萬(wàn)浩

（中船重工第710研究所，湖北宜昌，443000）

0 前言

隨著社會(huì)進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)+，大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)日新月異，突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于設(shè)備的自動(dòng)化和智能化的需求越來(lái)越高，人工智能技術(shù)發(fā)展的風(fēng)口也引起了越來(lái)越多的關(guān)注，其在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究被日益重視。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，任何技術(shù)的進(jìn)步都是為了解決生產(chǎn)力的發(fā)展需求而出現(xiàn)，人工智能也不例外。人工智能技術(shù)通過(guò)對(duì)人類的各種模擬，提前在電腦機(jī)器中預(yù)先設(shè)置好操作程式，使其能夠像人一樣對(duì)圖像、語(yǔ)音、標(biāo)準(zhǔn)、零件、程序等進(jìn)行識(shí)別辨認(rèn)及操作，實(shí)現(xiàn)一定程度上代替人來(lái)工作的目的。從而減少人力支出，降低生產(chǎn)成本，增加工作效率，可以滿足不同形式下的生產(chǎn)需求，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，由于機(jī)器設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電氣化自動(dòng)化智能控制，可以有效降低人工操作導(dǎo)致的企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為企業(yè)設(shè)備電氣自動(dòng)化控制的趨勢(shì)和應(yīng)用主體，也是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的重要技術(shù)支撐。不斷對(duì)人工智能技術(shù)進(jìn)行變革和創(chuàng)新，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)電氣自動(dòng)化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，具有一定意義。

1 人工智能技術(shù)的概念及特點(diǎn)

1.1 人工智能技術(shù)的概念

人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一種綜合性學(xué)科的技術(shù)結(jié)合，它是信息技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的綜合產(chǎn)物，是數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)甚至心理學(xué)等多個(gè)理論學(xué)科的融合。其技術(shù)實(shí)質(zhì)是通過(guò)生物仿生模擬人工部分功能，使得機(jī)器人可以替代人類從事一些復(fù)雜性的工作，它對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有極其重要的作用。

從二十世紀(jì)五十年代人工智能這一概念提出以來(lái)，人們對(duì)于人工智能的研究就不曾停歇，也成功應(yīng)用到社會(huì)工業(yè)中的多個(gè)領(lǐng)域，取得了非常重要的成就，促進(jìn)了人類生產(chǎn)生活的進(jìn)步和提高，體現(xiàn)了該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

與此同時(shí)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)自身的發(fā)展需求使人工智能技術(shù)與其相結(jié)合的控制應(yīng)用越來(lái)越廣泛，二者的技術(shù)融合逐步減少了人工消耗，極大地提高了設(shè)備系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和仿生精度，電氣自動(dòng)化成為人工智能技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。

1.2 人工智能技術(shù)的特點(diǎn)

人工智能技術(shù)方興未艾，已經(jīng)在社會(huì)的各項(xiàng)生產(chǎn)生活中被廣泛應(yīng)用。作為在各個(gè)行業(yè)運(yùn)用中受到人們普遍歡迎的的技術(shù)之一，自然有其優(yōu)異的特點(diǎn)，其特點(diǎn)的多樣性體現(xiàn)如下：

1.2.1 增強(qiáng)了可靠性

人工智能技術(shù)是一種綜合性學(xué)科的技術(shù)結(jié)合，采用的都是相對(duì)成熟的互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，這些先進(jìn)技術(shù)的融合能夠有效的減少傳統(tǒng)設(shè)備的參與，使得各項(xiàng)操作系統(tǒng)之間的配合更加方便快捷。同時(shí)中間環(huán)節(jié)的減少讓操作更為簡(jiǎn)便直觀，能夠有效的增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高操控的可靠性，保證企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的安全和效率。

1.2.2 提高了性價(jià)比

現(xiàn)如今，各種方式的人工智能技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在人們生產(chǎn)生活的方方面面，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本，具有較高的社會(huì)價(jià)值。人工智能技術(shù)憑借著其技術(shù)先進(jìn)性介入電氣自動(dòng)化的發(fā)展，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。而隨著對(duì)人工智能的研究深入，其應(yīng)用推廣的成本也會(huì)越來(lái)越低，更進(jìn)一步的降低電氣自動(dòng)化的成本，在確保產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)的情況下提高了性價(jià)比。

