电气工程与智能控制的本科生可以考电气工程与自动化的研吗?

(山西农业大学信息学院,山西 晋中 030800)

摘 要:工业技术的发展对电气工程自动化控制提出了新的挑战,智能化技术逐步应用到电气工程自动化控制中,取得了较好的效果,极大的推动了电气工程自动化控制技术的发展。文章对智能化技术的概念、特点和在电气工程自动化控制中的具体应用进行了阐述,表明采用智能化技术可以提高电气自动控制系统的稳定性,降低成本,提升经济效益。

关键词:智能化技术;自动控制;电气工程

近年来,经济建设和社会的进步,对电力行业提出了新的挑战,反过来助推了电力行业的快速发展,同时带动了与电力行业紧密相关的电气工程的发展。早先的电气工程自动化控制是通过接触器和继电器等低压电气实现的。随着工业的发展,对电气工程自动化控制技术的要求也越来越高,对其自动化水平和智能化水平提出了严峻的挑战。为了适应工业科技发展对电气工程自动化控制提出的新挑战,将智能化技术与电气工程自动化相结合,从而形成了创新性的综合了智能化、自动化和电气化的控制手段,在工业各领域取得了较好的效果,应用越来越广泛,极大的推动了工业经济的发展。

人工智能技术于20世纪50年代被提出,随后得到了快速的发展,逐渐渗透到工业经济的各个行业,取得了显著地效果,极大的推动了工业经济的发展和社会文明的进步。人工智能技术是一门交叉学科,它综合性强,包含内容广泛,结合了信息技术、控制技术、计算机技术、生物仿生技术、数理逻辑等学科,其目标是为了实现机器控制机器,使机器能像人类一样进行思考并给出相应的反馈,实现相应的动作,完成特定的任务。随着计算机技术的迅速发展,智能化技术用到了电气控制中,作用越来越明显,极大的推动了电气控制技术的自动化水平和智能化发展。

电气工程主要是研究和电气设备及工程相关的自动控制、系统运行、信息处理、电子电气技术、产品研制开发等内容,电气工程和智能技术的结合为电气工程发展提供了强大的推动力。电气工程的智能化技术是不仅可以解决电气工程中的信号识别与处理,实现电气工程的自动化控制,而且还能对电气产品的研发和电气系统的故障排除提供可靠的技术支持。随着计算机技术和人工智能技术的不断发展,智能技术在电气工程自动化控制中的应用不断深入。大量的事实表明,智能化技术在电气工程的自动化控制过程中的效果比较显著,极大的提升了电气工程的自动化水平,降低了工程的投入成本,实现了对人力资源的合理配置,提高了电气系统的运行效率和经济效益。

智能化技术应用于电气自动化控制过程中,采用智能化控制器,相对于传统的自动控制器而言,智能化控制器有如下优点:

2.1 提高控制系统的精度

电气控制系统复杂程度的提高,对传统的控制器的工作性能提出了严峻的挑战。由于传统控制器在使用前需要设计被控对象模型,当被控对象比较复杂或者被控对象存在很多不确定的如非线性参数变化等因素时,要精确的建立被控对象的动态方程是很困难的,因此控制器在设计实际控制对象模型时,会采取近似模型,往往产生误差,导致控制精度降低,影响电气系统运行的稳定性。

因此,采用的传统的控制器,无法保证复杂系统的控制精度,在一定能够程度上降低了自动化控制的工作效率。与传统的控制器相比,智能化控制器有着明显的优势,这是由于智能化控制器采用实时控制算法,设计时不需要建立被控对象的模型,从源头上避免了不可控因素的出现,使自动化控制器的精度得到了提升,保证了控制系统的精度。

2.2 提高控制系统的实时性

在电气控制系统的调节上,传统的做法是控制人员根据控制系统的要求和控制参数的变化,依靠相关人员的经验,对已有的自动化控制器进行人工调节。这就要求操作人员不仅具有敏锐的观察能力,还要有丰富的专业知识和控制经验,控制系统运行的稳定性取决于操作人员的调节。为了提高系统控制的实时性和准确性,可以采用智能化控制技术。

智能化控制技术具有实时逻辑判断能力,能根据输入条件通过计算给出输出,控制设备进行相应的动作。基于此特性,可以对电气控制系统进行实时调节,从而使电气系统的工作性能得到有效地保障,使自动化控制系统能安全稳定运行。由此可见,采用智能化控制技术要比传统的自动化控制器具有优势,对电气工程自动化的实际应用具有积极意义。

