人工智能在自动化控制中的应用分析

李军合，李晓燕

（阿克苏地区中等职业技术学校，新疆 阿克苏 843000）

早在1956 年，学术领域就有人提出了人工智能这一概念，并将其作为一门学科进行研究。相较传统技术，人工智能属于一种新兴产物，其主要研究内容就是对人的智能进行模拟与延伸。人工智能的出现改变了人们的思维与生活生产方式。随着人工智能的发展，现阶段在社会各领域已经得到了普及与推广，对于改善人们的生活与工作条件而言有着非常重大的影响。在自动化控制领域，人工智能具有很高的应用价值。依托人工智能，可以提高自动化控制效率，改善控制效果，从而为推动行业发展提供有力的支持。鉴于此，本文围绕人工智能在自动化控制中的应用进行探索与研究。

1 人工智能概述

作文一门新兴学科，人工智能兼具自然属性与社会属性。人工智能即AI 是一种根据人脑智慧地研究，将人类的知识和经验整合应用到相应领域的科学技术，归类为计算机研究的一门技术，可以简单地理解为将人类的知识和经验教给机器，让机器通过感知、思索来进行学习、再现甚至补充当前人类知识所欠缺的部分。人工智能最初的模样是以计算机的形式存在，后来随着科学技术的不断发展，人工智能逐渐有了较为明确的发展方向，主要分为几个方面：（1）科学研究方面的计算，比如，我国的超级计算机的发明与实现以及各种太空卫星的应用；（2）服务性研究的机器人，例如，当前正被广泛关注的家政型服务机器人和智能管家等；（3）问题模型的建立，例如，我国“嫦娥三号”的发射模拟以及各种情况的演算推理等；（4）算法的列举，例如，计算机与国际棋手下棋时对步数的演算，以及在产品设计中对方案的列举等；（5）程序的优化与读取，例如，港口自动运货的货车，系统会根据实际情况安排合适的线路进行卸货，还有航空运输中的控制台对航空交通状况的实时监管以及交通管制；（6）语言的处理，比如，我们常用的智能翻译，包括文字翻译、语音翻译，能够实现几乎实时地翻译；（7）智能检索，例如，我们身边乘坐飞机、火车、地铁都会有的安检机，提高安全检查的效率；（8）对固定指令的重复执行，例如，生产流水线上的各种器具，通过对单一指令进行反复地不间断地执行，将工作人员从单调乏味的工作中解放，提高生产效益；（9）机器视觉，比如，利用人类视觉的启发，在机器人的视觉中运用的高能技术等；（10）生物医学以及人工生命的研究，比如，由于器官衰竭病变导致的器官移植从而催生的人体生命科学的研究，人工心肺等都是实际的例子。

人工智能涉及的学科知识非常广泛，例如，信息学、数学、哲学以及计算机科学等。在人工智能知识体系中，很多知识内容具有较强的理论性，并且随着人工智能的研究持续推进，其覆盖的学科范围也将不断扩大，在自然语言处理、智能搜索、神经网络、遗传编程等领域都有所涉及。就本质来讲，人工智能就是在处理信息时对人的思维进行模拟。而实现这一目标的途径主要分为两类：第一种为结构模拟，即对人的大脑进行模拟并开发智能化的机器设备；第二种则是功能模拟，即对人脑的思维方式与功能进行模拟。

目前，在社会各领域，计算机技术的普及程度已经达到了很高的水平，在计算机编程领域，电子自动化控制也有着优异的表现。而人工智能的功能模拟引入计算机中，可以帮助计算机采用人脑思维的方式来处理信息。众所周知，人脑的精密度非常高，人的智能是远胜于人工智能的，后者仅仅属于机器思维，并且局限于对人脑的模仿。因此，就思维层面而言，人类与机器是有着本质区别的，人工智能并不具有自主意识的功能。

