劉劍

（淄博火炬能源有限責(zé)任公司，山東 淄博 255056）

于電氣工程自動化控制中引入并廣泛應(yīng)用智能化技術(shù)具有顯著的實(shí)踐價值，對切實(shí)提高自動化控制器的精確程度、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制以及提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性都不可或缺。在實(shí)踐中，為滿足現(xiàn)代社會和工業(yè)發(fā)展的需要，需不斷優(yōu)化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)的最大化運(yùn)用，從而積極助力電氣工程自動化控制行業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。

1 應(yīng)用于模糊邏輯

模糊邏輯有助于降低數(shù)據(jù)庫中搜索專家經(jīng)驗(yàn)的難度。

1.1 應(yīng)用技術(shù)

（1）Fuzzy-PID 復(fù)合控制。當(dāng)溫度偏差較小時，采取PID 控制。在控制性能方面也是單個PID 調(diào)節(jié)器或單個迷糊控制器不能比擬的。

（2）自適應(yīng)模糊控制。該方法促使控制系統(tǒng)的性能得以持續(xù)強(qiáng)化，控制大時滯、非線性等復(fù)雜系統(tǒng)的性能。

（3）比例因子自整定模糊控制。該方法的適應(yīng)能力強(qiáng)，在隨機(jī)環(huán)境中可自動矯正控制器，確?？刂葡到y(tǒng)在干擾情況下仍能發(fā)揮出最佳性能。

（4）EFC。EFC 實(shí)現(xiàn)了專家系統(tǒng)技術(shù)與模糊控制的整合，模糊控制器的智能化程度更高。除此以外，該方法放大了規(guī)范方法的價值、模糊處理的靈活性、專家系統(tǒng)技術(shù)的表達(dá)等優(yōu)勢的聯(lián)動效應(yīng)，能夠有效處理更多控制問題。

（5）多變量模糊控制。該模糊控制常用于多變量控制系統(tǒng)，一個多變量模糊控制器擁有多個輸入及輸出變量。

（6）仿人智能模糊控制。IC 算法有保持模式、比例模式兩類，正是由于該模式特點(diǎn)，使得系統(tǒng)在誤差絕對值變化時，可處于開環(huán)運(yùn)行與閉環(huán)運(yùn)行的狀態(tài)，輕松解決快速性、準(zhǔn)確性等矛盾，適用于純滯后對象。

1.2 實(shí)際應(yīng)用

（1）模糊軟起動控制器。基于模糊控制原理的電機(jī)軟起動技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)橫流軟起動控制。

（2）直流傳動。模糊控制系統(tǒng)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用，前者負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電氣系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動速度；后者負(fù)責(zé)為前者提供特殊輔助，以此強(qiáng)化自動化控制成效。將以往的電氣高速控制器，轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌斯ぶ悄芾碚摰哪：刂破鳎趦?yōu)化電氣工程自動化控制。

2 應(yīng)用于專家系統(tǒng)中

專家系統(tǒng)是指在某一個領(lǐng)域內(nèi)，如果在當(dāng)前沒有辦法利用高難度的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行解決問題時，需要依靠人類專家的專業(yè)水平，以此作為依據(jù)。通過更精準(zhǔn)的數(shù)字模型對整個計(jì)算機(jī)的程序進(jìn)行計(jì)算，而專家系統(tǒng)在使用過程中則需要了解其最重要的就是建立起所有專家本身的經(jīng)驗(yàn)，并且將這些經(jīng)驗(yàn)逐步的形成數(shù)據(jù)庫。在面對與人類相似的判斷推理時，可以利用這一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行問題的解決，確保問題的解決質(zhì)量得以提升，當(dāng)前需要明確專家系統(tǒng)一直以來都是智能化技術(shù)在使用過程中極為重要的分支之一，其能夠確保電氣工程自動化的價值在當(dāng)前得到全方位的體現(xiàn)。包括及時進(jìn)行復(fù)雜的技術(shù)決策、預(yù)防性診斷控制電氣功能等。