由于智能化技术采用计算机来进行逻辑判断,因此,在对电气设备进行自动化控制的过程中,计算机只依靠输入数据就可以进行计算,然后给出相应的处理措施。在这个过程中不需要有专业的技术人员在场,极大的节省了劳力,降低了成本,而且,随着通信技术的发展,可以实现远距离的实时调节控制,极大的提升了电气控制系统的完整性和实时性,保证可运行的稳定性。因此,智能化技术极大地推动了电气工程自动控制的发展。

2.3 提高控制系统的稳定性

随着工业技术的发展,现代电气控制技术的复杂程度越来越高,各种因素的变化都会对控制系统产生影响,同时,系统所控制的电气设备的精度要求也越来越高。这就要求电气系统在运行过程中要保证实时的稳定性,避免由于控制系统的波动所带来的影响。因此要求控制系统要有一定的稳定运行能力。传统的自动控制器的稳定一致性相对较差,而智能控制器则具有较好的一致性,在处理变化输入的数据时,智能化控制器可以通过计算方法的变化从而保证输出的稳定,实现自动化控制的稳定性要求。智能化控制器的算法是实现控制稳定性的核心,对于不同的控制系统和控制对象,要采用不同控制算法,已实现不同的控制效果。智能化控制器在运行中,采集输入数据,根据控制要求选择控制算法,达到预计的效果,保证了控制系统的稳定性,也保证电气设备的安全运行。

3 智能化技术在电气自动化控制中的应用

随着人工智能技术的不断发展,研究人员展开了针对人工智能在电气工程自动化控制方面的研究。智能化技术为电气工程自动化控制提供了强有力的手段,目前在电气工程中的应用主要在以下方面:①控制过程中电气故障诊断的智能化;②电气产品设计的智能化;③电气控制手段的智能化。

3.1 电气故障诊断的智能化

随着工业技术的发展,设备和线路的控制手段逐渐复杂,对控制系统的可靠性提出了更高的要求。随着控制系统的运行,电系统发生故障不可避免,为了降低故障发生带来的影响降至最低,需要在故障发生时及时进行处理与排除。传统的操作方式是通过人工的方式进行故障排除,但是人工故障排除非常考验操作工人的经验和水平,而且随着系统复杂程度的增加,人工排故障的效率和准确性会大大降低,影响系统的正常运行,影响经济发展。而通过采用智能化故障排除技术,可以快速的找到故障发生的位置,并采取相应的手段进行处理,极大的提升故障排除的效率,提高故障排除的准确性,降低劳动人员的劳动强度,提高自动控制系统的经济效益。因此,在电气控制系统自动化故障排除中,智能化技术是具有大力发展空间的。

目前,对电气控制系统的故障排除已经从发生故障排除的阶段逐渐转向了故障发生之前的预判排除阶段,这就要求对控制系统的各项指标都有一个准确的了解。在故障发生之前,与之相关的某些参数会发生相应的变化,这就要求控制系统具有自主识别,自主判断的能力,即智能化故障预判的能力。由此,可以消除故障发生的隐患,可以在故障发生之前就实现排除,提高系统稳定性,保障了电气系统的安全运行,极大提高了经济效益。

3.2 电气产品设计的智能化

在传统的电气工程产品设计时,采用的是串行的设计流程,产品从设计到制造到试用,需要经历一个完整的流程,才能给出反馈意见,然后再对设计进行修改,再制造与试用,经过反复的改良与试验,才能最终形成一个理想的产品。在设计与制造过程中,由于各种影响因素的存在,有些问题未被考虑进去,就会导致后续的工作无法继续,影响产品的开发进度,浪费大量的人力物力,导致产品开发效率低下。因此,传统的电气工程产品设计需要设计人员有丰富的经验,具备较高的专业知识和准确的运用专业知识解决问题的能力。为了解决产品设计过程中的这些问题,采用智能化技术在实现电气工程产品的设计与制造,将传统的串行设计改成并行设计流程,利用设计软件所自带的专家系统通过各种虚拟的情况来判断设计的合理性,从而给出修改意见,而不用进行多次实物测试,只需要最后一遍实物测试就可以了。这就完全改变了过去的工作模式,大大提高了产品开发效率,对于复杂的电气工程设计而言,采用智能化的大数据云处理手段,可以保证电气工程设计过程中数据的精准性,可以更快更好的解决复杂的电气工程自动化系统设计难题,极大的提高降级效益。

