人工智能电气传动分析论文

2022-04-25

【摘要】电气传动控制柜设计作为电气传动领域中一个很重要环节的存在,本文将针对电气传动控制柜设计中应注意的一些问题进行分析研究,以便于在实际的电气传动柜的设计中能够更有效地完成设计。【关键词】电气传动;控制柜;设计引言在电气传动领域中,电气传动控制设计是一个必不可少的组成部分。今天小编为大家推荐《人工智能电气传动分析论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!

人工智能电气传动分析论文 篇1:

电气传动及控制系统的节能技术

【摘  要】我国工业建设最近几年随着我国整体经济建设的快速发展而发展迅速,现代工业自动化生产中,电气传动及控制系统的应用越来越广泛。特别是在交通运输以及高端运载装备等领域的作用更为显著。然而,电气传动及控制系统的调速方式及传动技术的不足造成系统能耗增加。

【关键词】电气传动及控制系统;节能技术

引言

我国经济建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就,其成果已经遥遥领先其它发展中国家。近年来,随着社会经济水平的不断提高,我国的科学技术得到进一步的发展,其中电气传动系统应用的范围越来越广泛,并且逐渐成为电气传动系统未来发展的主要方向。

1电气传动设备系统构成

电气传动设备的系统构成,主要分4大模块,一是电源;二是控制设备;三是电动机;四是传动机构。在运行过程中,电源驱动电动机,把电能转化成机械能,向传动机构传递,传动机构利用机械能进行各种有效的控制功能,实现生产操作的机械化。随着电磁感应技术的广泛应用,多功能的传感器元件在电气传动设备中发挥了积极的技术作用,使机电设备传动系统控制的自动化水平不断提高。

2电气传动及控制系统的能量损耗

随着现代工业生产的自动化需求不断加大,电气传动技术及控制系统不仅满足调速的要求,关键在于通过传动来精确控制实现目标位置和运动轨迹,这就为电气控制系统的发展带来机遇。然而,在电气传动及控制系统发展的同时还存在系统能量损耗的问题,导致电能转换为机械能的能量转换过程中利用率较低。那么如何提高能量利用率成为电气传动及控制系统的关键问题。目前,供给电气传动的电能消耗与电动机的结构形式及调速系统有关,合理选用变频调速系统则会有效降低能量转换过程中的能耗。此外,针对整个控制系统而言,还需要有针对性的改进和优化相关的模块和装置来控制电能的消耗,以实现电气传动及控制系统节能技术的发展。

3电气传动系统控制的特点

所谓的控制就是机械控制中具有人工智能的应用技术,与机电设备的自动化控制有着显著的区别,自动化控制有固定的数学模型的限制,按照一定的设计操作程序执行运行控制步骤,控制模型对于机电一体化的生产自动化有积极的影响,减少了人员的操作负担,规避了电源切换过程中可能发生的一切风险,但是,达不到人工智能的“智慧”标准,有时还造成自动化生产的困难,无法实现设定具体的目标,数学模型会使设备的运转出现很多问题,靠设备自身根本无法完善和调整,智能化控制技术的显著特点是具有很强的人工智能,具有人脑的运行运作机制,远远超越了数学模型的功能和技术优势,能够根据机电一体化设备运行状态对控制行为、技术和措施进行随机的优化和调整,能够对设备的运行环境进行具体的分析,与时俱进,有很好的自我修复和完善功能;另外,智能化技术还能够通过提升系统设备的规范性与合理性不断适应工况的随机转变,从而不断提升工作效率。智能控制技术虽然处于起始探索阶段,但是普及应用非常广泛,在生产中的贡献和积极作用也相当明显,积极地开展对智能控制技术的研究,对机电一体化生产的技术革新具有促进作用。

