电气自动化控制中人工智能的探讨分析

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支, 它企图了解智能的实质, 并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器, 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

1 人工智能应用理论分析

当今社会, 计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面, 计算机编程技术的日新月异催生自动化生产, 运输, 传播的快速发展。人脑是最精密的机器, 编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈, 所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环, 实现自动化, 就等于减少了人力资本投入, 并提高了运作的效率。比如说, 超高压输电设备, 如果没有稳定可靠的自动化控制系统来运行, 单靠人来直接控制, 不但影响效率而且会造成诸如人身伤亡, 供电调配不均, 资源浪费等问题。中国制造早已名声在外, 但中国生产线的自动化水平却非常低, 生产效率不高。中国是以大量劳动力廉价输出而换取的经济总量, 并没有达到较发达国家的经济质量。人工智能应用于电气自动化控制领域, 就是打造具有人的一部份判断能力、处理能力的电气控制系统, 提高生产能力, 支持产业结构的调整和优化。

2 案例

AI人工智能调节器在恒压供水中的应用

2.1 工作原理

系统主要由AI-808人工智能调节器、变频器、控制接触器组、水泵、阀门、压力变送器等组成。由于水泵功率较大, 为节约成本, 只用l台变频器, 3台水泵的其中2台可以采用变频调速, 这样在某l台故障或维护时可以切换到另1台进行变频控制。系统运行时, 变频器是固定控制某一台水泵, 不实施多台水泵切换的方法。这样可以避免频繁切换对系统及变频器造成的冲击, 并具有较高的可靠性。同时也考虑到灵活性及检修等方面, 系统可采用手动方式选择2台水泵中的1台变频运行, 也可以减少某1台水泵长期低频运行所造成的损耗。

2.2 控制算法

当控制开始时, 误差e=Y—s较大, 即偏差lel≥EM时 (EM为双模控制算法e的边界值) , 系统采用模糊控制算法, 具有较好的动态性能。在误差逐渐减小, 即偏差leI

2.3 可编程控制器

选用FX1N系列可编程控制器, 输出为继电器类型。由于PLC只完成水泵自动切换等逻辑功能, 所以不需要模拟量输入输出模块, 从而节省了投资, 系统的压力闭环控制由AI-808人工智能仪表完成, 其算法的优越性远高于PLC内部较为简单的PID算法。

2.4 变频器

采用艾默生TD2000—4T2000P型变频器, 适用于水泵型负载。可通过手动电位计或AI-808调节器输出的电流信号来控制频率。这两种模式的切换由操作台手动/自动开关来实现。将变频器多功能端子定义为电位计一电流信号控制模式。

2.5 控制台

系统控制台设计兼顾了手动和自动两种操作方式。手动状态下, 每一台水泵和阀门都可以单独开启/停止, 变频器频率可通多圈电位计手动调节;在自动模式下, 通过选择开关确定要投入运行的水泵, 这样在某台水泵维修时, 可以让其退出自动运行的行列, 而不影响系统的正常运行。控制台除了PLC、AI-808调节器外, 还设有水位显示仪、分管压力显示仪、频率表。

2.6 参数设置

AI-808调节器提供丰富的用户设置方式, 使其对不同的控制均能达到满意的控制效果。

参数设置决定系统的静态和动态性能, 该系统的参数设置如下:

给定值:0.43Mpa~0.47Mpa。

HIAL:上限报警, 不用。

LOAL:下限报警, 不用。

dHAL:正偏差报警, 系统用于控制水泵的切换, Dhal=0.05。

dLAL:负偏差报警, 系统用于控制水泵的切换, d LAL=0.05。

Df:回差 (死区、滞环) , 用于避免因测量输入值波动而产生频繁调节作用, 在回差范围内位式调节不起作用, Dr=0.05。

Ctrl:控制方式, 采用A1人工智能调节/PID调节, Ctrl=1。

M5:保持参数, 主要决定调节算法中的积分作用, 和PID积分时间类似, M5越小, 系统积分作用越强。M5=0时取消积分和A1人工智调节, 成为PD调节器, 系统值=25。

P:速率参数, 与每秒内仪表输出变化100%时测量值时应变化大小成正比, P=1000/每秒测量值的升高单位值 (系统以0.1定义为一个单位) , P=5。

T:滞后时间, t越小, 则比例和积分作用均成正比增强, 而微分作用相对减弱, 但整体反馈作用增强:反之, t越大, 则比例和积分作用均减弱, 而微分作用相对增强, t=4。

Ctl:输出周期, 反映仪表运算调节的快慢, Ctl=2。

Sn:输入反馈信号类型, Sn=33, 信号为1V~5V。

3 案例简析

恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用, 由于系统的负荷变化的不确定性, 采用传统的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾采用多种进口的调节器, 系统的动态特性指标总是不稳定, 通过实际应用中的对比发现, 应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。在实施过程中选用了AI一808人工智能调节器作为主控制器, 结合FX1N PLC逻辑控制功能很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。对于单独采用PLC实现压力和逻辑控制方案, 由于PLC的运算能力不足编写一个完善的模糊控制算法比较困难, 而且参数的调整也比较麻烦, 所以所提出的方案具有较高的性价比。

上述案例中只是一个人工智能在电气自动化中的一个小小的应用, 也是电气元件生产, 供给的一个方向, 实现机械智能化是我们努力的追求, 将人工智能的先进的最新成果应用于电气自动化控制的实践是一个诱人的课题。

4 结语

人类智能主要包括三个方面, 即感知能力, 思维能力, 行为能力。而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。人工智能的应用体现在问题求解, 逻辑推理与定理证明, 自然语言理解, 自动程序设计, 专家系统, 机器人学等方面, 而这诸多方面都体现了一个自动化的特征, 表达了一个共同的主题, 即提高机械人类意识能力, 强化控制自动化, 因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为, 电气自动化控制也需要人工智能的参与。

摘要：促进自动化控制的发展需要自动化控制领域的不断革新与人工智能的大力支持, 而人工智能在自动化控制方面发挥极大的作用。

关键词：人工智能,自动化,调节器