2 电气自动化控制现状

作为一门提高工业生产能力的基础技术，电气自动化技术是与现代计算机技术、互联网信息技术、电子工艺技术相结合的一门全新的工艺，它与现代社会生产制造息息相关，被广泛应用于工业、农业以及军事领域，电气自动化控制专注于提高社会生产效率，提高社会生产价值，节约劳动成本，释放更多的劳动力。自动化控制是利用机器替代人工操作从而实现节约人力成本的目的，并且相较传统的人工操作，自动化控制有着更高的准确性和规则性，可以长期持续高负荷地运作，从上天下海的运载器具到小巧精致的控制开关，自动化控制都在其中发挥着重要的作用。作为实现工业自动化的重要途径，自动化控制技术由于可应用范围广、见效快，所以在现代社会生产和生活中都有广泛的关注和应用。

电气自动化控制有呈分布式的控制系统，这是一种现代化的高效的计算机控制系统，相比传统的控制性，其控制的时效性得到了极大的提高，是基于集中式控制系统发展进化而来的，具有实时性、可靠性高等优点，但其DCS 仍然使用的是传统的仪表，这导致了系统的可靠性较低，在具体的使用过程中要不方便维护，且成本较高，不利于进一步推广和普及。电气自动化控制的标准语言采用的是Windows NT 和IE，由于其简单、标准的语言规范也使得电气自动化地控制具有灵活多变、易于管理和维护的优势。而其拥有集中监控方式的自动控制系统也与众不同，它是把全部的功能都集中在了一个中央处理器中，不过，这么做牺牲了整机的运行速度来实现了管理的方便，并且在实际的监视中也提高了监视的难度，反过来增加了运营成本。

3 人工智能控制的优点

不同于传统的人工操作，人工智能和人类的思维方式有着本质上的不同，但是人工智能本身也分为很多种，采用不同的人工智能控制需要用不同的方法，人工智能控制类似一种非线性函数近似器，它的模糊控制、神经网络以及遗传算法上近似于一致，这种基本一致的分类也使得人工智能的全局性理解得到了促进，方便对实际控制制定统一的开发策略。而且人工智能控制比传统的人力控制更加方便，主要体现在几个方面。人工智能控制在设计时可以不考虑被控制的对象，在应用中被控制的对象永远处于一种变化的过程中，因此，在设计时无法考虑所有的不确定因素，包括线性变化和非线性变化。而人工智能可以通过控制相应时间、下降时间等因素来强化自身的性能。同时，人工智能在对古典的控制器方面能够做到更加准确地调节，可以直接利用对应的数据信息和语言就能够进行设计，具有较好的一致性，同时，还具有不涉及驱动器的优点。

对于人工智能控制的实现效果，需要从多个方面加以考虑，在电气自动化控制的数据收集和处理中，就需要对所有开关量以及模拟量进行实时的收集整理，还要按照一定的要求进行存储和删除。在画面的现实中，以为模拟的画面与实际情况的可能有较大差距，因此，在一次设备和系统的运行中，需要将电流和电压等各种参数即时显示出来，比如，计算量、隔离开关以及断路器等。通过对以上数据进行详细的分析，可以掌握开关的状态，进而实现挂牌检修的功能。在人工智能设备的运转中，同样需要对相关的数据进行实时的监控，强化对主要设备的模拟量数值以及开关量的动态监测，一旦发生紧急情况，就可以基于警报，同时做到顺序记录、声光和语言等多种警报形式。

4 人工智能在电气自动化中的应用

4.1 人工智能在设计优化方面的应用

电气设备的设计是一项复杂的工作，其需要依托大量的经验、理论知识，还需要对机电、电磁场、电路等应用有一定的认识，相比传统的产品设计，计算机辅助设计已经成为电气产品设计的关键，而为了获得更好的设计方案，将人工智能应用到传统的计算机辅助设计中，改进传统的计算机技术，可以使产品的设计效率与成品质量得到显著的提高，同时极大地缩短了设计周期。将人工智能技术应用到设计优化上，主要分为专家系统和遗传算法两种应用手段，而电器产品的人工智能控制生产通常采用的是遗传算法，由于遗传算法更加适用于产品的设计与优化，所以相比专家系统要更先进。

