試論自動化控制中人工智能算法的應(yīng)用

鄧晨曦 蔣一鋤

摘 ?要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能水平得到了很大提高。將人工算法運用到自動化控制中，既在一定程度上彌補(bǔ)了系統(tǒng)存在的不足之處，同時也增強(qiáng)其精確度。文章首先對人工智能算法展開了詳細(xì)的分析，進(jìn)而對在自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用人工算法的實際作用進(jìn)行探討，最終提出了人工算法的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動化控制;人工智能;算法;應(yīng)用

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）32-0164-02

Abstract： With the continuous progress of science and technology， the level of artificial intelligence has been greatly improved. The application of artificial algorithm to automatic control not only makes up for the shortcomings of the system to a certain extent， but also enhances its accuracy. First of all， this paper makes a detailed analysis of the artificial intelligence algorithm， and then discusses the actual function of the application of the artificial algorithm in the automatic control system， and finally puts forward the specific application of the artificial algorithm.

Keywords： automatic control; artificial intelligence; algorithm; application

引言

要想保證電氣自動化控制系統(tǒng)的正常運行，必須應(yīng)用科學(xué)的控制方式，提高精確程度。自動化控制的研究對象主要包括以下四方面：對計算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理應(yīng)用、對數(shù)據(jù)數(shù)字化進(jìn)行分類識別處理、對系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以及對電氣自動化進(jìn)行控制。將人工智能算法與自動化控制技術(shù)二者相結(jié)合，可以使電氣自動化系統(tǒng)的工作效率得到顯著提升，并且能夠使傳統(tǒng)電氣控制的工作時間大大減少，在很大程度上使工作設(shè)備消耗的能源得到降低。

1 人工智能算法概況

1.1 起源及技術(shù)支持

在應(yīng)用人工智能算法時，由兩種設(shè)備共同提供技術(shù)支持，分別是數(shù)據(jù)處理設(shè)備和計算設(shè)備。其中，計算設(shè)備的主要功能是對龐大的數(shù)據(jù)算法進(jìn)行運算。通過相關(guān)設(shè)備的使用，可以使部分大數(shù)據(jù)得到集中化處理，并對處理結(jié)果展開分析，以處理結(jié)果為依據(jù)，對人類智慧及其智力反應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的模仿。人工智能技術(shù)涉及了多個學(xué)科的知識，比如社會學(xué)和自然科學(xué)等學(xué)科，能夠?qū)φZ言和圖文進(jìn)行處理、計算機(jī)編程、無人機(jī)等給予一定幫助，此外，這項技術(shù)必須以大量的數(shù)據(jù)支持為基礎(chǔ)。

1.2 人工智能技術(shù)的基本情況

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)與現(xiàn)代化的生產(chǎn)技術(shù)相融合，創(chuàng)造出先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，迎來了智能化生產(chǎn)的時代。當(dāng)前社會中，眾多生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)大范圍應(yīng)用人工智能技術(shù)，這使社會生產(chǎn)需要的人力、物力資源等大大降低，有效緩解了資源浪費問題，從而在極大程度上提高了資源利用率，同時使生產(chǎn)成本得到降低。人工智能屬于計算機(jī)科學(xué)的重要組成部分，是一門富有挑戰(zhàn)的學(xué)科。通過在機(jī)器人中放置智能化系統(tǒng)，融入人的思維，對人的行為進(jìn)行模仿，這樣可以使它具有人類思維以及感知能力，進(jìn)而可以對面臨的各種狀況進(jìn)行高效處理。隨著人工智能技術(shù)的逐漸進(jìn)步，便出現(xiàn)了人工智能算法。人工智能算法，又被稱作機(jī)器智能，學(xué)科邊緣性較高。這門學(xué)科的基本原理是利用智能機(jī)器人，模仿人類的智能反應(yīng)。目前，人工智能算法已經(jīng)應(yīng)用到多個領(lǐng)域中，包括語言、遺傳變異和圖像等。