4系统头文件

就现阶段的发展来看,电气传动系统在工业生产的使用率已经相当高了,电气传动系统实现了生产的自动化,这主要是因为其是一种中央处理的网络化电气控制系统,结合了检测技术与自动化控制,提高了企业的生产效率,降低了生产成本,工作人员不必再像从前一样用手操作,工作环境较从前要安全许多,工作效率也得到了显著提高。在单片机技术应用的过程中,运用系统头文件能够在很大程度上提高电气设备的性能,系统头文件几乎贯穿于每个系统端口与功能寄存器的物理地址中,为了将单片机的作用发挥到最大,工作人员会精准设置单片机。通常情况下,96系列的单片机有很多型号,每种型号的功能和芯片皆有不同。另外,单片机的型号也各有不同,各种型号的功能也不一样,需要根据具体的需求,来确定所涵盖的型号头文件,因此,在需要转移程序时,只需变换头文件,减少了工作量,提高工作效率。

5低能耗、高性能电气传动及控制系统节能技术

1.具有模块化特点的自适应无源软开关逆变装置,该装置主要考虑电力转换过程引起的开关损耗而进行的发明与创新,该装置主要包含高频三相无源软开关逆变电路拓扑结构以及软开关工作模式,而且极谐振结构无源软开关逆变装置的工作原理是经过设计谐振网络对系统流量流动进行控制,使得开关达到零电流接通与断开的效果,从而降低了能量流动过程中的开关能耗。此项技术已经解决了软开关应用于大功率三相逆变器的难题。2.电能传输过程的损耗是电气传动及控制系统中较为严重的能耗问题,针对此问题,基于零序环流抑制的正负序电流及电压功率整体化控制技术应运而生,该项技术配备并联PWM整理装置,降低了在不平衡供电网络情况下无功优化和谐波补偿产生的损耗,将电能传输中的损耗降为最低。3.电机运行过程的能量损耗问题也不容忽视,目前常选用传动系统能量调节方法,采纳具有负载适应能力的电机能量优化控制技术,该技术可以有效防止电机运行中出现能量无效损耗问题,保证电机的高效可靠运行。4.基于以上三个过程中的能耗控制技术及装备,考虑电气传动及控制系统整体能量流动环节,系统能量全局相似动态优化技术不仅可以满足系统能量流动的安全可靠管理,而且可以有效降低每个流量传输环节的能耗。以上研究装置及各部分模块分别具有单独的故能和通用接口,因此该技术的应用灵活性较强,可依据不同的实际要求构建合适的控制系统。同时该项新技术可以与传统的电气传动系统进行良好配合连接,当采用该技术中的模块与装置时,那么就實现了对传统电气传动及控制系统的改良和革新。例如在卫星燃气轮机电变换及电梯电气传动等控制系统中,该项节能技术已经成功降低了整体系统能耗,为电机运行的节能和能源系统的优化提供了指导和参考,也为电能和机械能提供了较为高效的转换平台。该研究技术所构建的电气传动及控制系统节能技术适合应用于传统产业(尤其是大型及高耗能的产业)的升级,有助于推动电气传动领域的科技提升,对提高东北老工业基地装备制造水平、加强高能耗行业的能源节约和能耗降低具有重要的意义。

6低噪声布线技术的发展

由于时代在进步,科学技术在发展,传统的单片机已经不能满足当前社会发展的需求。但是先进单片机技术的应用中,电源噪声仍然会通过技术芯片干扰内部电路的正常运行,基于此,想要改变此种现象,需要根据具体情况对低噪声布线技术进行设计,比如,将电源的放置在相邻的引脚上,以此来降低技术芯片的电流量,从而降低整个系统运行过程中的噪音。

结语

电气传动及控制系统的节能技术是目前国家能源战略发展的关键技术,为了降低高耗能产业中的能源消耗,众多高校及企业从调速方式、传动技术及新装置的开发等方面进行开展研究,不同的调速系统及传动技术的能耗率存在差异性,因此应结合实际生产需要进行匹配调速系统。低能耗、高性能电气传动及控制系统节能技术的开发为电气传动领域的发展起到良好的促进作用,应该对该技术加大推广力度。

参考文献:

[1]张化光.电气传动及控制系统的节能技术.建筑工程技术与设计2018(10):77-79.

