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電氣工程是以計算機為操作平臺,現代控制技術的應用可以為住戶提供技術信息,在實現信息共享的同時,為住戶提供極大的便利。在電氣工程中,電氣控制控制技術以電氣工程的實時監控為基礎,及時分析系統反饋的運行數據,并評價系統的運行狀況,以便于能夠及時、有效的發現運行故障,提高了電氣工程的安全性;同時在節能環保的基礎上極大的保證了居民生命財產的安全。
2電氣控制技術的發展階段
2.1手動化到自動化
電氣控制技術的初始階段是手工控制階段,隨著科學技術的發展,手工操作逐漸邁向了半自動化操作階段,并隨著應用經驗的積累和科學技術的進步,逐漸實現了自動化。其主要的表現形式為控制方法和控制設備的自動化,這一階段的電氣控制技術是一次革命化的變化,極大解放了人力資源,優化了人力資源配置,為電氣控制技術的發展奠定了基礎。
2.2簡單化到智能化
電氣控制技術實現簡單的自動化后,還需要借助人力的操作,因此其故障率一直比較的高,同時這些失誤通過控制人力操作是難以避免的。因此,相關的專家把研究的重點放在了更高級的電氣控制技術上,尤其是智能化技術更是科學家研究的重點,自動化的電氣控制技術不可避免的會出現故障問題,人為故障比率較高,但是智能化控制技術則提高了機器的改錯能力,極大提高了系統運行的可靠性,因此,電氣控制技術實現了智能化的控制是一次深層次的革命,實現了控制技術的質的飛躍。
2.3邏輯化到網絡化
電氣控制技術在漫長的發展歷史中已經實現了智能化的發展模式,但是隨著人們需求的提高,智能化的控制技術已經不能滿足時展的需求,因此進行控制技術的革新勢在必行,尤其是簡化控制技術是革新的重點。當前電器控制技術面臨著從邏輯化到網絡化的發展趨勢,海量的統計數據整理發展到了信息化的處理模式,電氣控制技術的控制原理也從單一的觸頭硬接線邏輯控制系統發展到了微處理器或者微計算機為中心的網絡化自動控制系統,同時其控制設備的體積減小,設備操作更加簡潔。
3智能化技術在電氣工程中的應用
智能化技術在電氣工程中應用取得了很好的效果,在自動化控制、設備故障監測、工程優化等方面發揮著重要作用,提高了自動化程度、加快了電氣工程的設備事故監測維修速度,極大地優化了電氣工程。
3.1智能化技術理論基礎
人工智能技術的概念在20世紀50年代提出,隨后被其他領域行業普遍接受采納,并且智能化技術的應用廣泛推展。電氣工程是人類從事各種生產活動的基本技術要素,作為計算機技術中高端分支的智能化技術正逐漸被應用其中。人工智能技術通過模擬人的智能的方法和技術,開發研究升級的科學技術,人工智能的工作目的是設計出和人類智能相似的機器,以解決工作出現的復雜情況變化,提高工作的效率和精度,通過調查研究顯示,在電氣工程的自動化控制中使用智能化操作技術能合理整合電氣工程中的資源配置,降低成本。
3.2智能技術在電氣自動化控制中的應用
智能化技術在電氣設備中的應用,涉及的工作領域較多,分工較為明確,是一項很復雜的工作,需要有極強的技術和人才支撐,同時還需要控制人員有較高的責任感和操作能力。另外,要加強電氣控制中人工智能的有效使用,電氣控制是整個工程中的重要一環,在電氣工程中,要加強自動化控制的保護,把GPS定位系統安裝在電氣控制線路中,通過定位系統控制電氣控制的線路工作,以便于能及時的傳輸、反饋電氣工程中的運行數據,并做出智能化分析,及時采用有效的智能化控制措施。
3.3智能技術在電氣工程故障檢測分析中的應用
在電氣工程中,可以使用智能化的控制手段進行系統故障的監測,通過問題的及時反饋,進行智能化的數據分析,以便于進行故障的維修,并能夠進一步的實施監控措施,在故障檢測中常用的方法有神經網絡、模糊網絡、專家系統等。對于電氣的變壓器、發動機、發電機進行有效的監控,利用智能化監測系統能清晰的判斷故障的所在,通常在系統中采用模糊理論、神經網絡、專家系統來分析,從而提高了工作效率和精度。尤其是在變壓器的故障監控中,傳統的診斷方法技術是通過檢測變壓箱中的氣體來判斷故障,其方法較為復雜、檢測時間長,檢測精確度差,很難有效的解決故障。
3.4智能技術在電氣工程電氣設備優化中的應用
主要包含兩個方面:①智能化技術的遺傳算法,這種算法是通過模仿生物遺傳,利用生物的進化規律進行智能搜索和運算,利用生物遺傳規律的完美型來優化系統內部缺陷。②智能化專家系統,通過設置完善的數據分析軟件,把存在的問題和缺陷進行自我優化。在實際的工程中,一般要結合兩種優化措施,以便達到最佳的優化效果。此外,在智能化系統中,也采用模糊邏輯、神經網絡的方法進行設備的優化升級,其主要的作用原理是:利用物理學的方法和神經網絡的方法進行設備和計算機算法的升級優化,從而解決了神經網絡運算的速度問題,極大地提升了計算機的運行處理速度和智能化反應速度。
4數控技術在電氣工程中的應用
4.1數控技術的電氣工程中的應用前景