2.1 應(yīng)用價值

（1）降低停機(jī)率。電氣工程自動化控制有投資大的特點(diǎn)，出現(xiàn)故障停運(yùn)引起的經(jīng)濟(jì)損失較大。因此，需引入專家控制系統(tǒng)去預(yù)防性診斷電氣工程，有效降低機(jī)組的強(qiáng)迫停機(jī)率。

（2）加快決策進(jìn)程。在電氣工程自動化控制中，常利用電力系統(tǒng)去進(jìn)行中央調(diào)度和規(guī)劃，涉及數(shù)據(jù)采集和計(jì)算等環(huán)節(jié)，人類專家分析效果不盡理想，促使決策失誤。引入專家系統(tǒng)后，結(jié)合多個專家經(jīng)驗(yàn)，更利于進(jìn)行復(fù)雜的技術(shù)決策。

（3）夯實(shí)智能技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)。專家系統(tǒng)是培育專業(yè)人才的有力工具，利于拓展知識的傳播范圍，夯實(shí)智能技術(shù)在電氣工程自動化控制中應(yīng)用的條件保障基礎(chǔ)。

2.2 應(yīng)用路徑

電氣工程自動化控制中的專家系統(tǒng)應(yīng)用范疇較廣，涉及諸多的技術(shù)類型，如在電力系統(tǒng)規(guī)劃方面的應(yīng)用。電力規(guī)劃是電氣工程自動化控制的重要分支，能夠滿足控制的擴(kuò)容等需求。電力規(guī)劃涉及諸多方面的內(nèi)容，在輸電網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用專家控制系統(tǒng)，更利于滿足自動化控制要求。

（1）多目標(biāo)函數(shù)控制。專家控制系統(tǒng)可控制電氣工程網(wǎng)絡(luò)自動化規(guī)劃中的多目標(biāo)函數(shù)，基于控制矛盾篩選約束條件，將其用于復(fù)雜系統(tǒng)中形成相互作用，實(shí)現(xiàn)從技術(shù)角度方案的設(shè)計(jì)權(quán)衡與最優(yōu)化方案的提出，再協(xié)調(diào)決策過程。

（2）工程選址與布置方面。在電氣工程的選址與布置工作中，利用專家控制系統(tǒng)去全面分析地方的火電配合、水電配合、核電配合等方面。同時，為工程建設(shè)主體模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，模擬教育工程中的技術(shù)方案，引導(dǎo)技術(shù)事前商討，預(yù)判自動化控制中的技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)，避免破壞性項(xiàng)目施工試驗(yàn)，推進(jìn)項(xiàng)目質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

3 應(yīng)用于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)屬于多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)信號的前向傳遞、誤差的反向傳遞。前者用于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，利用輸入計(jì)算輸出。后者的反向傳遞，用于注冊傳遞誤差，做到隨時修改該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值與閾值。由此可見，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用，主要發(fā)揮著故障診斷等作用。

3.1 價值作用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是指一種計(jì)算機(jī)程序模擬人類的神經(jīng)系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行傳輸和處理。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有著近似人類的記憶與聯(lián)想、判斷等方面的邏輯思維。在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用，主要通過建立諧波模型與對系統(tǒng)動靜態(tài)的安全度分析的手段，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控與障礙的檢測診斷等功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是當(dāng)前利用計(jì)算機(jī)程序模擬人類的神經(jīng)系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)對所有信息的處理和傳輸。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有著與人們類似的記憶、聯(lián)想和判斷能力等，具有極強(qiáng)的邏輯思維。在電氣工程自動化控制的過程中，也需要充分地應(yīng)用該系統(tǒng)，才能夠確保該系統(tǒng)的整體使用效果得到提升，可以通過建立不同的安全度分析手段，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測以及障礙檢測判斷功能。

3.2 實(shí)際應(yīng)用

在建筑電氣自動化控制工程中，就可以應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來搭建筑電氣試驗(yàn)平臺，該平臺能夠更好地實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的自動化控制，也可以利用人工網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)診斷低壓配電系統(tǒng)在使用過程中可能存在的各類不同故障，確保所有的信息均能夠處于正常的應(yīng)用狀態(tài)，提高信息在后續(xù)應(yīng)用過程中的整體應(yīng)用效果。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化控制體系的穩(wěn)中求進(jìn)，有預(yù)測系統(tǒng)故障、擬合故障數(shù)據(jù)等功能。電氣工程的低壓配電系統(tǒng)，主要借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去預(yù)測該系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)。