1.3 人工智能算法的主要特征

人工智能算法與很多學(xué)科息息相關(guān)，例如，計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)等，具有十分顯著的特征，主要包括以下四點：第一，具有較高的可靠性。利用人工算法，可以使對電力系統(tǒng)的便捷操作得以實現(xiàn)，進(jìn)而對電力系統(tǒng)的工作效率進(jìn)行提高，同時增強(qiáng)其控制的精確度，最終使工業(yè)生產(chǎn)的效率及質(zhì)量得到提高，對企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展起到很大的推動作用。第二，在開展電氣設(shè)計時，若應(yīng)用人工智能算法，那么不需要對其控制對象的實際動態(tài)、參數(shù)變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)掌握。第三，對于人工智能算法而言，需要使其人工控制器和驅(qū)動器保持一致性，有利于使人工智能算法的精準(zhǔn)度得到提升。第四，在設(shè)計控制器期間，運用人工智能算法，能夠使抗干擾能力得到顯著提高，此外，還可以進(jìn)一步提升信息及數(shù)據(jù)的適應(yīng)能力，進(jìn)而有利于加快設(shè)計修改及擴(kuò)展的速度。

2 應(yīng)用人工智能算法的具體作用

如果運用人工算法，可以對電氣設(shè)備的設(shè)計及生產(chǎn)過程實行有效監(jiān)控，從而具備強(qiáng)大的糾錯功能。在對電氣設(shè)備的質(zhì)量及安全性能進(jìn)行評估的過程中，運用人工智能算法具有極大的優(yōu)勢。在人工智能算法的幫助下，可以對上述知識進(jìn)行綜合處理，這樣將有利于設(shè)計工作的快速開展。否則，若只依賴于設(shè)計人員的專業(yè)能力，將會消耗大量的人力、物力、財力資源。同時，對人工智能算法進(jìn)行合理使用，可以有效解決電氣設(shè)備設(shè)計過程中出現(xiàn)的多種問題，比如，涉及專業(yè)知識較多、涵蓋領(lǐng)域過廣、操作難度較高、需要較多的技術(shù)人才等問題。此外，該技術(shù)能夠使復(fù)雜的計算、模擬環(huán)節(jié)更加高效、快速地進(jìn)行。在實際應(yīng)用期間，可以使設(shè)計時間大大縮減，并使其科學(xué)性和精準(zhǔn)度得到進(jìn)一步提高。一般情況下，在人工智能算法的應(yīng)用過程中，必須與實際情況相結(jié)合，以此為依據(jù)，對電氣設(shè)備展開相應(yīng)設(shè)計，制定出科學(xué)合理的設(shè)計方案。在此期間，需要不斷將設(shè)計方案與儲存的設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行分析對比，并逐漸進(jìn)行完善，從而對新功能的開發(fā)起到促進(jìn)作用。此外，還可以結(jié)合人工智能算法的專家系統(tǒng)，對設(shè)計方案不斷進(jìn)行優(yōu)化，并與遺傳算法數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)而使設(shè)計方案更加精確。

3 在自動化控制中人工智能算法的具體應(yīng)用

3.1 將人工智能算法應(yīng)用到電氣設(shè)備設(shè)計中

開展電氣設(shè)備設(shè)計這項工作是有一定難度的，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，與多個領(lǐng)域的知識均有交集，對設(shè)計人員要求較高，除需要具備強(qiáng)大的知識儲備和豐富的設(shè)計經(jīng)驗外，還需提供相應(yīng)的人力、物力資源。當(dāng)使用人工智能技術(shù)時，可以借助于CAD技術(shù)、人工算法等技術(shù)的幫助，能夠使復(fù)雜的計算以及模擬環(huán)節(jié)的效率得到提升，并使其精準(zhǔn)度進(jìn)一步提升。對于人工智能算法而言，其重點內(nèi)容是遺傳算法，此算法極為先進(jìn)，計算結(jié)果具有極高的精確度。在這種情況下，要想應(yīng)用人工智能算法，相關(guān)工作人員必須保證電氣設(shè)備的設(shè)計具備較高的科學(xué)性。此外，在選擇設(shè)計人員時，必須保證其計算機(jī)水平較高，進(jìn)而使其利用人工算法完成電氣設(shè)備的設(shè)計。將人工智能算法應(yīng)用至自動化控制系統(tǒng)中，能夠有效增強(qiáng)設(shè)計方案的科學(xué)性，使產(chǎn)品開發(fā)周期得到進(jìn)一步縮短。