數控技術是一種數字化的控制方式,借助于精密的信息處理系統實現了系統數據的監控,同時通過傳輸系統把相關指令傳輸到控制中心,控制中心配備的高效、即時的控制系統,可以快速處理傳輸數據,并做出相關的指令。數控技術在各個領域中發揮著重要作用,數控在20世紀末技術已經逐漸得到了完善,各種系統內的漏洞也逐漸完善化,從而解決了一系列的工程問題,因此為了更好的實現控制技術的安全,保證了電氣工程人員的人身安全,實現電氣設備的自動化、無人化、程序化、數據化的操作模式應當前數控技術發展的重點。
4.2數控技術在電氣工程中應用的合理性與科學性
電氣工程系統較為復雜,同時也是一個連續性的工程,因此,數控技術的應用應當結合電氣工程的實際,確保電氣工程中數控技術運用的合理性與科學性。數控技術的基礎環節是數控體系,通常而言,數控體系的完成需要借助于服務主機和控制器,并通過兩者之間的連接方式來確定系統的安全性和可靠性。當前KVM主機在電氣工程中應用廣泛,常采用CATS鏈接和KVM鏈接兩種模式與數控系統機房進行連接,而本地的控制中心則通過KVM主機收集的信息數據來了解整個電氣系統的運行狀況,并根據運行數據對系統穩定性做出相應的評估。服務器的功能則是將系統的運行狀況轉化為數字化的電信號,同時擔負著數據的存儲和調取功能,這就提高了系統信息存儲的科學化和全面,方便了控制工作的進行。此外控制中心也可以根據系統的運行做出相應的指令調整,而指令調整的信息也以同樣的方式存儲早服務器主機中,方面以后的信息調取工作。遠程控制中心則是利用各種網絡設備和電氣系統與本地控制中心實現有效鏈接,在同一時內監控多個電氣系統,常常應用于較為高層的片區系統。
4.3數控技術對電氣工程設備運行環境的監控
數控技術在電氣工程的一個重要作用就是運行環境的監控,包括對電氣系統運行環境、管理環境的監控。對于電氣系統環境的監控包括運行環境濕度和溫度、電壓、電量等,根據設置的參數來確定外部環境和內部控制系統的匹配度,如果電氣控制監控系統的數據出現了異常,例如溫度不穩、電壓過大或者過小等情況都會造成內部環境的異常,而這些數據都會被及時反饋到控制中心,控制中心接收到相關數據信號后就會與預先設定的警戒值進行比較,從而根據比對的數據做出相應的判斷,同時發出有效的指令信號。
5結語
關鍵詞:智能化技術;電氣工程;自動化控制;應用
智能化技術,是在我國科學技術不斷發展中所研發出的新型技術手段,在智能化技術出現后,因其各種優勢已經在我國各個領域當中被廣泛的運用起來,尤其在電氣工程自動化控制系統當中,隨著被逐步的運用在電氣工程的各項領域當中,為我國電氣工程領域的發展奠定非常有利的基礎。
1智能化技術的主要理論基礎分析
在二十世紀五十年代人工智能就已經問世,通過幾十年的不斷研究與探索,智能化技術也被廣泛的運用起來,在人們生活當中、工作當中都被人工智能化產品所占據,它們能夠像人類一樣有感應,能行動和思索,因其自身擁有高精度、高效率以及高協調性的特點,已經遠超傳統的控制技術,當前隨著計算機的快速發展,能夠有效的實現運用人的思維能力去模擬到機器人身上,在運用計算機編程語言技術,普及增加智能化模擬的可實施性,進而實現科技的快速發展。
2在電氣工程自動化控制中應用智能化技術的主要意義
2.1能夠對自動化控制模型進行簡化
在電氣工程自動化控制工作中,主要就是通過建立模型來實現的,但是因此模型相對比較復雜繁瑣。例如,建立的模型與實際情況出現不符的情況或實際操作中出現與模型不統一的情況,對于這些問題來說一般情況下多以電氣工程自身調節能力來進行處理,但在實際操作中,還是會出現一些無法預測和估計的問題,影響著電氣工程自動化控制的正常運作。而在電氣工程自動化控制中應用智能技術,能夠在一定程度上去防止類似突發事件的發生,從而提升電氣工程自動化控制工作的準確度。
2.2能夠實現電氣工程自動化控制的一致
電氣工程自動化控制主要是以建立模型來實現的,而應用智能化技術在電氣工程自動化控制中,能夠避免模型復雜的問題,進而保障其控制工作的順利完成,利用控制電氣工程中的有關設備與數據,讓電氣工程自動化控制變得更加一致化,不僅能夠提升電氣工程自動化工作效率,還能改進電氣工程自動化的整體服務質量。
2.3對電氣工程系統控制水平進行提升
在電氣工程系統控制中應用智能化技術,能夠有效提升其控制水平,不僅能夠控制電氣工程自動化程序設備中的相應系統數據,并且還能對電氣工程自動化安全隱患進行警戒,在一定的情況下避免自動化控制中出現不必要的問題,提升電氣工程系統控制水平,為電氣工程領域發展提供有利條件。
3在電氣工程自動化控制中智能化技術的主要應用
3.1對電氣工程自動化控制中的病因進行合理診斷
對電氣工程系統進行病因診斷時,對于傳統的診斷形式來說,是相對比較復雜且繁瑣的,不僅僅對工作人員有著很高的要求,還無法對其病因進行精準的診斷,導致電氣工程自動化控制中會出現一些無法避免數據問題等。而職能化技術則能夠利用自身優勢,對其病因進行有效的診斷,還能因其問題提出合理的解決策略,不僅能夠有效找出病因,還能更好的提升其工作效率,因此電氣工程自動化控制中要有效利用智能化技術,在對其設備進行情況的診斷,從而避免相關問題對工作的影響,更好的促進電氣工程自動化控制工作有效進行。
3.2對電氣工程的設計形式進行優化