[2]朱可.现代矿山电气传动系统及节能技术发展现状.工业B,2017(015):66-68.

[3]张师耀.电气传动中的节能问题.工矿自动化,1983,2017(10):48-50.

[4]黄跃娟,唐世超,程梦圆.单片机技术在电气传动控制系统中的应用[J].时代农机,2017(06):38-39.

(作者单位:1、宝鸡市水利工程建设与管理处;2、宝鸡市水利水电规划勘测设计院)

作者:燕宝红 李勃良

人工智能电气传动分析论文 篇2:

关于电气传动控制柜设计的分析

【摘要】电气传动控制柜设计作为电气传动领域中一个很重要环节的存在,本文将针对电气传动控制柜设计中应注意的一些问题进行分析研究,以便于在实际的电气传动柜的设计中能够更有效地完成设计。

【关键词】电气传动;控制柜;设计

引言

在电气传动领域中,电气传动控制设计是一个必不可少的组成部分。电气传动控制设计有利于各机电之间相互联系、相互牵制,还有利于保证电气性能的良好实现。因此,在具体的电气传动控制柜设计中就需要我们重视机电之间的互相牵连,将它们之间的矛盾都考虑进去,从而便于电气传动控制柜设计的顺利进行,这样也才能保证电气传动控制柜性能的最大发挥。

一、 电气传动控制柜的设计分析

(一)选柜

在电气传动控制柜设计进行之前,首先要做的第一步就是选柜。先确定了柜体,才能进行接下来的设计。而柜体的选定要根据用户的具体要求而定,如在外观色彩上的选定以及使用环境方面的考虑都需要将用户的要求考虑进去。除了这个以外,在三尺空间尺寸的选定上,则是需要参考具体的容量大小、电气元件的多少以及系统的相关要求、走线的方向等因素。柜体的选择不合适直接影响着电气传动控制柜的设计,若是选得太小,电气元件与走线就没有办法顺利进行,为此造成的难题也就直接影响着控制柜设计的效率与速度。;但若是柜体选择得太大,又不利于整个柜体的内部容量存储空间的物尽其用,形成不必要的资源的浪费。并且,柜体太大也占据着较大的空间。因此柜体选择得太大或是太小都不合适,这就需要我们慎重把握柜体的选择、认真细心地完成这一首要工作。

(二)柜内设计

将控制柜选定以后,接下来要做的便是柜内的设计。柜内设计包括的内容有:安装并布置元器件、确定安装面的问题以及出线和接地等一些辅助性设计上的问题。

第一,安装与布置元器件:电气传动控制柜的元器件主要包括控制元件和主回路元件两方面。在安装问题上,控制柜的安装分为柜内安装与柜门安装。安装元器件是为了确保控制柜的电气性能的正常,同时还要兼顾控制柜的安全问题、操作問题、维护等问题,确保控制柜具有安全性、操作性等性能。首先,布置柜门上的元器件;这部分的元器件通常是会经常使用的,因而布置在柜门上使用起来就比较方便。比如电压表、电流表等各种仪表、开关和各种信号灯、指示灯都是需要安装在柜门上的,观察使用起来都方便了很多。其次,布置与安装柜内的元器件;这部分的元器件布置主要坚持的是不需要经常使用的元器件布置在柜内的上部,而重量大的则是布置在柜内的下部。但是无论上下部怎么分布,都是为了保证电气的顺利使用与运行。第二,确定安装面:安装面的选择,一般是参考着元器件的外形具体的大小情况和灭弧的范围来确定的。一般来说,电器柜常用的元件是选择的距离骨架前300mm-400mm的标准。而辅助性的安装则是根据具体的情况来固定的。第三,传动控制柜的走线设计:电气传动控制柜的走线设计方式主要是指线槽走线、穿板走线和捆扎走线三种方式。其中,线槽走线主要使用起来比较方便同时也容易维护,只是占据的空间消耗太大。而穿板走线是将导线从元件出来以后通过穿线板分布在元件安装板的背后的一种方式。它运用起来比较方便,但是由于线很乱维护起来就变得很麻烦了。最后一种的捆扎走线主要是用尼龙绳将导线捆扎成一束的一种走线形式,这种方式能够有效地利用所有的存储空间,但却由于捆扎工作很麻烦、耗时长,维护起来就显得困难许多了。第四,出线及出线端子:出线主要是用于连接控制柜与外部电气设备的的电气的,出线端子主要是放置在控制柜的前面,呈现的是一种横向排列方式。另外,在设计时应注意将控制线与动力线分开运行、进行线路的走形,这样能够有效地避免它们之间强电与弱电之间的电流干扰。第五,接地:传动控制柜在设计过程中,还需要注意控制柜的设计一定要接地,这样可有效地提高抗干扰的能力,同时也能降低绝缘损坏发生事故的危险性与损坏性。第六,照明:控制柜设计时需要安装基本的照明设施,主要是为了方便设备的检查与维护,安装过程中,应注意它的照明电源应不受控制柜内部电源的控制。

