容。而机械自动化的实现指的是在不受人类直接操作以及控制的前提下使得机械能够自行动作完成某一过程，是人工智能同电气自动化的技术交叉点。人工智能的发展对于电气自动化尤其是自动控制技术的发展无疑相当的有益，同时对于电气设备能够有效提升其智能运行水平，同时对于设备系统的改造以及系统稳定性的提高、生产效率的提升都有着极好的促进作用。

2 人工智能调节器的应用

2.1 原理

该人工智能系统为AI系统，主要由智能调节器、控制接触器组以及变频器、阀门水泵和压力变送器共同构成。该系统中由于水泵具有较大的功率，考虑到成本问题仅使用一台变频器，另外两台水泵则通过变频调速的方式予以控制，如此一来当其中一台出现故障或者需要维护时便可以进行切换。

当出水总管的眼里被传感器检测出来后，经过变送器将信息反馈到智能仪表中，通过同设定值进行对比，得出误差变化率以及压力误差，经过人工智能特有的控制运算方式计算之后，将控制信号输出，发送至相应的变频控制端。通过对频率的调节对水管压力予以控制，使其达到指标要求。当用户增加或者是水量增加时，一台变频水泵仍旧无法满足水压要求，则PLC会对系统的低压信号予以反映，按照工艺要求以及逻辑需求，令另外的一台水泵投入工作。若是用户的用数量降低时，PLC会对系统中的高压信号做出反应，令其中一台工频水泵停止工作。

运行中的系统中，某一台水泵是始终受到变频器控制的，不会进行多水泵指甲你的切换。如此一来就不会使得系统在频繁切换中受到冲击，也不会损伤变频器，具有可靠性。另外考虑到检修以及系统的灵活性问题，可以通过手动选择的方式，对水泵的变频运行进行选择，如此可以降低其中一台水泵由于低频运行而形成的损耗。

2.2 控制的基本算法

现行定常系统是工业过程中常见的系统，其中的控制器大多选用PID，但是在供水系统中，常常会出现非线性以及时变环节对象，加之有些未知参数缓慢变化，所以仅仅使用PID无法有效进行控制，AI智能调节器主要通过模糊控制以及结合改进后的PID进行双模控制。

2.3 人工智能调节器

人工智能调节器具有模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。在误差大时, 运用模糊法进行调节, 以消除PID 饱和积分现象; 当误差减小时, 采用改进后的PID 算法进行调节, 并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。其具有无超调、高精度、参数确定简单, 对复杂对象也能获得较好控制效果等特点。其整体调节效果比一般的PID 算法更明显。

2.4 可编程控制器

该种控制器选用的系列是FX1N系列的设备，主要适用了继电器类型的输出。而该控制器不需要对模拟量进行输入和输出，只需要对水泵的自动切换进行控制，由于仅仅需要完成逻辑功能，因而节省了资金投入，而闭环控制则是由系统的人工智能设备控制，在算法上对比PLC内部简单PID算法具有极大的优越性。

2.5 变频器

该种艾默生式变频器主要被应用在水泵型负载上，通过手动电位计或者是人工智能调节器控制电流输出信号一次对频率进行调节。其中模式的切换实现，是通过自动开关以及手动开关进行操作的。而对于多功能段子变频器则定义为电流信号-电位计控制模式。

2.6 控制台

控制台在系统中包含了两种操作方式，一种是自动一种是手动，手动操作时，每台阀门以及水泵都能够进行启停，而通过电位计进行手动调节时能够有效改变变频器的频率；而自动控制模式下，运行水泵的选择通过选择开关进行控制，当某台水泵处于维修状态时，可以通过开关选择使其脱离运行行列，并且不会影响到其他设备的运行。

3 案例简析

恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用, 由于系统的负荷变化的不确定性, 采用传统的PID 算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾采用多种进口的调节器, 系统的动态特性指标总是不稳定, 通过实际应用中的对比发现, 应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。

上述内容仅仅是电器自动化中人工智能应用的一个方面，同时也是生产供给电气元件的一个方向，我们追求的目标便是机械智能化，因此电气自动化中加入人工智能是目前我们所想要追求的一个目标。

结论

人类主要具有三方面的智能，包括感知能力、行为能力以及思维能力。所谓的人工智能则是指那些由人类制造出能够表现一定智能的机器。人工智能所包含的的那三方面内容能够通过一定的方式被机器所表达出来。而人工智能的应用体现则在于求解问题、推力逻辑以及证明定力中，除此之外，语言的理解以及设计自动程序和专家系统也是人工智能的主要内容。这些都是自动化特征的一种体现，同时表达了一种主题—对机械人类意识的增强，对自动化控制的提升，所以电气自动化中人工智能的应用将会有很大的发展空间，人工智能技术的参与是电气自动化技术发展的必然趋势。

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