电气工程及自动化控制研究

 摘要:电气工程及其自动化在工业生产中扮演着非常重要的角色，而人工智能技术作为前沿科技，应用范围日益广泛。将人工智能技术应用于电气工程及其自动化领域，将会极大程度提升工业生产效率与产品质量，生产成本显著降低。首先探究人工智能技术的内涵，重点分析其在故障诊断、电气设备控制等方面的具体应用，希望能够起到一定的参考作用。

关键词:人工智能技术；电气工程及其自动化；故障诊断；自动化控制

近几年我国制造业快速发展，“中国制造”已席卷全球。随着工业化进程的加快，电气工程及其自动化的重要性也日益凸显。电气工程及其自动化在理论层面主要研究电力网理论与控制理论，在技术层面依托计算机技术、信息技术、传感技术、电工电子技术等，最终在无人或者极少数人的情况下，设备系统能够执行内置程序，实现设备自行操作、控制等［１］。电气工程及其自动化在工业生产中优势明显，生产效率高，生产的产品质量好，降低了人力资源成本，提高了企业效益。随着人工智能技术的日益成熟与广泛应用，电气工程及自动化控制领域通过引入该技术，在设备控制、故障诊断等方面朝着智能化的方向大步迈进，因此探究人工智能技术在电气工程及其自动化控制中的应用具有重要的现实意义。

１人工智能技术概述

人工智能技术是当前科研热点，其与纳米科学、基因工程并称为２１世纪三大尖端科技。人工智能英文简称“ＡＩ”［２］。人工智能是对人脑的模拟，重点是在认知、思维、判断等环节，使得设备能够像人一样进行各项思维活动。人工智能技术发展迅猛，目前在语音识别、图像识别及处理等方面日趋成熟。人工神经网络、模糊神经网络、专家系统等相关技术日新月异，当前“超强数据运算＋海量数据分析”是人工智能技术的发展主流。人工智能最显著的特征是能够自主学习，例如利用人工神经网络技术，通过正向求解降低梯度与ＢＰ算法，设备可具备一定的学习能力。如输入不同图片模板与辨识结果，系统自主学习，后续即可自行辨识。除此之外，人工智能技术能够对海量模糊信息进行高速准确处理，将原始信息加工成高级信息以供人类直接使用。此外，通过与大数据技术相融合，系统可实现数据深层挖掘，无论是直接数据挖掘还是间接数据挖掘，都可以帮助人们在当前信息爆炸的时代快速获得有价值的信息，在分析信息的相关性（例如线性相关、线性回归等）方面，人工智能技术的数据挖掘功能都具有非常重要的作用。人工智能技术在电气工程及自动化中应用广泛，尤其是在故障诊断、自动化控制等方面具有无可比拟的优越性。

２人工智能技术在电气工程及其自动化控制中的应用

２．１在故障诊断方面。电气设备运行过程中因操作不当、零部件老化等原因，难免会出现设备故障。出现设备故障后需要准确界定故障原因、故障部位，尽快确定故障修复措施。故障发生后高效准确地分析故障是重中之重，当前故障诊断类型有三类：一是基于故障树模型的故障诊断；二是基于案例推理故障；三是基于规则推理故障。上述三种故障推理方式并非单一使用，多是组合使用。人们借助人工智能技术，通过开发人工智能算法，结合高速数据采集以及传感技术，陆续设计出一些故障诊断系统，能够对故障精准定位，故障分析准确，最大程度降低维修成本与时间成本。故障诊断系统在结构上主要包括机械故障案例库、故障诊断规则库、故障诊断数据库、故障推理机、知识处理、故障诊断过程解释机、学习系统和专家系统人机界面等部分。案例库主要是收集海量的故障案例与相关知识；规则库则囊括了电气工程及其自动化领域的行规等；知识处理环节主要是对所获取的知识、案例等进行归类整理，提取案例特征与相关参数，便于系统的推理及检索要求。解释器的功能是将故障原因、类型及修理措施等以客户能接受的方式进行翻译输出；推理机是故障诊断系统的核心部件，分析用户输入的故障信息，结合诊断规则库得出科学结论，然后在故障案例库中寻找相似度最高的案例。在故障诊断中，故障特征提取是第一步，也是非常关键的一步。故障特征提取的准确性、完整性直接影响故障诊断的准确性，因此可将人工智能技术应用于信号的提取、分析等方面，通过比对敏感特征进行特征提取。

２．２在电气控制方面。传统的电气控制烦琐，操作方式复杂多变，控制时间长，控制效率低，而且操作结果与操作人员的水平息息相关，具体操作过程中难免会出现误操作等情况。利用人工智能技术中的人工神经网络、模糊控制及专家系统等，可实现对电气设备的远程控制，操作人员可通过相关软件即使了解电气设备的运行状况，精确调节设备使用中的各类运行参数，大大提升了对电气设备的控制效果，将工作人员从烦琐的电气操作中解放出来，例如利用模糊控制中的Ｍａｍｄａｎｉ模糊系统或者ＴＳ模糊模型（一种动态系统的模糊模型辨识方法），能够高效处理交流传动控制相关问题，实现对设备速度的精确控制，从而提升电气设备的工作效率。在具体操作过程中往往需要记录相关参数，例如电气设备的能耗、电量等，当前主要是人工记录，不仅工作量大而且极易出错，但是利用人工智能技术该项问题就可以迎刃而解。其通过编写相关算法，设计相关记录表格及数据采集系统，可实现对数据的实时采集与即时保存。在电气设备运行监控方面，借助人工智能算法，对电气设备模拟量、数字量、开关量等进行采集整理后进行智能分析，当设备的运行参数（例如速度、电流、输出功率）等异常时，系统依托人工智能技术的分析结果可发出保护性指令，设备断电或急停并实施报警，通过采取上述保护性或者应急性措施，实现对电气设备的保护。

３结语

人工智能技术在生产生活中应用范围广泛，在电气工程及其自动化领域同样展现出巨大的优越性，主要体现在数据的采集与整理、电气设备的监控保护、故障诊断、生产控制等方面。因此，在未来的电气工程及其自动化发展中，需要我们灵活运用人工智能技术，为该领域的发展不断注入新的动力，从而推动工业化生产与经济发展。

参考文献

［１］龚成．电气工程及其自动化的发展现状分析及发展趋势［Ｊ］．现代经济信息，２０１５（１６）：３３８．

［２］杨国华．人工智能在电气工程自动化中的应用［Ｊ］．现代制造技术与装备，２０１６（３）：１６７－１６８，１９０．

［３］张桂昌．探究当前智能化技术在电气工程自动化控制中的运用［Ｊ］．通讯世界，２０１５（１９）：２４７－２４８．

［４］龚康华．电气工程及其自动化的智能化技术运用探究［Ｊ］．技术与市场，２０１８，２５（３）：１６１．２５１