曾小瑩

【摘 要】電氣工程的不斷發(fā)展，尤其是電氣自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)于電氣工程系統(tǒng)的控制技術(shù)要求也不斷提高。在電氣工程系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論與技術(shù)，已經(jīng)成為電氣系統(tǒng)發(fā)展的基本要求?；诖耍疚闹饕芯康氖乾F(xiàn)代控制技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電氣工程；現(xiàn)代控制技術(shù)；應(yīng)用

1、電氣工程系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代控制技術(shù)的基本要求

1.1、能夠快捷高效的對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)備完成控制

現(xiàn)代化的控制技術(shù)以數(shù)字信息作為載體對(duì)電氣工程系統(tǒng)設(shè)備發(fā)布操作指令，必須確保對(duì)于不同設(shè)備不同指令的精準(zhǔn)，各種失誤操作指令的發(fā)布概率必須極低。此外，現(xiàn)代化的控制技術(shù)還應(yīng)當(dāng)具有較好的信息數(shù)據(jù)交互功能，能夠及時(shí)的向控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的反饋，進(jìn)而確?？刂频臏?zhǔn)確性。

1.2、可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣工程系統(tǒng)設(shè)備的全面監(jiān)控

大多數(shù)電氣工程的裝置和設(shè)備都是全天候運(yùn)行的，長(zhǎng)時(shí)間工作，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行故障的發(fā)生，為此，現(xiàn)代控制技術(shù)還要擔(dān)負(fù)起監(jiān)控電氣工程運(yùn)行狀態(tài)的責(zé)任，24小時(shí)監(jiān)督工程內(nèi)各系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)立即發(fā)布報(bào)警信息，同時(shí)，指明故障位置、故障源、故障影響，以及相關(guān)故障資料。工作人員接收到信息后，可在第一時(shí)間做出反映，修復(fù)系統(tǒng)、設(shè)備，使電氣工程盡快恢復(fù)運(yùn)行。

1.3、具有較高的安全性

對(duì)于電氣工程而言，“安全”是生產(chǎn)不可忽視的重要原則之一，因此，為避免內(nèi)、外部環(huán)境因素給電氣工程造成運(yùn)行障礙和影響，現(xiàn)代控制技術(shù)不但要具備監(jiān)控能力，還要擁有較強(qiáng)的自清自查能力，可獨(dú)立清除、控制安全隱患。同時(shí)，現(xiàn)代控制技術(shù)還應(yīng)針對(duì)電氣工程眾多管理項(xiàng)目，設(shè)置單元模塊（如：運(yùn)行監(jiān)控模塊、電氣工程設(shè)施養(yǎng)護(hù)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、工作人員維護(hù)操作模塊、電子工程管理模塊等），通過(guò)層層過(guò)濾的方式，提高技術(shù)應(yīng)用的安全性。

2、電氣系統(tǒng)的智能控制

2.1、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是智能控制應(yīng)用中的重要內(nèi)容之一，是對(duì)現(xiàn)代控制理論與控制經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)一結(jié)合的先進(jìn)控制技術(shù)，也是基于遺傳算法的一種優(yōu)化搜索。在對(duì)電氣產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)的是對(duì)遺傳算法與專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用，遺傳算法作為衍生于自然界進(jìn)化規(guī)律的高級(jí)算法，有著極高的計(jì)算精度和自適應(yīng)能力。在傳統(tǒng)的電氣設(shè)備和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者主要是通過(guò)對(duì)以往產(chǎn)品設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和不足進(jìn)行總結(jié)，再通過(guò)大量的試驗(yàn)手段對(duì)設(shè)計(jì)思路與構(gòu)想進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2、控制系統(tǒng)的故障診斷。電氣產(chǎn)品通常在工業(yè)領(lǐng)域中占據(jù)著重要的崗位，因此電氣產(chǎn)品的可靠性是一個(gè)十分關(guān)鍵的性能指標(biāo)。作為產(chǎn)品核心功能的控制系統(tǒng)，其故障檢測(cè)和診斷的能力與精確度直接關(guān)系著電氣產(chǎn)品的穩(wěn)定運(yùn)行。電氣產(chǎn)品和設(shè)備的故障表現(xiàn)為非線性，并具有隨機(jī)性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的故障檢測(cè)手段難以真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地辨別和判斷故障發(fā)生點(diǎn)。

3、電氣系統(tǒng)的模糊控制技術(shù)

目前絕大多數(shù)的電機(jī)調(diào)速控制采用的是PID控制技術(shù)，PID控制技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用極為廣泛。但隨著PID控制技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，其系統(tǒng)自身也暴露出了一些問(wèn)題，該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是對(duì)系統(tǒng)做出準(zhǔn)確的測(cè)量和判斷后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)的修正。然而，現(xiàn)實(shí)中多數(shù)工業(yè)工程都是非線性變化，PID雖可以將過(guò)程簡(jiǎn)化并變成基本線性模型進(jìn)行控制，始終無(wú)法有效克服負(fù)載以及模型參數(shù)的大范圍變化，也就是說(shuō)不能更為精確地控制系統(tǒng)。