3.2 將人工智能算法應(yīng)用至電氣設(shè)備控制中

電氣控制在電氣設(shè)備自動化的過程中發(fā)揮著重要作用，與電氣化系統(tǒng)的正常運行具有極為緊密的聯(lián)系，在電氣設(shè)備控制的實際過程中，需要進(jìn)行極為復(fù)雜、繁瑣的操作流程?；诖耍?dāng)前研究的重點內(nèi)容便是如何對電氣系統(tǒng)的控制效率進(jìn)行提升，通過人工智能算法的運用，能夠使電氣設(shè)備的自動化控制得到實現(xiàn)，這樣不但可以有效增強(qiáng)控制效率，而且使控制過程中的人力、物力、財力等各種資源浪費現(xiàn)象得到緩解。在電氣設(shè)備控制中使用人工智能算法，大致包括三方面內(nèi)容，分別是進(jìn)行模糊控制、專家系統(tǒng)控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，其中，模糊控制較為關(guān)鍵，其主要原理是利用傳統(tǒng)電氣過程中的交流和自流傳動，對PI、PID控制器進(jìn)行替代。同時，模糊控制的操作程序并不復(fù)雜，與實際具有密切聯(lián)系，目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

3.3 將人工智能算法應(yīng)用至電力系統(tǒng)中

目前，對于絕大部分現(xiàn)代化電氣企業(yè)來說，在進(jìn)行電力系統(tǒng)的控制期間，均采取了PLC人工智能技術(shù)。若對此項人工智能技術(shù)加以合理應(yīng)用，便能夠?qū)δ承┕に嚵鞒虒崿F(xiàn)一定控制，這樣有利于提升電力系統(tǒng)運行的安全性。與此同時，在使用PLC人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)之上，可以有效增強(qiáng)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行一定提高。在電力系統(tǒng)中使用人工算法中的專家系統(tǒng)，系統(tǒng)涉及了很多專業(yè)性知識、規(guī)則等。以專家經(jīng)驗為依據(jù)來開展相關(guān)推斷，進(jìn)而對其決策模式、決策手段及決策過程實施模擬，以此對相關(guān)問題進(jìn)行科學(xué)地解決。專家系統(tǒng)具有非常復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)，也就是由咨詢解釋、知識庫、推理機(jī)、知識獲取、人機(jī)接口等構(gòu)成。在實際應(yīng)用過程中，需要與具體情況相結(jié)合，及時對其知識庫、規(guī)則庫進(jìn)行更新。就目前而言，在電力系統(tǒng)實際應(yīng)用中，人工智能技術(shù)占據(jù)一定比例，常用的是多種復(fù)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)集訓(xùn)練算法解決實際問題。這樣一來，可以大面積地對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在復(fù)雜狀態(tài)下實施分類和識別，若對各元件的關(guān)聯(lián)性及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)分析，可以實現(xiàn)對出現(xiàn)的故障問題實施診斷。

3.4 人工智能算法具備一定控制能力

首先，在采集數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)中，人工智能算法可以做到完全自動化，能夠?qū)?shù)據(jù)信息實時進(jìn)行分析處理。同時，該技術(shù)能夠?qū)λ辛炕瘮?shù)據(jù)進(jìn)行搜集，并對有效的數(shù)值進(jìn)行模擬，進(jìn)而對采集的數(shù)據(jù)及時進(jìn)行整理、存儲。其次，應(yīng)用人工智能算法，可以實現(xiàn)對動畫情景的模擬工作，通過模擬圖片的系統(tǒng)情況，進(jìn)而使模擬圖自動生成。然后，在人工智能算法的專家系統(tǒng)中，利用專家分析可以完美呈現(xiàn)出運行曲線，并對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存加工處理，從而自動生成相應(yīng)報表。最后，通過應(yīng)用人工智能算法，可以將造成故障的錄波、故障的出現(xiàn)順序進(jìn)行詳細(xì)記錄，此外，還能對某些毀壞性操作實施模擬化操作，并且實現(xiàn)開關(guān)量變位機(jī)波形捕捉。

4 結(jié)束語

綜上所述，人工智能算法是計算機(jī)學(xué)科的一門重要分支，是一種新型科技。將人工智能算法應(yīng)用至自動化控制中，不僅使其控制效率得到提升，并增強(qiáng)其精確度，還在很大程度上降低了人力、物力、財力等資源的消耗。在人工智能算法的不斷發(fā)展下，將會對自動化控制領(lǐng)域起到一定推動作用。

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