在傳統的電氣工程的設計中,主要是通過工作人員進行反復實驗和改良才能夠完成,而在工作人員不能全面的考慮到實際情況時,就會出現一些復雜的問題影響正常工作,并且這些問題也不能得到及時的解決,而且在對電氣工程進行設計時,對工作人員的要求也是非常高的,不僅要運用良好的設計知識和專業知識,也要擁有一定的綜合能力,才能剛好的將該工作完成。而對于智能化技術來說,運用在電氣工程自動化中,設計人員可以利用計算機網絡或相關軟件,對電氣工程自動化控制的進行設計,這樣不僅僅能夠提升設計所用數據的準確性,還能夠對設計的樣式進行豐富,能夠更好的解決數據問題,從而保證電氣工程自動化控制工作的良好運作。
3.3實現自動化控制整個電氣工程
電氣工程控制系統中的環節有很多,所以,智能化技術的應用能夠有效對整個電氣工程進行自動化控制工作。智能化技術利用模糊控制、神經網絡控制以及專家系統控制,來實現對電氣工程的自動化控制,利用智能化技術實現對電氣工程的全面控制,這樣不僅能夠保證該工作的順利完成,還能大大提升其工作質量,增強其整體水平,也能為電氣工程領域的發展奠定堅實有利的基礎。
4結論
在電氣工程自動化控制中應用智能技術,這不僅僅是一個非常大的成就,還是促進智能化技術在其他各個領域當中的良好應用,發揮其作用,更好的讓智能化技術為我國經濟發展奠定良好基礎,并能穩定推動電氣工程領域實現長期可持續發展目標。
作者:閆鵬 單位:包頭市九原區住房保障和房屋管理服務中心
參考文獻
從20世紀50年代開始,一直到現在的幾十年探索中,人工智能化已經可以像人一樣進行感應與行動,憑借著高效率、高精度以及高協調性等特點超越來傳統的控制技術。隨著計算機技術的不斷發展,對人的思維能力進行模擬的構想現在已經得到了實現,后來在程序語言編制上,智能化模擬的可實施性也得到而來增加。隨著電氣工程自動化控制技術的不斷發展,智能化技術的市場得到不斷拓寬,這種技術的應用不僅可以使電氣工程的工作速度得到提高,同時還在電氣工程中節約了大量的人力與物力[1]。智能化技術在整個電氣自動化控制行業中主要是利用不斷實踐來進行的,其中包含的內容十分廣泛并復雜。智能化技術屬于計算機高端技術的一種,因此要想很好的掌握其應用,那么必須要具備專業性計算機理論知識。智能化技術不僅有效有提升了電氣自動化控制的工作效率,同時也也很大程度上降低了工作人員的壓力,優化了資源配置,促進了電氣工程自動化系統的穩定運作。
2智能化技術的主要特點分析
對于很多人來說,智能化技術是一個陌生的詞匯,然而它卻與我們的生活息息相關,下面我們就對它的主要特點進行闡述,幫助大家深入理解智能化技術。作為電力系統中的關鍵環節,電氣工程自動化控制對電力系統的正常運行存在著決定性的作用,為了保證電氣工程的順利發展,從而有效提升恒業的整體水平,對智能化技術進行應用是大勢所趨。
2.1高精度與高效率
在電氣工程自動化控制中,精度與效率是兩項重要指標,在智能化技術指導留下,對多個CPU與高速CPU芯片進行使用,電氣工程控制工作效率與精度得到了顯著的提高。
2.2多系統控制
智能化技術的應用可以有效減少相關工序,同時還能使工作效率得到顯著提高,目前該項技術在電氣工程自動化控制中的實際應用正朝著系統控制的方向發展著。
2.3科學計算的可見性
在電氣工程自動化控制中,智能化技術的應用可以對數據進行有效的處理,不僅可以通過文字和語言進行信息交流,同時還能利用圖形與動畫實現信息交流,這在很大程度上提升了工作的效率。
3智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用
在電氣工程自動化控制系統中應用智能化技術,有效提升了系統的工作效率,降低了工作人員的壓力,對于電氣工程自動化控制中智能化技術的應用主要體現在三個方面:(1)怎樣將智能化技術應用到電氣工程中對病因的診斷與維修之中;(2)如何對電氣產品與設備進行優化設計;(3)通過怎樣的形式對電氣工程智能化控制進行實現。
3.1對電氣工程自動化控制中的病因進行診斷
利用傳統的人工方式對電氣工程系統中的病因進行診斷是非常復雜的,同時對工作人員的要求也非常高,而且也不能對病因進行準確的診斷。在電氣工程自動化控制中難免會發生一些設備和數據問題,依靠人工診斷方式往往不能對病因進行及時的診斷與處理。而智能化技術的應用不僅可以使病因診斷的效率得到明顯提高,同時還可以使定時檢測與診斷得到實現,在這一過程中很多問題的出現都會得到避免。
3.2對電氣工程設計進行優化
在傳統電氣工程設計中,往往需要通過工作人員在工作過程中進行反復的實驗才能完成。在這一過程中工作人員很有可能不會考慮到一些具體情況。如果真的出現復雜性的問題,也不能對其進行及時的解決,在這種情況下,工作人員不僅要掌握大量的專業設計知識,同時還要很好的將自己已經掌握的理論知識運用到實際應用中。智能化技術得到應用以后,設計人員就可以利用計算機網絡和相應的軟件對電氣工程自動化控制進行設計,這樣一來,設計數據的準確性得到而來增加,同時設計樣式也非常豐富,另外,還能對一些復雜問題進行及時的處理,電氣工程自動化控制的順利運行就得到而來有效的保證。
3.3對整個電氣工程進行自動化控制