3.1、基于簡(jiǎn)單模糊控制器的速度控制。在電氣系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的控制中，要想實(shí)現(xiàn)模糊控制需要設(shè)計(jì)模糊控制器，通過(guò)一定算法實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言控制。首先，根據(jù)系統(tǒng)接收到的信息量進(jìn)行模糊化，并將信息量進(jìn)行語(yǔ)言轉(zhuǎn)化輸入到模糊量的模糊子集中；其次，擬定相應(yīng)的模糊控制規(guī)則，利用適應(yīng)條件內(nèi)的模糊關(guān)系來(lái)確定需測(cè)試的模糊量身份；最后，由輸出系統(tǒng)將最終的計(jì)算判決，轉(zhuǎn)換為精確的信息值報(bào)告給上一級(jí)處理系統(tǒng)。

3.2、模糊PID控制器在調(diào)速中的應(yīng)用

模糊PID控制是通過(guò)模糊控制法在線調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，繼而使電氣系統(tǒng)處于最優(yōu)的狀態(tài)。PID參數(shù)的模糊增益調(diào)節(jié)能夠面對(duì)不同的對(duì)象操作。例如，在由DSP、模糊單片機(jī)組成的PI控制器、模糊控制器，利用模糊控制器反映系統(tǒng)的參數(shù)波動(dòng)而輸出變量，并不需要通過(guò)測(cè)量電機(jī)及逆變部分的精確參數(shù)。

3.3、基于自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)、自組織模糊控制器的速度控制

一般意義上的模糊控制系統(tǒng)中對(duì)于模糊控制的規(guī)則是需要依靠開(kāi)發(fā)者對(duì)被控過(guò)程的認(rèn)識(shí)及操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)具體控制的。被控對(duì)象的非線性、高階性、時(shí)變性、隨機(jī)性等特點(diǎn)都使得模糊控制系統(tǒng)的控制規(guī)則顯得較為粗糙，模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性也受到一定程度上的質(zhì)疑。基于自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)的模糊控制可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際變化，及時(shí)作出自動(dòng)調(diào)整、修改和完善模糊控制的參數(shù)與規(guī)則，能夠使模糊控制系統(tǒng)的控制功能持續(xù)改進(jìn)，不斷地升級(jí)，從而達(dá)到最終對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。

4、現(xiàn)代控制技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

4.1、幫助電氣工程創(chuàng)建完整的控制系統(tǒng)

眾所周知，電氣工程由多個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，要想讓這些單元結(jié)構(gòu)能夠獨(dú)立、連續(xù)的完成工作，現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)承擔(dān)選擇功能、設(shè)置功能、計(jì)劃功能、解釋功能等多種責(zé)任。首先，在各功能模塊上設(shè)置監(jiān)控器，監(jiān)測(cè)它們的操作行為、運(yùn)行狀態(tài)，并以數(shù)據(jù)的形式記錄，轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，如此，控制技術(shù)既可以依靠“復(fù)制數(shù)據(jù)”找出控制方式，又能隨時(shí)檢索系統(tǒng)運(yùn)行信息，查找故障問(wèn)題；其次，創(chuàng)建中樞系統(tǒng)、裝置、設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制機(jī)制，以“作業(yè)任務(wù)”的形式分配任務(wù)，以便于系統(tǒng)可以同步、集中處理重要“運(yùn)行信息”，不耽誤電氣工程正常工作。

4.2、科學(xué)選擇控制系統(tǒng)設(shè)備

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給電氣工程控制管理提供了多個(gè)便利條件、多種選擇可能，所以，作為控制管理的中樞，現(xiàn)代控制技術(shù)必須慎重選擇控制系統(tǒng)設(shè)備，使其與電氣工程形成配合，達(dá)到最佳管理效果。一方面，控制系統(tǒng)設(shè)備要具備信息分類(lèi)、收集、檢索、處理功能，將復(fù)雜、且數(shù)目龐大的電氣工程數(shù)據(jù)集中整合到數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)管理、控制需要，高效檢索、準(zhǔn)確處理、順利傳遞出去；另一方面，控制系統(tǒng)設(shè)備還應(yīng)具備信息翻譯、解釋、轉(zhuǎn)換能力，因?yàn)殡姎夤こ讨械难b置、設(shè)備不可能使用統(tǒng)一的編碼、指令形式，所以如果兩個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)、裝置的指令信息代碼不同，控制設(shè)備應(yīng)能夠兼容分辨，做出正確的處理和判斷，完成智能化、自動(dòng)化控制。

4.3、加強(qiáng)電氣工程內(nèi)、外部環(huán)境管理

電氣工程內(nèi)、外部工作環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作是其安全生產(chǎn)工作的重中之重，所以，現(xiàn)代控制技術(shù)管理工作的重要內(nèi)容便是環(huán)境監(jiān)測(cè)、管理，主要內(nèi)容包括：監(jiān)控電氣工程電流、溫度、濕度、電壓、電功率等基礎(chǔ)運(yùn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)階段時(shí)間內(nèi)這些指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大波動(dòng)變化，會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)；管理、控制電氣工程內(nèi)其他非主要工作設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，比如啟動(dòng)空調(diào)、除濕設(shè)備、穩(wěn)壓設(shè)備、變壓設(shè)備、變頻設(shè)備等。

總之，在技術(shù)與科學(xué)的雙向影響下，電氣工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化，不僅工程管理與應(yīng)用方式變了，其運(yùn)行狀態(tài)也與以往大有不同。為確保電氣工程能夠在安全、高效的環(huán)境下生產(chǎn)、運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)綜合管理，電氣工程一方面要學(xué)會(huì)應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)，另一方面，還要研發(fā)控制技術(shù)新的閃觀點(diǎn)，只有這樣，才能發(fā)揮“先進(jìn)技術(shù)科學(xué)”的正向影響價(jià)值。

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