二、在工业应用中电气传动应注意的问题分析

电气传动设备应用于生活中可能出现的各种环境,由于不同的地方的使用遇到的问题也会不一样,所收到的磁场干扰的程度也会不一样。因此,对此传动设备在具体的元件配备使用上,所选取的抗干扰与辐射的程度大小就不一样。不管是在什么样的环境下,尤其是恶劣的条件下更要注重控制柜内的电磁的兼容性,并按照相关的规定严格执行,这就需要在电气传动的具体应用中应该遵守EMC规则。

(一)接地

在电气传动控制柜的实际应用中,应注意保证电气传动的接地。这在实际工业应用的操作中,就需要我们选取一些比较粗且短的电缆进行接地工作的完成。此外,还应该注意柜门与柜内之间的连接选用的应该是金属链的连接方式,并且同样应坚持连接链尽可能短的原则。

(二)屏蔽

控制线路在连接的时候应尽最大可能地保证连接线路的屏蔽,使用屏蔽导线。在数字信号电缆的屏蔽层方面,应尽量使用表面双端接地的屏蔽方式;而模拟信号的电缆屏蔽层则是使用单端接地的方式,以此达到防止低频干扰的目的。

(三)滤波

若在电磁干扰比较强的环境下进行控制柜的安装,就需要使用滤波器,而通常使用的滤波器便是RFI滤波器。并且为了保证性能的最佳效果,还需要在滤波器与安装板之间使用导电性能好的线进行连接。另外,在整流装置主电路和励磁主电路时,应该注意加入加线抗电器。柜内安装数控装置等设备时,应该注意在迸线的位置加上电源滤波器、净化电源或是隔离变压器等元件。

信号电缆与功率电缆的出线布置应该分开进行,间隔距应至少保持在20cm。此外,控制柜内的接触器、电磁阀、继电器和电磁计数器等设备应该配有相应的抑制单元比如二极管之类的设备。在这些元件的配备过程中,应该保证这些元件与线圈连接起来,正常使用。

结语

电气传动控制柜的设计包含着丰富的学科知识体系,是一门需要仔细分析研究的学科,需要人们将此作为专门的课题进行探讨。此文只是简单的对传动控制柜的设计做了一个分析,希望能够为后面的关于此课题的研究提供相关的研究思路,起到一定的帮助作用。

参考文献

[1]杨越胜. 人工智能在电气传动控制中的应用[J]. 企业导报,2011,11:243-244.

[2]王强. 软开关PWM逆变器的研究及其在电气传动控制系统中的应用[D].东北大学,2010.

[3]王代华. 电驱动石油钻机电气传动控制系统设计研究[J]. 电气传动,2005,08:3-8.