電氣工程控制系統中存在著很多控制環節,智能化技術的應用正好可以使對整個電氣工程的自動化控制得到實現。智能化技術在應用過程中通過神經網絡與模糊控制等方式實現對電氣工程的自動化控制。其中,神經網絡控制的應用是非常關鍵的,它可以進行反向的算法,同時具有多層次的結構。在神經網絡控制的子系統中,其中的一個子系統可以結合系統參數對轉子的速度進行調控與判斷,而另一個子系統就可以按照以上參數對轉子的速度進行判斷與控制。目前神經網絡控制已經在識別模式以及信號處理等方面得到了廣泛的應用。智能化手段的應用使電氣工程的遠距離與無人操控自動化控制得到了實現,通過公司局域網的幫助,智能化技術的應用使得對電氣系統各環節的實際運行情況進行了詳細的反饋分析。
4結語
1智能化控制系統概述以及其在工業生產中的作用
1.1智能化控制系統的概述。隨著我國社會生產速度的加快,我國智能化控制生產技術水平不斷提升。其智能性主要包括以下幾個方面。(1)就當前而言,工業企業朝向大型化、一體化以及智能化的方向發展,而智能化生產技術極大程度地滿足了工業企業這一生產要求。智能化技術的應用有利于實現安全、環保、循環發展的經濟發展理念。(2)在企業生產過程中應用智能化生產技術,這有利于實現企業生產、經營管理信息的高度集成化與一體化。(3)智能化技術的應用有利于控制生產過程,通過網絡技術就能控制裝備的運行情況。(4)在生產過程中應用智能化技術,這有利于促進設計、生產以及經營過程都實現柔性化、虛擬化的目的。(5)實現科研、生產、工程、經營方式的數字化、自動化以及網絡化。(6)促進公司供應商、合作關系以及客戶之間業務之間的網絡化發展。1.2智能化控制系統在工業生產過程中的實際應用。1.2.1促進生產過程自動化。社會經濟在不斷發展,工業化發展速度在加快,有效結合機械、電氣以及自動化裝置,這有利于推動我國工業實現全面自動化生產。在工業前進與發展過程中,我國出現了數控機床、自動化倉庫以及智能化機器人等新生事物,這也提升了生產管理以及信息化管理的自動化水平。1.2.2促進工業生產實現自動化管理。推動工業生產實現自動化管理,這有利于推動企業人力資源、辦公、財務管理工作的開展。在處理信息的基礎上,將計算機、通信以及相關的控制學科融合起來,并應用到實際生產過程中,這有利于創造一個速度快、配置水平高以及具有大量信息處理能力的網絡終端設備。實現工業生產的自動化管理有利于幫助企業管理人員做好企業決策工作,有利于企業工作順利進行。
2企業智能化控制系統的發展特征
企業智能化控制系統的發展特征主要表現在以下幾個方面:2.1智能化。工業自動化儀表實現智能化以及模塊化發展,主要是在其中應用了微處理器、集成電路以及嵌入軟件等一系列高科技手段,其能有效地調控與管理工業生產過程,具備智能化的特征,最終完成對各個生產過程中的控制與處理,促進生產過程更加正確與精準。2.2虛擬化。工業智能化化儀表的虛擬化主要是借助計算機等網絡平臺,以工業生產的實際情況與需要為基礎,設計特殊的應用軟件,結合應用虛擬化儀表硬件與軟件,對生產過程進行模擬,最終確保數據采集、傳輸以及現實等工作得到充分地發揮,最終達到自動化控制的目的,順利地完成各項生產任務。2.3網絡化。在促進生產過程自動化管理的過程中,要實現局域網,不斷地提升工業儀表的應用效率。擴展性好,具有相互連接的作用,這是自動化儀表的主要優勢,其能進一步豐富產品結構,最終形成一個系統性比較強、操作性比較高,具有開放性的高效網絡體系。
3智能化控制系統與企業信息化管理
企業信息化管理主要是企業實行信息化管理的過程。企業信息化管理主要包括企業運作管理、信息資源管理、信息設備管理以及企業運作方式管理等。在當代社會,企業在管理過程中仍然沿用傳統的管理方式,這顯然是不合時宜的。因此,企業需要實現順應社會發展趨勢,實現信息化管理,將電子商務以及網絡技術等應用到企業信息化管理過程中去。在企業信息化管理過程中充分發揮自動化控制系統的作用,這有利于實現企業信息化管理的高效性。IJRP軟件屬于自動化控制系統的高層管理軟件,這種管理軟件能為企業信息化管理提供更多基礎性的數據以及信息。通過智能化系統軟件,企業高層管理人員就能詳細地了解到企業的實際生產狀況,并獲得企業生產的重要數據信息。管理人員在掌握這些數據信息的基礎上,結合企業的實際發展狀況制定出更加長期的發展規劃以及戰略目標,最終促使企業實現可持續發展,提升企業的綜合競爭能力。開放性高,具有較好的擴展性,這是自動化控制系統的主要發展優勢,這能為企業信息化管理提供更多的數據信息。企業在獲得更多數據的同時,有利于其建立以及豐富更加詳細的信息化管理結構,這也為企業信息化管理提供更加有利的保障。企業信息化管理過程中應用智能化系統,這有利于促進企業業務流程的自動化,為其工作的順利開展提供有利的動力支持。
4結語
綜上所述,在經濟、科技發展的新形勢下,企業在管理過程中要順應社會發展的步伐。在實現信息化管理過程中充分地利用智能化控制系統,充分發揮智能化控制系統的發展優勢,實現企業信息管理的智能化,為企業發展與決策提供有效的借鑒意見,最終推動企業長遠發展。
作者:梁曉龍 單位:四川省西南醫科大學信息與統計部
參考文獻
[1]徐紅.淺談智能化控制系統與企業信息化管理[J].信息系統工程,2017,24(01):120-120.