3.3 电气控制方式的智能化

现阶段的电气控制系统相对复杂,整个系统包含了大量的控制环节。为了保证系统的合理可靠运行,需要对每一个控制环节进行监控,因此,控制方式的设计也是电气工程自动化控制系统应用中需要关注的问题。采用智能化技术对控制系统进行控制是现阶段智能化技术在电气工程中应用的主要方面。在对电气系统进行控制时,智能化技术通过采用现代控制技术,例如专家系统、模糊控制和神经网络等手段来实现。在智能化控制系统中,系统通过学习,对发生的问题或产生的各种情况进行实时的逻辑判断,并给出处理方案。目前,随着计算机和人工智能技术的迅速发展,智能化控制技术在电气控制系统中已经逐渐得到了应用,凭借其出色的性能和有效的控制错略,极大的提高系统控制的稳定性,保证的电气系统的自动化安全运行。

智能技术是当前计算机和自动控制领域发展最为迅速的技术之一,已经在工业各行业得到了广泛的应用。将智能化技术应用于电气工程自动化控制过程中,不仅可以加强电气设备自动控制的能力,而且电气系统的稳定安全运行奠定了坚实的基础,同时也解放了大量的劳力,降低了人力成本和生产成本,有利于企业生产效率的提高。智能化控制技术的有效运用可以将企业生产过程中的体力劳动转变为脑力劳动,提高企业的市场竞争力。因此,智能化技术在电气工程自动化控制中的应用对于经济的发展和行业的进步具有重要的推动作用。

[2]王茂茹.基于电气工程自动化的智能化技术应用分析[J].电子制作,2016,(21):71-72.

[3]莫家宁.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用探讨[J].机电信息,2013,(6):23-25.

[4]刘次福.初探智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].通讯世界,2013,(11):118-119.

[5]郑星伟.电气工程自动化在建筑设计领域的应用[J].工程技术

中图分类号:TP273

作者简介:马宇驰(1996-),男,研究方向:电气工程及其自动化。

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浅谈智能化技术在电气工程自动化中的应用

  人工智能的控制技术将是未来生产的发展趋势,并且目前在电气工程的自动化方面也已广泛运用,下面是小编搜集整理的智能化技术在电气工程自动化中的应用探究的论文范文,供大家阅读参考。

  【摘 要】智能化技术主要表现于问题求解、专家系统、逻辑推理、证明定理、了解自然的语言以及机器人学与自动程序的设计等方面,在电气工程的自动化中,智能化技术能充分发挥作用,促进电气优化的设计,及时诊断故障,并且还可实现智能控制。因而,本文探讨人工智能控制的优势与在电气工程的自动化中的运用。

  【关键词】智能化技术;电气工程;自动化

  人工智能特殊性是由于其具备三种能力:行为能力、感知能力以及思维能力,因而,人工智能发展的潜力无限大。电气工程自动化作为一门电气信息类的新兴学科,主要应用于信息处理、控制运动、管理及决策、电子电力的技术、工业过程的控制、检测及自动化的仪表与电子及计算机技术等领域。智能化技术的应用促进电气工程自动化学科尤其是自动控制的领域发展,提升电气设备的运行智能化,有效增强控制系统稳定的性能,是生产技术又一次巨大的革新。

  2、人工智能运用的理论

  人工智能概念在1956年的时候首次提出后,其发展的状态一直良好,并且逐渐形成以计算机为核心,包括哲学、医学、生物学、心理学、自动化、控制论、信息论与数理逻辑的综合性科学,其属于计算机科学中重要的分支,对智能本质有较好的阐述,且生产了与人类的智能机器相仿的机器,实现了多种研究。随着科技的发展与进步,计算机编程技术可模仿人类的大脑,例如分析、收集、回馈、处理以及交换信息,因而,计算机以模仿人类大脑的形式,在一定的程度上促进电气工程的自动化发展的步伐。在日常生产、分配、流通与交换中,均需电气工程的自动化控制,并且通过电气工程自动化的控制,可有效实现自动化电气工程,提高工作的效率,进而促使生产与工作总体的效率有所提升[1]。

  3、人工智能的控制优势

  对于不同人工智能的控制,需运用不同方式进行探讨,由于部分人工智能的控制器,例如神经、模糊、模糊神经以及遗传算法均属于类非线形函数的近似器;采用此分类有利于了解总体,以及促进对人工智能控制策略综合性的开发,以上人工智能的函数近似器具备常规函数的估计器不具有的优点。