4 應(yīng)用于遺傳算法

遺傳算法是指對當(dāng)前社會發(fā)展以及自然界建設(shè)的整體規(guī)律進(jìn)行分析，在目前的自然界建設(shè)過程中應(yīng)充分地了解到適者生存以及生物遺傳規(guī)律這一程序，并且對該系統(tǒng)進(jìn)行有效的模擬，對染色體以及相關(guān)的編碼進(jìn)行解析，應(yīng)明確染色體以及相關(guān)編碼一直以來都是遺傳算法過程中極為重要的基因，而遺傳算法也需要基于該原理將不同的答案內(nèi)容進(jìn)行排序、進(jìn)行解析，利用最合適的適度函數(shù)將這些解進(jìn)行逐一的測試，最終根據(jù)適者生存，優(yōu)勝劣汰這一規(guī)律有效的剔除。在整個函數(shù)運(yùn)用過程中，將最好的解作為整個遺傳算法中的解決方案，這種遺傳算法在應(yīng)用時應(yīng)用質(zhì)量較加，同時也能夠有效地實(shí)現(xiàn)對所有解和圖像處理的最佳質(zhì)量，確保圖像在處理過程中處理效果可以得到顯著的改善。

4.1 應(yīng)用價值

（1）自動控制領(lǐng)域。在該領(lǐng)域中的應(yīng)用，解決了諸多優(yōu)化相關(guān)的問題，如利用遺傳算法設(shè)計(jì)空間交會控制器、利用遺傳算法優(yōu)化航空控制系統(tǒng)、基于遺傳算法的模糊控制規(guī)則的學(xué)習(xí)、基于遺傳算法的參數(shù)辨識等，有較大的完善空間。

（2）機(jī)器人學(xué)。機(jī)器人的出現(xiàn)能夠幫助人們對已有的內(nèi)容進(jìn)行精確的計(jì)算，其是一種獨(dú)特的人工智能系統(tǒng)。通過機(jī)器人學(xué)能夠更好的理解當(dāng)前不同算法在應(yīng)用過程中的應(yīng)用方式，并且提高應(yīng)用質(zhì)量。分析遺傳遺傳算法時，更需要考慮到遺傳算法最初起源于人工智能系統(tǒng)，而當(dāng)前機(jī)器人學(xué)則成為遺傳學(xué)發(fā)展過程中極為重要的內(nèi)容之一，其對遺傳算法的后續(xù)應(yīng)用起到了不可磨滅的作用。遺傳算法可以在關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動過程中產(chǎn)生對運(yùn)動軌跡進(jìn)行規(guī)劃，同時，也能夠規(guī)劃機(jī)器人在移動過程中的移動路徑。

（3）圖像處理。遺傳算法在圖像處理中的優(yōu)化計(jì)算效果理想，可降低在圖像特征提取和分析等方面的誤差，從而強(qiáng)化計(jì)算機(jī)視覺的實(shí)用化效果。目前，已在圖像邊緣特征提取、模式識別、圖像恢復(fù)等方面得到了比較廣泛的應(yīng)用。

（4）機(jī)器學(xué)習(xí)。高級自適應(yīng)系統(tǒng)本身都具有極強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，這種學(xué)習(xí)能力的出現(xiàn)也能夠提高系統(tǒng)在后續(xù)使用時的整體使用質(zhì)量，基于遺傳算法的機(jī)器學(xué)習(xí)更是如此。在機(jī)器學(xué)習(xí)中分類器系統(tǒng)能夠提高其應(yīng)用的整體效果，而分類器系統(tǒng)在當(dāng)前很多領(lǐng)域中都得到了有效的應(yīng)用。例如，在模糊控制規(guī)模學(xué)習(xí)過程中就可以應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)，其能夠提高遺傳算法的學(xué)習(xí)質(zhì)量，并且了解遺傳算法本身屬于隸屬度函數(shù)，系統(tǒng)能夠通過學(xué)習(xí)該內(nèi)容、該算法來不斷去完善整個系統(tǒng)的整體性能，基于遺傳算法的機(jī)器學(xué)習(xí)能夠更好的調(diào)整整個學(xué)習(xí)過程中所有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身所具有的獨(dú)特連接權(quán)，同時更能夠做好人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4.2 實(shí)際應(yīng)用