[4]夏娟,周治平,纪志成. 基于dSPACE电气传动控制系统的在线仿真[J]. 微特电机,2004,05:27-30.

[5]娄小红. 1200mm冷轧机列电气传动控制系统自动化技术改造[J]. 有色冶金节能,2009,04:41-45.

[6]及旺华. 对电气传动控制系统设计的研究[J]. 科技创新与应用,2013,25:57.

[7]夏娟,周治平,纪志成. 基于快速控制原型的电气传动控制系统实时仿真研究[A]. 中国仪器仪表学会微型计算机应用学会.全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C].中国仪器仪表学会微型计算机应用学会:,2004:5.

作者:区秉光

人工智能电气传动分析论文 篇3:

人工智能在电气传动控制中的应用

【摘要】随着电气自动化领域中人工智能的广泛应用,电气行业发生了革命性的变化。本文结合当前电气传动控制中人工智能的应用情况,做了相关的探讨。

【关键词】人工智能;电气传动控制;应用;交流;直流

人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统,使它能模拟、延伸扩展人类智能的学科。目前,人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的,主要研究领域有专家系统、机器学习、模式识别和自然语言理解等。人工智能在电气自动化方面的应用,给电气传动控制领域带来了前所未有的革新变化,下面主要讨论人工智能在电气传动控制中的应用。

一、人工智能控制器的优势

不同的人工智能控制通常用采用不同的方法去讨论。但AI控制器例如:神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解,也有利于控制策略的统一开发。这些AI函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势:

1.它们的设计不需要控制对象的模型。在许多场合,很难得到实际控制对象的精确动态方程,实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素,例如:参数变化,非线性时等。

2.通过适当调整(根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如:模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍,下降时间快3.5倍,过冲更小。

3.它们比古典控制器的调节容易。

4.在没有必须专家知识时,通过响应数据也能设计它们。

5.运用语言和响应信息可以设计它们。

6.它们有相当好的一致性(当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计),与驱动器的特性无关。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果十分好,但对其他控制对象效果就不会一致性地好,因此对具体对象必须具体设计。

7.它们对新数据或新信息具有很好的适应性。

8.它们能解决常规方法不能解决的问题。常规的监督学习型神经网络控制器的拓朴结构和学习算法已经定型,这就给这种结构的控制器增加了限制,使得计算时间过长,常规非智能人工智能学习算法的应用效果不好。采用自适应神经网络和试探法就能克服这些困难,加快学习过程的收敛速度。

9.它们具有很好的抗噪声干扰能力。

10.它们的实现十分便宜,特别是使用最小配置时。

11.它们很容易扩展和修改。

总而言之,当采用自适应模糊神经控制器,规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程,但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解,并且找到最简单的拓朴结构配置,达到学习迅速,收敛快速的效果。

二、人工智能在电气传动控制中的运用

(一)人工智能在交流传动中的应用

1.模糊逻辑的应用。大多数讨论模糊逻辑在交流传动中运用的文章中,介绍的都是用模糊控制器取代常规的速度调节器的问题,可英国Aberdeen大学开发的全数字高性能传动系统中有多个模糊控制器,这些模糊控制器不仅用来取代常规的PI或PID控制器,同时也用于其他任务。该大学还把模糊神经控制器用于各种全数字高动态性能传动系统开发中。也有控制感应电机的磁通和力矩。讨论这种技术的第一篇文章发表于1992年。该文中讨论了两种控制策略,如用第一种策略,规则表有36条规则,模糊控制器的输入是磁通和转矩误差,根据转矩和磁通误差,改变磁通矢量的辐值和旋转方向,反模糊化技术用到的是中心梯度法,第一种策略没有考虑最优电压矢量选择的梯度。而第二种策略考虑了,这种方案被成功地实现了。