在社會發展的多個領域,都能夠發現智能化技術的應用。智能化技術具有綜合性的特點,包含著多種學科內容,例如控制學。從字面的理解來看,智能化技術的實際應用是借助一定技術手段的實施,完成人工智能的機器操作目標,并且解決一些人力不能完成的問題。在較長時間的實踐應用中,智能化技術逐漸走向成熟,在各個社會領域發揮的作用更加明顯。在電氣工程領域,利用智能化技術實現較好的自動化控制,經過了較長時間實踐,應用了多方面的電氣工程內容,才得出了較強的實用性結論。因為智能化技術的應用術語屬于高端的計算機技術,所以,自動化控制工作中引入智能化技術,必須有一定的計算機理論基礎,否則將影響智能化技術的作用發揮。在智能化技術的不斷實踐應用中,極大提高了自動化控制系統的運行速度,較好改善了電氣自動化控制工作,降低了工作成本,減輕了工作壓力,實現了人力資源配置的合理優化。
二、智能化技術的應用優勢
(一)免去了控制模型的建立
在電氣工程的傳統工作中,自動化系統控制的實現必須有控制模型的建立。但是,在實際的操作中,被控制對象往往需要十分復雜的動態方程,這就影響了精確效果的獲得。由此,在設計對象模型的環節中,經常會遇到無法科學預測、無法準確估量的一系列困難。然而,智能化系統的出現,使這些困難得到了較好解決,極大促進了工作效率的提升,同時對于一些不可控制的因素,也實現了較好的控制,大大提升了自動化控制器的準確性。
(二)實現了便捷的電氣系統控制
智能化控制器的實際應用實現了更加便捷的電氣系統控制,隨時都可以完成對系統控制程度的有效調整,極大提升了系統的整體工作性能,是對自動化控制順利實現的進一步保障。從這一項優勢中就可以看到,和傳統的自動化控制器相比較,在任何條件下,智能化控制器都具有更加完善的調解控制功能,在電氣工程的自動化實踐應用中占據優勢。
(三)實現了一致性的智能化控制
在自動化控制中的數據處理環節,智能化控制器可以實現一致性的智能化控制,很好解決了不同數據的處理困難。而且,在自動化控制的標準執行上,即使遇到陌生的數據,也依舊可以獲得具有較高準確度的估計。但是,如果發現智能化控制器在實際的應用中沒有發揮出理想的效果,一定要全面排查工程的各個細節,細致地進行分析,不能盲目的否定智能化控制技術。
三、智能化技術的實踐應用
(一)系統病因診斷
在電氣工程診斷工作中,采用傳統的人工手段具有較強的復雜性,雖然對工作人員要求十分嚴格,但是也無法獲得較為準確的診斷病因。在電氣工程工作中,實現自動化控制的過程中經常會遇到一些如設備、數據等方面的問題,這是不可能避免的,采用傳統的人工診斷辦法不能確保病因處理的及時性,而且處理效果也不佳。但是,智能化技術的廣泛應用,使得自動化控制工作的診斷效率得到大幅度提升。而且,定時檢測診斷應用,有效避免了一些不必要的問題。
(二)系統設計優化
在電氣工程發展中,傳統的工程設計需要工作人員進行多次重復的實驗操作和改良,而且,在這一工作過程中,對工作人員的工作素質也有著較高的要求,既需要工作人員掌握一定的專業設計知識,還需要工作人員能夠很好的將知識理論應用于實踐工作中。但是,在實際的設計工作中,工作人員往往不能做到全面的考慮,經常會漏掉一些具體的問題。所以,一旦發現復雜問題,很多情況下都不能做到及時解決。而智能化技術的出現,較好解決了這一問題。設計工作可以借助于計算機網絡完成,也可以借助于相關的軟件完成,既保證了設計中數據的準確性,也實現了設計樣式的豐富化,更能夠做到對復雜問題的及時處理,較好保證了自動化控制的穩定性。
(三)系統的自動化控制
在電氣工程中,智能化技術可以應用于多個控制環節,能夠很好的實現整體性的自動化控制。智能化技術的主要控制工作是借助于三種手段實現的,一是模糊控制,二是專家系統控制,三是神經網絡控制。運用這三種控制手段,極大提升了自動化控制效率,使遠距離的自動化控制成為可能,增強了對電氣系統的運行反饋。特別是神經網絡控制,能夠實現算法的反向學習,在信號處理方面得到了較大應用。
四、結語
生物質氣化過程的本質是生物質碳與氣體之間的非均相反應和氣體之間的均相反應。該過程十分復雜,隨著氣化設備的不同、氣化工藝過程的差異及反應條件(如氣化反應劑的種類、氣化反應溫度、反應時間、有無催化劑的添加、氣化原料種類、原料的含水率等)的不同,其反應過程也大不相同;但一般會經歷干燥、熱解、氧化、還原4個過程。在上述反應過程中,只有氧化反應是放熱反應,釋放出的熱量為生物質干燥、熱解和還原階段提供熱量。在實際氣化過程中,上述4個過程并沒有明確的邊界,是相互滲透和交錯的。氣化爐是進行生物質氣化過程的技術設備。在氣化爐中,生物質完成了氣化反應過程并轉化為生物質燃氣。氣化爐能量轉化效率的高低是整個氣化系統的關鍵所在,故氣化爐型式的選擇及其控制運行參數是氣化系統非常重要的制約條件。