1.2.3 完善了操作性

計(jì)算機(jī)技術(shù)是人工智能技術(shù)的學(xué)科基礎(chǔ)，因此，人工智能技術(shù)的應(yīng)用首先還是依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)。不論是人工智能的操作使用還是自動(dòng)運(yùn)行，都是需要通過(guò)計(jì)算機(jī)操作指令的方式來(lái)進(jìn)行。有些是本身就有的分析和判斷能力,有些則必須通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸設(shè)備進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)人工智能控制的精準(zhǔn)運(yùn)算和控制。另外目前人工智能發(fā)展出的邏輯分析技術(shù)，通過(guò)自身的信息量計(jì)算，隨時(shí)修正工作中的偏差，提高操作準(zhǔn)確性。

2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

目前，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制中，人工智能技術(shù)的使用范圍廣泛，參與度緊密，技術(shù)水平先進(jìn)，功能實(shí)現(xiàn)豐富，體現(xiàn)出了其在電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值。本文從人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備、控制、日常操作、故障診斷和簡(jiǎn)化控制流程等方面闡述其應(yīng)用。

2.1 在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用

各種設(shè)備機(jī)器的設(shè)計(jì)過(guò)程是系統(tǒng)和復(fù)雜的，大多涉及到眾多的系統(tǒng)和領(lǐng)域。除了基礎(chǔ)的電子電路、電磁電氣知識(shí)，還需要豐富的經(jīng)驗(yàn)。相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和手工操作，在電氣自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)階段引入人工智能技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)編寫(xiě)程序輔助設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)更加優(yōu)化合理，實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化，確保穩(wěn)定性、可靠性，滿足了對(duì)于電氣設(shè)備高質(zhì)量的設(shè)計(jì)要求，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

另一方面，在設(shè)備的運(yùn)行中，人工智能技術(shù)也有著較深入的參與。電氣設(shè)備的自動(dòng)化操作，減少了操作中的人為干預(yù)，替代了人工勞作的體力腦力勞動(dòng)，有效減少因?yàn)槿藛T操作原因?qū)е碌膿p失或安全事故。

2.2 在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

提高系統(tǒng)運(yùn)行效率是電氣自動(dòng)化控制的重要目的，也是人工智能技術(shù)在這方面應(yīng)用的主要作用。提高效率可以通過(guò)簡(jiǎn)化工作流程，避免設(shè)備故障，提高電氣自動(dòng)化水平，減少人為參與方式等實(shí)現(xiàn)，因此，控制程序是人工智能技術(shù)的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)可以區(qū)別生產(chǎn)中的不同步驟，并據(jù)此發(fā)出相應(yīng)的程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)人工智能控制。當(dāng)前，較為普遍的控制方式有模糊控制、專家系統(tǒng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。

（1）模糊控制是人工智能技術(shù)領(lǐng)域目前最為簡(jiǎn)單的運(yùn)用體系，它也是目前三種控制方法中采用最多的應(yīng)用方式。所謂模糊控制，就是運(yùn)用模糊語(yǔ)言變量、模糊推理等相關(guān)原理，輔助以一定的專家經(jīng)驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)信息與指令來(lái)構(gòu)建傳輸反饋通道，控制被控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電氣系統(tǒng)的控制過(guò)程。實(shí)際應(yīng)用中，大多采用直流和交流傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該技術(shù)在電氣傳動(dòng)中的作用。傳動(dòng)控制應(yīng)用主要使用的是Mamdani、Sugeno等軟件，其中Mamdani軟件是直流傳動(dòng)控制，用來(lái)調(diào)速。Sugeno軟件則大多數(shù)情況下是被用于交流傳動(dòng)，它是Mamdani軟件的一種例外，通過(guò)模糊控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用（見(jiàn)圖1）。

圖1 模糊控制系統(tǒng)功能

（2）專家系統(tǒng)控制，顧名思義，其理論基礎(chǔ)來(lái)自于專家，匯聚了大量的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以控制理論技術(shù)與專家系統(tǒng)理論相結(jié)合為手段，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)M下的人工智能技術(shù)。它存儲(chǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的專家知識(shí)，采用事先分析進(jìn)行總結(jié)，最后根據(jù)不同的工作環(huán)境設(shè)定出某一種參數(shù)模式。在運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)要先處理得到的各種信息，然后通過(guò)存儲(chǔ)的豐富知識(shí)經(jīng)驗(yàn)推理，通過(guò)調(diào)整參數(shù)來(lái)適應(yīng)不同的工作環(huán)境，繼而做出相應(yīng)的推斷和決策。這種方法下得出的處理結(jié)果和專家分析的是基本一致的，也就是類似的起到了專家的作用，這種控制系統(tǒng)適應(yīng)性好，靈活度高，可以有效提高運(yùn)行的效率，極大地增強(qiáng)設(shè)備控制中的安全與穩(wěn)定系數(shù)。

