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人工智能在电气工程自动化中的应用
摘要：人工智能主要包括思维能力、行为能力和感知能力三个方面。人工智能是指人类制造的机器所表达的智能，体现了自动化的特点。智能技术可以在电气工程自动化控制中发挥最大效用，促进电气工程的优化设计、故障诊断和智能控制。详细介绍了智能控制的优势，并从模糊逻辑、神经网络、故障诊断、PLC控制等方面分析了智能技术在电气工程自动控制中的应用。
关键词：电气工程；智能技术；自动控制；app应用
1.人工智能应用的理论分析
人工智能是一门新兴的科学，主要研究和发展模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术和应用系统。计算机科学的一个分支是人工智能。智能化技术解释了智能的本质，使机器具有类似于人类的智能。其研究成果主要包括语言图像识别系统、专家系统和机器人。电气工程作为人类生活的重要活动，与系统运行、自动控制、计算机应用、信息处理等功能密切相关，都涉及到智能技术。但是，相对于最精密的人脑，人工智能不可能做到如此完美。它只能通过计算机编程模仿人脑来完成信息的收集、分析、处理和反馈。这仍然有效地推动了电气工程自动化控制的发展，有效地节约了人力资源，保障了人们的生命安全，提高了工作效率。
2.智能控制的优势
不同种类的人工智能有不同的控制方式。为了更好地理解分类总体和便于控制策略系统的开发，可以将神经网络、模糊逻辑和遗传算法视为非线性函数的近似，而一般的函数估计器不具备这样的优势。动力学方程很难精确控制，控制设计中存在许多不确定因素，如非线性、参数变化等。根据鲁棒性、下降时间和响应时间的不同，智能控制器在设计控制对象模型时可以通过适当调整自身来改善其性能。比如下降时间因子，与最好的PID控制器相比，模糊逻辑控制比普通控制快4倍以上，而上升时间因子比最好的PID控制器高2倍以上。与普通控制器相比，即使没有专家系统的指导，智能控制器仍然可以使用相应的数据来完成设计，也可以使用语言和信息方法，并且在调节方面，智能控制器更容易调节。智能控制器具有很强的一致性。当输入未知数据时，智能控制器能够进行有效的估计，其估计效率非常高，对驾驶员的影响可以忽略不计。智能控制器还可以解决普通方法无法解决的问题。普通神经控制器的学习算法和拓扑结构已经定型，计算时间较长，应用效果不是很理想。然而，使用智能控制器可以有效地解决遇到的问题，提高学习算法的速度。对于新的数据和信息，智能控制器具有良好的适应性，较强的抗干扰能力，易于扩展和修改。对于配置应用的实现来说，是实惠的，尤其是最低配置应用。
3.智能技术的应用
3.1模糊逻辑及其控制应用
电气自动化控制系统中有许多模糊控制器，它们可以有效地代替PID控制器，并可用于其他任务。模糊控制器是由英国阿伯丁大学开发的，常用于各种数字动力传动系统。模糊逻辑控制有两种应用：M型和S型。到目前为止，只有M型控制器用于速度控制。然而，这两种控制器都有规则库，可以称之为模糊规则集。S型控制器的规则是，如果X是g，y是h，那么W=(fX，y)，其中g和h是模糊集。m-控制器主要由模糊化、推理机、知识库和反模糊化组成。模糊化主要用于量化、度量和模糊化变量，其隶属函数有多种形式。推理机是模糊控制器的关键部分，可以模仿人类对模糊控制行为进行决策和推理。知识库主要由语言控制的规则库和数据库组成。规则库的开发模式是：将专家知识和经验放在控制和应用目标上，构造操作者控制的动作，在建模过程中应用模糊控制器和神经网络推理机进行操作；解模糊主要用于量化和解模糊，包括中间平均技术和最大解模糊技术。
3.2神经网络及其控制应用
神经网络用于电气工程中驱动系统和交流电机的诊断和监控，其中神经网络的反向旋转算法性能优于梯形图控制方法，有效地缩短了定位时间，有效地控制了非初始转速和负载转矩的大范围变化。神经网络系统的结构是多层前馈，并且可以使用常规的反向学习算法。在两个子系统中，一个系统通过机电系统参数来判别和控制转子的速度，另一个系统通过电动态参数来判别和控制定子的电流。智能神经网络已广泛应用于信号处理和模式识别领域。智能神经网络因其非线性和一致的函数估计器，已被有效地应用于电气传动控制领域。它的优点前面已经提到了，就是一致性强，不需要被控系统的数学模型，抗噪声能力强。而且智能神经网络是一种并行结构，更适合多种传感器的输入应用。例如，当它用于诊断系统和状态监测时，它的决策可靠性可以得到加强。神经网络常用的学习技术是误差反向传播技术。当网络包含足够多的隐节点、隐层和激励函数时，神经网络只能实现所需的映射，而选择最佳隐节点、层和激励函数的问题一般是通过试凑法来解决的。反向传播的算法是最快下降法，节点误差可以反馈到网络调整权值。反向传播技术的应用可以快速得到对网络节点影响较大的非线性函数的近似值。
3.3优化设计和故障诊断
电气工程中电气设备的设计是一项复杂的工作，需要应用电磁场、电路、电机等相关学科的知识，以及经验知识。原产品设计一般采用实验方法和经验手工方法，得到的方案不是最优的。随着计算机技术的发展，电气工程产品设计已经由手工方式转变为CAD设计，有效地缩短了产品开发周期。在此基础上，智能技术的引入可以说是给CAD设计添上了翅膀，提高了其设计质量和效率。为了进一步优化电气设计，我们正在尝试将专家系统应用于电气工程，但专家系统还处于研究阶段，其在实践中的应用还需要进一步努力。我国沈阳工业大学对永磁同步电机专家系统进行了研究，其他高校也在积极开发设计专家系统，并取得了一定的成果。智能技术在优化设计中的应用还体现在遗传算法中，遗传算法是一种先进的计算方法，计算精度高，在电气工程中常用，其作用不容忽视。在电气工程中，故障与其征兆之间存在着复杂的关系，其特点是非线性和不确定性。智能技术的应用正好发挥了它的优势。用于电气故障诊断的技术包括神经网络、逻辑模糊和专家系统。在变压器、电动机和发电机的故障诊断中，智能诊断技术得到了广泛的应用。
3.4 PLC技术的应用
随着科学技术的发展，对电力生产的要求越来越高。在一些大型电力企业中，辅助系统的继电器控制器被PLC技术所取代。PLC系统可以用来控制辅助系统的某一工艺过程，协调整个企业的生产。在电力企业中，输煤系统由储煤、装煤、配煤和辅助系统组成，输煤控制系统由现场传感器、主站层和远程I/O站组成，其中主站层由PLC和人机界面组成，设置在集控室内，以自动控制系统为主，人工控制为辅，显示屏对系统进行监视和控制，大大提高了企业的生产效率。PLC技术在供电系统中的应用有效地实现了其自动切换，用软继电器代替了物理元件，大大提高了供电系统的安全性和可靠性。
结束语
电气工程是人类生产生活的重要组成部分，其生产自动化直接关系到电气工程的工作效率和安全。在激烈的市场竞争下，在电气工程中应用智能技术实现自动控制，不仅可以有效提高企业的经济效益和竞争实力，还可以将人类从繁重的劳动中解放出来，推动人类社会的全面进步。
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