針對其運行方式的不同,可將氣化爐分為固定床式和流化床式兩大類型。其中,固定床式氣化爐主要有上吸式、下吸式、橫吸式及開心式4種;流化床式氣化爐主要有鼓泡床式、循環流化式、雙床式及攜帶床式4種。據統計,目前商業運行的生物質氣化設備中,75%采用下吸式固定床,20%采用流化床,2.5%采用上吸式氣化爐,另外2.5%采用其他形式氣化系統。本文以使用最為廣泛的下吸式固定床作為研究對象,分析生物質氣化爐的結構和工作過程,如圖1所示。下吸式固定床氣化爐的工作過程為:首先,粉碎處理后的生物質物料由爐子頂部混合空氣后,經由上料口投入下吸式固定床氣化爐;其次,氣化爐底部燃氣出口處設置有引風機,正常工作時,引風機輸出抽力,在爐內形成負壓,使反應產生的氣體在爐內流動,同時設置在喉管區的鼓風機,負責向氧化層輸入一次風,為氣化過程提供充分的氧氣,實現對生物質物料的充分氧化;最后經過還原反應區,生成可燃氣體。物料和空氣在爐內由上至下、隨著溫度的變化按照干燥、熱解、氧化、還原4個反應層依次地進行氣化反應,形成有少量雜質的可燃氣體,該氣體經過凈化工藝處理,最終形成可以直接使用的可燃氣體。氣化過程是一個復雜的物理化學過程,其處理的植物燃料來源眾多,物理、化學特性差異較大;同時,氣化過程中爐溫受到一次風量、物料含水量等諸多因素的共同影響。這些因素對于氣化過程的影響相對較小,氣化過程主要受到空氣當量比和氣化反應溫度的影響。生物質氣化爐的控制目標是將生物質能的轉換效率最大化,提高并保證可燃氣體的質量。影響氣化爐轉換效率的因素有很多,但主要取決于氣化爐4個處理過程的溫度區間;氣化爐生成的可燃氣體質量主要反映在其含氧量高低。因此,生物質氣化爐系統控制所要解決的問題主要在于如何將爐內溫度穩定在最佳區間及怎樣降低最終可燃氣體的含氧量。為穩定氣化爐爐頂溫度和降低出口處可燃氣體的含氧量,本文選取雙閉環控制結構,對生物質燃料與一次風的投放量分別進行控制,如圖2所示。
1.1溫度控制環溫度控制環采用主、副控制結構。根據工藝分析,生物質氣化爐爐溫主要雖然受到多種因素影響,但主要取決于物料物理、化學反應的放熱和吸熱。由于該過程的非線性、大滯后特性,無法用準確的數學模型來描述,因此采用BP預測方法建立物料和溫度的BP神經網絡模型。主控制器根據當前溫度和溫度設定值,預測最優的生物質物料添加量;副控制PID根據該添加量,對上料機構的送料速度進行跟隨控制,達到精確上料和穩定爐溫的目的。
1.2含氧量控制環為達到穩定爐頂溫度、降低可燃氣體含氧量的目的,本文以一次風進風量作為主要調節手段。因為一次風不僅影響著可燃氣體含氧量,還影響著氣化爐溫度,所以本文引入溫度和含氧量兩個反饋。主控制器采用免疫PID控制,它能根據爐內含氧量偏差和爐溫偏差推算出鼓風機的最優轉速;副控制PID則根據推算出的最優轉速對鼓風機速度進行跟隨控制,確保鼓風機轉速。
2基于BP算法的溫度控制
氣化過程的溫度變化具有大滯后的特點,給控制帶來了很大的困難。通過對溫度變化的預估,能夠有效地抑制滯后,提升控制效果。生物質氣化過程是一個復雜的、非線性工業生產過程。由于氣化爐溫度受到一次風量、物料分布及物料含水量等因素的影響,氣化爐溫度變化毫無規律而言。神經網絡是由大量簡單的神經元縱橫交錯而形成的復雜網絡系統。它能以實驗數據為基礎,經過有限次迭帶計算,獲得實驗數據的內在規律,并且無需預先給定公式,非常適合于研究非線性系統。因此,氣化爐的溫度可以采用BP人工神經網絡對其進行預測[9]。BP網絡是一種多層網絡,其基本理念是將W-H學習規則一般化,對非線性的可微分函數訓練權值。目前,BP網絡主要用在函數逼近、模式識別、分類和數據壓縮方面。BP算法由兩部分構成:信息的正向傳遞和偏差的反向傳播。在其正向傳播過程中,輸入的數據信息會被逐步運算,從輸入層經隱含層直到傳給輸出層;輸出的信息又會影響下一層神經元。如果在輸出層沒有獲得期望的輸出,則會在計算輸出層的偏差變化值后進行轉向傳播,通過網絡將偏差信號沿原來的連接通路進行反向傳回,之后各層神經元的權值會被修改直至達到期望目標。設P為輸入變量,r為輸入神經元,s1為隱含層內的神經元個數,f1為其對應的激活函數,s2為輸出層的神經元個數,f2為對應的激活函數,A為輸出,T為目標矢量,b1i表示第i個隱層神經元的閾值,w1ij表示第j個輸入變量到第i個隱層神經元的權值,b2k為隱層中第k個神經元的閾值,w2ki為隱層中第i個神經元到輸出層第k個神經元的權值,則BP算法的正向傳遞信息。