2.神经网络的应用。目前,有大量文章讨论神经网络在交流电机和驱动系统的条件监测和诊断中的运用。介绍了使用常规反向转波算法的ANN用于步进电机控常规算法的最优化。该方案使用实验数据,根据负载转矩和初始速度来确定最大可观测速度增量。这就需要ANN学习三维图形映射。该系统与常规控制算法(梯形控制法)相比具有更好的性能,并且大大减少了定位时间,对负载转矩的大范围变化和非初始速度也有满意的控制效果。ANNS的结构是多层前馈型,运用常规反向传播学习算法。该系统由两个子系统构成,一个系统通过电气动态参数的辩识自适应控制定子电流,另一个系统通过对机电系统参数的辩识自适应控制转子速度。现在发表的大多数有关ANN对各种电机参数估计的论文,都有一个共同的特点,它们都是用多层前馈ANNS,用常规反向传播算法,只是算法的模型不同或被估计的参数不同。

(二)人工智能存直流传动中的运用

1.模糊逻辑控制应用。主要有两类模糊控制器,Mamdani和Sugeno型。到目前为止只有Mamdani模糊控制器用于调速控制系统中。限于篇幅本文不详细讨论其中的原因。值得注意的是这两种控制器都有规则库,它是一个if-then模糊规则集。但Sugeno控制器的典型规则是“如果x是A,并且Y是B,那么Z= f(x,y)”。这里A和B是模糊集;z= f(x,y)是x,y的函数,通常是输入变量x,y的多项式。当f是常数,就是零阶Sugeno模型,因此Sugeno是Mamdani控制器的特例。Mamdani控制器由下面四个主要部分组成:(1)模糊化实现输入变量的测量、量化和模糊化。隶属函数有多种形式;(2)知识库由数据库和语言控制规则库组成。开发规则库的主要方法是:把专家的知识和经历用于应用和控制目标;建模操作器的控制行动;建模过程;使用自适应模糊控制器和人工神经网络推理机制;(3)推理机是模糊控制器的核心,能模仿人的决策和推理模糊控制行为;(4)反模糊化实现量化和反模糊化。有很多反模糊化技术,例如,最大化反模糊化,中间平均技术等。

2.ANNS的应用。过去二十年,人工神经网络(ANNS)在模式识别和信号处理中得到广泛运用。由于ANNS有一致性的非线性函数估计器,因此它也可有效的运用于电气的传动控制领域,它们的优势是不需要被控系统的数学模型,一致性很好,对噪音不敏感。另外,由于ANNS的并行结构,它很适合多传感器输入运用,比如在条件监控、诊断系统中能增强决策的可靠性,当然,最近电气传动朝着最小化传感器数量方向发展,但有时,多传感器可以减少系统对特殊传感器缺陷的敏感性,不需要过高的精度,也不需要复杂的信号处理。误差反向传播技术是多层前馈ANN最常用的学习技术。如果网络有足够多的隐藏层和隐藏结点以及适宜的激励函数,多层ANN只能实现需要的映射,没有直接的技术选择最优隐藏层、结点数和激励函数,通常用尝试法解决这个问题,反向传播训练算法是基本的最快下降法,输出结点的误差反馈回网络,用于权重调整,搜索最优。输出结点的权重调整迭代不同于隐藏结点的权重调整迭代。通过使用反向传播技术,能得到需要的非线性函数近似值,该算法包括有学习速率参数,对网络的特性有很大影响。

使用人工智能技术的电气传动控制工业产品出现还不久,发展还不是很完善,甚至还有很多不足的地方,实际使用人工智能技术的实际产品和应用也还不是很多,但由于其不可取代的优越性,相信不久的将来,人工智能技术在电气传动领域将会取得重要的地位,特别是自适应模糊神经控制器将在高性能驱动产品中得到广泛使用。

参考文献

[1]张玉清.计算机通信网安全协议的分析研究[D].西安电子科技大学.2000

[2]安靖,王亚弟,韩继红.安全协议的CSP描述技术[J].微计算机信息.2006,10(3):P52~55

[3]汪木兰,顾绳谷.现代电力传动智能化发展趋势[J].电气传动.2003(3)

作者:杨越胜