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)。在電氣工程自動化控制中，涉及電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)等多個問題，設(shè)計(jì)過程繁雜，對設(shè)計(jì)人員專業(yè)知識技能等方面的要求較高，包括電氣學(xué)、磁力學(xué)、電路學(xué)等，再結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，手工完成對電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)，促使設(shè)計(jì)方案的達(dá)標(biāo)率低，修改的難度較大?，F(xiàn)代化設(shè)計(jì)方案可利用CAD 技術(shù)配合計(jì)算機(jī)軟件完成設(shè)計(jì)，工作效率和質(zhì)量更高。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，遺傳算法是智能技術(shù)在電氣工程自動化控制中應(yīng)用的有效形式，發(fā)揮遺傳算法的先進(jìn)性、實(shí)用性等優(yōu)勢，廣泛運(yùn)用智能化技術(shù)，更利于達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

（2）優(yōu)化NETPS 系統(tǒng)?；诿庖哌z傳算法的多機(jī)電力系統(tǒng)UPFC 控制器，是第三代基于電力電子器件的柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）控制器中的杰出代表，是由交流電壓控制器、直流電壓控制器、潮流控制器等組成的FACTS 裝置，同時具備潮流控制和交直流電壓控制以及抑制系統(tǒng)振蕩等功用。各控制功能具有對應(yīng)的控制通道，所以UPFC 控制器的設(shè)計(jì)也是一個多輸入和輸出的控制問題，涉及多組控制通道的協(xié)調(diào)以及參數(shù)優(yōu)化等。UPFC 控制器的不同控制回路間存在交互影響的關(guān)系，對閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響較大。而遺傳算法的應(yīng)用，可有效解決UPFC 控制器串聯(lián)端的潮流、并聯(lián)端的交流母線電壓、聯(lián)絡(luò)電容兩端的直流電壓、附加阻尼通道等優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的問題，在復(fù)雜電力系統(tǒng)中有效設(shè)計(jì)UPFC 控制器。

在利用遺傳算法的同時，引入二次免疫應(yīng)答、免疫代謝、混沌序列、隔離小生境等免疫系統(tǒng)思想，利用先進(jìn)的免疫遺傳算法去優(yōu)化設(shè)計(jì)UPFC 控制器參數(shù)，利用免疫遺傳算法去優(yōu)化多個典型函數(shù)，在全局尋優(yōu)能力、快速收斂等方面的優(yōu)勢特點(diǎn)都是以往遺傳算法不能比擬的。比如，在新英格蘭測試系統(tǒng)（NETPS）中安裝一臺UPFC，以提高其暫態(tài)穩(wěn)定性，則可以利用免疫遺傳算法優(yōu)化其控制器參數(shù)，算法涉及參數(shù)初始化、抗體編碼、適配值函數(shù)、免疫記憶和二次免疫應(yīng)答過程、個體濃度計(jì)算與控制、免疫復(fù)制過程、免疫代謝過程、免疫充足、基因突變等。發(fā)現(xiàn)基于免疫算法設(shè)計(jì)的UPFC 控制器，可有效提高NETPS 的阻尼，快速消除其功率低頻振蕩。優(yōu)化后的UPFC 控制器動態(tài)性能更加理想，可顯著提高NETPS 的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)智能化、自動化等方面要求的不斷提升，在電氣工程自動化控制中引入各種先進(jìn)的智能技術(shù)，更顯得尤為重要。智能控制技術(shù)在電氣設(shè)備診斷故障方面的應(yīng)用主要包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、模糊邏輯、遺傳算法等，也是人工智能等新一代智能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域優(yōu)化和高效運(yùn)用的直接體現(xiàn)，還需加強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，借鑒優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)，引入先進(jìn)的技術(shù)手段和思想觀念，推進(jìn)控制領(lǐng)域與時俱進(jìn)，從而達(dá)到預(yù)期的研究效果。