2.1樣本的批處理對于一般的BP算法,各連接權的調整量分別正比于各個學習樣本的代價函數E,而全局偏差意義上的梯度算法就是調整全局偏差函數E的連接權。在逐個訓練樣本時對權值的修正可能會出現振蕩,為了避免這一問題,應該在m個學習模式全部提供給網絡之后對它統一進行調整;而成批訓練的方法就是將一批樣本生成的修正值累計后統一進行一次批處理。因此,修改權值的增量為。減少每個連接權及閾值的校正次數,從而改進了學習速度。應用該方法時,穩定網絡的訓練過程及限制每次迭代網絡偏差增量是學習率增長的前提。
2.2基于變學習率的BP算法在基本的BP算法中,學習率必須是一個固定的常數。通過分析基本的BP算法的偏差曲面得知:在其平坦區域,學習率太小會造成迭代次數增加;而在變化劇烈區域,學習率太大又可能修正過頭,引起振蕩及發散,進一步影響學習收斂的速度。所以,合理調節學習率從而加快收斂速度是基本BP算法的常用改進方法之一。
2.3氣化爐溫度的BP神經網絡預測基于生物質氣化過程的機理分析及實際經驗,為降低神經網絡的輸入,影響焦爐集氣管壓力的可測量因素初步確定為一次風量、物料分布及物料含水量,將其作為BP神經網絡的輸入,氣化爐溫度的預測值為輸出,此時BP神經網絡就變成為一個4輸入單輸出的模型。其中,啟停次數為BP神經網絡的輸入節點,特征參數值為輸出節點,建立一個隱含層有5個神經元的3層神經網絡。理論上已經證明:如果一個網絡具有偏差和至少一個S型隱含層加上一個線性輸出層,那它就能夠逼近任意有理函數。訓練算法采用梯度下降法,學習速率為0.15,網絡的初始權值為0~1中的隨機數。
3基于模糊免疫PID的含氧量控制
可燃氣體含氧量是生物質氣化爐生產質量的重要指標之一,也關系到氣化產物的安全使用問題。在本文設計的生物質氣化爐控制系統中,采用溫度和可燃氣體含氧量雙閉環結構,對氣化過程進行自動控制??扇細怏w含氧量控制需要利用對一次風的控制,解決含氧量控制和爐溫控制之間的矛盾,在穩定爐溫的同時降低可燃氣體含氧。
3.1生物免疫機理生物免疫機理是抗擊病源入侵的首要防御系統,它通過對病原物質的特殊提取、識別、刺激響應、自適應調節、學習和記憶等功能殺死抗原。B細胞和T細胞是生物免疫機理主要構成部分;而在免疫系統中,除了淋巴細胞外,還有一些其它種類的免疫細胞擁有著不可忽視的作用。T細胞和B細胞從不活躍、未成熟經自體耐受發展為成熟的免疫細胞,一旦人體受到有關攻擊時,迅速產生免疫應答。所謂的免疫應答就是一個識別、效應和記憶的過程。抗原是一類能被胸腺中的T細胞及骨髓中的B細胞識別并刺激T細胞及B細胞進行特異性應答的病原體。巨噬細胞等將特異抗原遞呈細胞吸取消化病原體,分解后展示在細胞表面,形成MHC分子。成熟的T細胞會被MHC分子激活,然后接受并識別病原體抗原。T細胞識別特異抗原后會復制并激活殺傷T細胞,令其殺死任何受到特異抗原感染的細胞,并通過輔助T細胞將B細胞激活,使其識別特異抗原,并進一步擴增分化產生抗體。這些抗體會與抗原結合,通過與補體系統形成復合物或直接被吞噬細胞吞噬來殺死抗原。B細胞、T細胞在走向成熟過程中會經歷自體耐受,在接受、識別、殺死抗原后會形成免疫記憶,產生免疫反饋。免疫反饋原理為:抗原進入機體后,將信息傳遞給TH細胞和抑制TH細胞產生的TS細胞,接受到信息的TH、TS細胞會共同刺激B細胞使其增殖分化產生抗體消除抗原。為使免疫反饋系統趨于平衡[10],當抗原較多時,機體中TH細胞會較多于TS細胞,產生較多B細胞;反之,抗原被消滅減少后,TS細胞又會增多并抑制TH細胞的產生,從而導致B細胞也隨之減少。
3.2模糊免疫PID算法為滿足不同的控制要求,讓被控對象有良好的性能,溫度模糊免疫PID控制器采用模糊控制原理對PID參數模型中的kp、ki、kd進行在線修改。其中,溫度偏差e(e=T0-T1,T0代表檢測的實際溫度,T1代表設定溫度)和加熱能級u1作替換:u1S,Δu1ΔS,分別為控制器的輸入/輸出。
4仿真
在保證生物質氣化爐運行狀況基本相同的條件下,采用基于灰色遺傳的組合預測算法,對從某廠氣化爐現場采集到的2000組干燥層溫度數據中選取的連續1500組訓練樣本數據,以及剩余500組與樣本數據時間相近的實驗樣本數據進行學習,建立預測模型,對試驗樣本進行擬合。為了驗證基于BP神經網絡的生物質氣化爐溫度組合預測算法方法的有效性,采用神經網絡算法對實驗數據進行學習和擬合,結果如圖3所示。從仿真結果可以看出:采用BP神經網絡可以較好地預測氣化爐溫度實時值,平均誤差為4.3%,且能良好地跟蹤實際溫度的相位變化,為氣化爐溫度控制和可燃氣體含氧量控制奠定良好了基礎。
5應用