4.2 人工智能应用于故障排查中

人工智能技术的模糊理论、神经网以及专家系统等被广泛应用于电气设备的故障诊断与故障排查中，尤其是对于发电机和电动机的故障处理、变压器的故障排查有着广泛的应用。其对于设备故障诊断的有着极高的适用性，传统的设备故障具有复杂性、非线性以及不确定性等难点，因此，一般的诊断方式难以解决问题，导致诊断效率一直不高。而将人工智能应用到故障的诊断中能够有效提高诊断率，模糊逻辑、神经网络以及专家系统人工智能在故障诊断中主要采用集中诊断方式。比如，对于发动机和电动机的故障诊断，人工智能化诊断能够通过神经网络和模糊理论，做到较强的神经网络和故障诊断知识模糊性共同诊断，从而提高故障诊断的准确性和诊断效果。

4.3 人工智能应用于电气设备的设计中

电气自动化专业中的电子电力技术、电机、电磁场、电路、变压器等多种技术学科都在电气设备的设计中有所应用，但这一过程较为复杂且需要投入大量的人力、财力，对于设计者的理论知识和相关工作经验要求也极为苛刻。但是，如果将人工智能技术应用到电气设备的设计中，就能够极大地提高设计的精确度和工作效率，将大量的人脑处理的模拟和演算通过系统加以实现。而优化设计前面提到了主要采用的是遗传算法，而专家系统更多地应用到开发性设计中，因此，在具体的应用中要根据不同的工作情况和工作目标来采用不同的算法，从而提高工作质量和设计效率，并且除了传统的专业知识和实际工作经验外，对于从业人员还需要具备丰富的人工智能应用使用经验和较强的适应能力。

4.4 人工智能在电力系统中的应用

人工智能中的启发式搜索、模糊理论、神经网络以及专家系统这几样技术被应用于电力系统中。其中，专家系统负责模拟演算专家的决策过程，通过特定领域的专家的知识和技术经验进行演化推理，从而做到和专业专家一样地决断思维。专家系统主要有专家知识、专家数据库、推力机以及咨询解释、人机接口和专家知识获取等六项构成，可以对通常需要专家们聚集进行商议决策的疑难问题进行处理，是将专家经验和专业技术知识、复杂的行业规则集于一身的处理系统。而神经网络由于具备对复杂状态的分类能力、能够有效地识别复杂的状况，因而在电力系统中有着广泛的应用，尤其是在大规模的信息集中处理中，神经网络的完全分布式存储方式和灵活的学习方式有助于问题的解决。模拟逻辑则能够通过对负荷变化和生产电力等因素建立求属函数，从而实现高难度的高等数学计算，为电力系统的设计提供最优化潮流的模型。模糊理论则被广泛应用于电力系统的具体规划、潮流模型的计算和模糊控制等领域。

4.5 人工智能在电气控制中的应用

电气控制自动化的效率，提高电气系统运转的效率和水平需要从增强交换、分配、生产、流通的关键环节推行电气自动化控制，这样有助于节约成本、减少投入、提高产值、精简流程。人工智能技术中的专家系统、模糊控制以及神经网络3 种控制技术在电气设备控制中起着重要作用，其中模糊控制由于其特点与实际电气生产关联最为密切。

5 结语

综上所述，人工智能的研发主要是通过对人脑智能的模拟与拓展来完成复杂的工序，从而减少人力、物力、财力的投入，提高电气企业生产的效率，电气自动化的研究是电气工程相关的运行系统，只有充分理解和掌握电气设备的运作，进行合理的人工智能化应用，才能够在电气生产控制中达到理想的效果，提高设备的使用效率，推动产业的长远发展。