  首先,在多数情况下,精确了解控制对象动态方程是相对比较复杂的,所以控制器设计实际的控制对象模型,通常会出现许多不确定因素,例如参数变化与非线性时等,往往无法掌握新的信息。但人工智能的控制器设计,可不需参照控制对象模型。按照鲁棒性、响应时间与下降的时间不一样,人工智能的控制器可经过适当调整以提升自身性能,例如,在下降的时间上,模糊逻辑的控制器可比PID控制器还要快四倍;在上升的时间上,模糊逻辑的控制器可比PID控制器还要快两倍。同古典的控制器比较,人工智能的控制器更具备易调节的.特点。尽管缺少专家现场的指引,人工智能的控制器也可以采取响应数据进行设计。

  此外,还可由相应的信息以及语言等形式开展设计工作,人工智能的控制器一致性极强,输入陌生数据便可以出现很高的估测,还可忽视驱动器对控制器的影响。针对部分控制对象而言,尽管目前未采取人工智能的控制器,也能有良好效果,不过对其他控制的对象而言,不一定能产生良好的效果,因而,设计时需遵守具体问题应具体分析原则。在模糊化与反模糊化的过程中,若运用隶属函数、规则库以及适合模糊神经的控制器,便可精确进行实时的确定[2]。

  4、智能化技术的运用

  由人工智能的技术不断发展,运用智能化技术控制的领域也逐渐广阔,包含人工智能运用在电气产品的优化设计、控制及保护、故障的预测与诊断等方面。

  4.1电气产品的优化设计

  电气产品优化设计的工作是相对比较复杂的,其主要综合了两方面内容:理论学科的知识与经验知识。电气产品传统的设计方式主要是设计经验综合大量实验手段的验证,缺少相关技术的支持,效率比较低,工作量比较大,难以设计出科学合理的方案。由计算机技术迅速发展,以及人工智能的技术应用,电气产品设计逐渐从手工转入计算机辅助的设计,从一定程度上而言,减少产品从构思至设计至生产时间,并使得设计逐渐迈向智能化、优质化以及高效化的时代。

  在人工智能的技术运用在优化设计中,主要有两种主要方法:遗传算法与专家系统。遗传算法特征是直接操作结构对象,具备内在隐并行性与全局寻优的能力;可指导优化与自动获取搜索空间,以及自行调整搜索的方向,不需标准的要求。这些遗传算法的特征特别适合产品的优化设计,进而其广泛运用在电气产品人工智能的优化设计之中。专家系统运用于计算机技术与人工智能的技术,主要是依据某领域的一个或是多个专家提供经验与知识,进行合理的判断与推理,模仿人类专家决策的过程,以此处理需人类专家处理复杂的问题,并且其更是产品的优化设计重要的方式,但目前尚处于研究的阶段,实际的应用比较少,未来的发展前景较大。

  电气设施故障具备非线性、复杂性以及不确定性等特征,运用传统方式进行的诊断效率较低、准确率低。人工智能的方式引进极大提升了故障的诊断准确率,而人工智能的技术运用在故障的诊断方式主要有三种:神经网络、模糊逻辑以及专家系统。例如,运用人工智能的技术,对电动机与发电机进行故障诊断的时候,结合神经网络与模糊理论,不但保留故障诊断的模糊性,更结合神经网络的学习能力强优势,共同对电机故障进行诊断,极大提升了故障的诊断准确率。

  4.3人工智能控制技术

  人工智能的控制技术将是未来生产的发展趋势,并且目前在电气工程的自动化方面也已广泛运用。控制的方式主要有模糊的控制、专家系统的控制以及神经网络的控制,主要运用的方面是:记录故障且实行在线分析;采集及处理全部模拟量与开关量实时的数据;实时智能的监视各个主要的设施与系统运行的状态;通过鼠标或是键盘达到控制系统的目的[3]。

  总而言之,人工智能的理论是经过对人的智能实行模拟、开发与延伸实现的理论,其体现电气自动化的特点。因而智能化技术运用于电气工程的自动化中,可发挥巨大的作用,促进电气优化的设计,及时诊断故障,并且还可实现智能控制,不断提升电气工程的效率,更好地服务于社会。

  [1]王丹娅.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].科技致富向导,2012(27):217-217.

  [2]耿英会.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用.科技创新导报,2012(02):66-66.

  [3]贾刚;张萌.浅谈电气自动化控制中的人工智能技术[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2011(09):294-294.

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