針對某生物能源公司以生物質氣化爐生產過程具有高度非線性、時變特性、強耦合性、擾動變化激烈且幅度大的特點,結合氣化爐現場工藝狀況,設計了一種新的控制系統應用于該公司生物質氣化爐生產過程。該系統基于Honeywell集散控制系統運行環境和操作平臺,可用于采集過程數據、實時監視及分析歷史數據等;采用高級編程語言VisualC++6.0編寫智能解耦與優化控制應用軟件,通過OPC通信技術將應用軟件和集散系統進行無縫連接,以確保所編寫的應用軟件能夠通過集散系統對現場的執行設備進行控制,從而保證了多座氣化爐生產過程的實時穩定優化控制。本文所研究的生物質氣化爐生產過程控制系統在某生物能源公司入生產后,得到了有效應用,起到了穩定氣化爐溫度、降低可燃氣體含氧量的作用,滿足了生產過程的需要。將本文提出的控制方法應用于現場實際后,運行情況表明:生物質氣化爐生產過程控制系統保證了化爐干燥層溫度穩定在優化設定值±45℃范圍內;當壓力變化、投放物料、氣溫變化造成系統擾動時,該系統能在短時間內通過調節上料速度和一次風機轉速,將爐溫和可燃氣體含氧量動態調整到正常波動范圍內,滿足了生產的要求。
6結論
與傳統的自動化技術相比,智能控制無模型運轉,提高了電氣系統的管控效率。同時,智能技術的精度更高,減少了設計中的不可預測問題。因而設計對象模型階段中便會存在不能估量或是預測的問題。人工智能技術實現了系統的實時調節,利用魯棒性變化和響應時間提高其工作能力,實現自動化過程。智能技術已經成為現代企業管控的必然趨勢,與傳統的管控裝置相比具有先進性,滿足電氣自動化工程建設的需求。針對不常見的數據,傳統的自動化控制技術無法完成評估工作,但智能技術的出現解決了這一問題,實現了對系統錄入信息的有效很快速處理。針對不同的對象,智能技術可顯示不同的管控效果,使管控的效果具有針對性。但在目前的智能技術發展程度下,多種控制對象問題無法解決。因此,應從技術方面對智能技術進一步剖析和研究,促進該技術的完善,才能對我國工業以及相關行業的發展起到積極作用。
二、人工智能技術應用
基于電氣自動化的復雜性,其操作過程應精細且注重細節。一旦操作失誤,將導致系統故障甚至造成安全事故。因此,人工智能技術應用的核心技術在于程序化問題,將復雜化的程序通過智能手段轉化為簡便化。通過系統日常資料的分析,對設備故障采取積極的應對措施。在具體應用過程中,人工智能技術主要表現為以下幾個方面。
(一)智能化設計分析
人工智能技術關系到電力工程以及電路的設計。在傳統的設計模式下,工作人員的工作量大,需要大量的試驗驗證,并且對不合理部分進行改進。因此常出現考慮不周全的問題,處理問題的效率較低,對于難度較大的問題,傳統的處理方案無法解決。這使得智能化設計成為必然?,F階段,電力企業逐步實現了智能化設計,全面考察了問題的難度,提高了處理問題的能力和效率。但同時,智能設計對于操作人員提出了更高的要求,要求其掌握專業知識和智能系統操作技巧,并且操作人員還應具有與時俱進的精神,對智能系統進行適當的改良設計。利用人工智能設計,可有效提高數據分析的準確性,將復雜問題簡單化。
(二)PLC技術應用
隨著電力企業規模的擴大,電力生產對于技術具有更高的要求,基于此的PLC技術成為企業生產和建設的重要目標。PLC技術是一種常見的人工智能技術,目前主要應用于工業、電力企業,具有良好的效果。其是在繼電控制裝置基礎上發展起來的智能技術,該系統的主要作用在于優化了系統工藝流程,從而根據企業需求對運營現狀進行調整,確保其運營的協調性。PLC技術以自動控制系統為主,手動控制技術為輔。對于提高電力系統生產實踐具有重要作用。在電力生產中,PLC人工智能化技術的使用還實現了自動化目標切換,繼電器逐漸代替了實物元件,不但提高而來管控效率,還確保了系統的運行安全。
(三)智能診斷和CAD技術應用
智能診斷系統的出現是電氣運行復雜化的結果。該診斷系統要求操作人員具有較多的實踐經驗,改善了傳統模式的手工設計方案,充分體現了信息時代的優勢??萍嫉陌l展也使得CAD技術逐漸實現了智能化,縮短了產品設計實踐。智能化技術優化了CAD技術,對產品設計質量的提高具有積極作用。目前,在電力系統中,遺傳算法是人工智能技術的重要表現之一,通過科學的計算方法,提高了數據統計和計算的精確度?;谶z傳算法的重要作用,應得到企業的重視。在電力系統運行過程中,如何區分故障和征兆是一個難題,智能化技術通過專家系統和神經網絡系統可快速有效的分析出系統故障和安全隱患,并提供一定的解決辦法,確保了電力系統的運行問題。
(四)神經網絡技術應用
神經網絡系統是智能技術的重要體現之一,其作用在于分析和處理系統故障??蓪ο到y故障進行準確定位,并且減少了定位時間。同時,還可完成對非初始速度及負載轉矩的有效管控。神經系統設計具有多樣性,具有反向學習功能。利用神經網絡系統的兩個子系統,可實現對機電參數轉子速度和電子流的評判和管控。目前,智能神經網絡系統主要應用于分析模式和信號處理上。由于其包含非線性函數估算裝置,因此對于電氣自動化控制具有積極作用。其主要優勢在于無需對控制對象建立數學模型,因此工作效率高,噪音小。
三、總結