（3）網(wǎng)路神經(jīng)控制，它采用對(duì)人類大腦神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行模擬，來(lái)建立的一種神經(jīng)控制模型。在這個(gè)模型中，將電氣自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)模擬成人類大腦的神經(jīng)元，參照神經(jīng)元的控制方式實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)建模，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。在電氣自動(dòng)化的控制應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制技術(shù)參與的也越來(lái)越多，其應(yīng)用前景和價(jià)值也是今后人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中研究的方向之一。

2.3 在日常操作中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化日常操作中的首要職責(zé)是保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免設(shè)備因?yàn)椴僮鞑划?dāng)或失誤出現(xiàn)問(wèn)題或故障。電氣操作步驟繁多復(fù)雜，流程規(guī)范要求嚴(yán)格，傳統(tǒng)人工的操作復(fù)雜性的弊端使得電氣操作故障率高。人工智能技術(shù)能夠很大程度上簡(jiǎn)化日常操作步驟和過(guò)程，提高控制的自動(dòng)化智能化程度，避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。另外，人工智能還可以對(duì)日常操作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄收集分析，為系統(tǒng)處理和改進(jìn)簡(jiǎn)化提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4 在故障診斷中的應(yīng)用

設(shè)備故障是電氣設(shè)備領(lǐng)域中必然存在的問(wèn)題，故障診斷是電氣設(shè)備控制系統(tǒng)中重要的一環(huán)，自然的，如何減少故障率，出現(xiàn)故障時(shí)如何快速診斷及時(shí)修復(fù)也就成了人工智能技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制相結(jié)合的研究方向。傳統(tǒng)的電氣設(shè)備故障診斷過(guò)程和方法較為繁瑣復(fù)雜，需要花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，診斷準(zhǔn)確率不高，尤其是一些構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大的設(shè)備，不僅檢修難度增大，還容易發(fā)生一定的危險(xiǎn)。而人工智能技術(shù)可以對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)資料進(jìn)行歸集整理，并通過(guò)掃描、分析、檢測(cè)以判斷發(fā)生故障的部位和類型，極大地提高故障檢出準(zhǔn)確率，縮短故障維修時(shí)間，從而保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。此外，人工智能技術(shù)可以根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)體檢，檢測(cè)故障征兆，實(shí)現(xiàn)在故障出現(xiàn)前對(duì)設(shè)備的維修保養(yǎng)，增加設(shè)備使用年限，減少設(shè)備磨損。

2.5 在簡(jiǎn)化自動(dòng)化控制流程中的應(yīng)用

在電氣領(lǐng)域中，設(shè)備的自動(dòng)化控制相比較來(lái)說(shuō)是十分復(fù)雜的，其對(duì)于每個(gè)步驟的要求標(biāo)準(zhǔn)都比較高，如果有些環(huán)節(jié)不按標(biāo)準(zhǔn)流程操作，出現(xiàn)細(xì)小的疏忽紕漏，極有可能會(huì)造成或大或小的事故，甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故。采用人工智能技術(shù)則可以將這種影響降到最低，借助計(jì)算機(jī)設(shè)備和技術(shù)，對(duì)電氣設(shè)備的使用、維護(hù)、狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，提前設(shè)計(jì)好各種問(wèn)題故障的處理方法，盡量保障電氣自動(dòng)化控制工作順利完成，簡(jiǎn)化自動(dòng)化控制的流程。

3 結(jié)語(yǔ)

社會(huì)發(fā)展的科技進(jìn)步改變了人們的生產(chǎn)生活，而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和進(jìn)步，更是加快了社會(huì)工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程和創(chuàng)新變革。通過(guò)在電氣自動(dòng)化控制中應(yīng)用人工智能技術(shù)，改變傳統(tǒng)的電氣控制模式，不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行效率和精度的提高和優(yōu)化，更反過(guò)來(lái)推動(dòng)社會(huì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型，體現(xiàn)出人工智能技術(shù)的巨大應(yīng)用價(jià)值。而隨著以后人工智能技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，筆者相信它在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)方面會(huì)具有愈加廣闊的應(yīng)用前景，發(fā)揮更重要的作用。