时间：2022-08-13 09:10:09
关键词: 智能控制;神经网络;温度控制系统；
正如大家所知道的，在控制系统发展中，智能控制技术的出现有益于逻辑控制、人工神经网络技术和专家模糊系统的一体化。在由一个误差信号驱动的学习控制中可以看出，对于许多复杂变量的非线性方程，这些系统的功能得以淋漓尽致地发挥。换句话说，和普通软件一样，工业生产的各种各样应用软件已经溶入了智能控制的思想。举个例来说，对于一些较难为传统方案所能控制的复杂或不大明了的系统，这种高级控制能提供一个切实可行的方案使其接近目前人类专家认识水平上的定性数据。随着工业控制的发展，智能控制技术领域的繁荣已经为新的控制技术提供了一些重要的应用。
关于智能控制的一些基本概念已在本篇文章中加以解释，并通过一个例子说明智能控制在温度控制系统中的运用。
模糊控制
模糊理论的发展源于用精确、传统的模型没法解释一些现实中遇到的物理现象，因
此，模糊理论成为探索复杂问题的一种有力工具，因为在没有使用精确、常规模型的情况下，对于定的输入它都能测定出输出量。它是没有模型的控制器。模糊控制理论的本质就是把复杂问题简单化。
设全域U中的一个子集为A，它们之间的关系用函数描述为：μA(χ):χ∈[0,1]，表示χ中的所有元素在A中的级别。模糊理论在很大程度上得益于人类语言，它是一
语言控制器，自然语言中的每个字或术语都可以视为全域U中的具体模糊子集A的一个标志。这个语言标志是用字、语法和句子来描述全域U.的子集。一个模糊语言上的变
量值就是作为模糊状态标志使用的语言术语，且是可以变化的。例如，模糊子集标志的高、中、低可作为模糊变量的值。
2、自适应模糊神经控制
自适应模糊神经控制通常包含在体系结构中设定的两个多层神经网络模型。其中第一个神经网络是一个设备竞争者，第二个作为一种补偿以提高基本模糊逻辑控制器的性能。这个系统的发展由三个阶段组成：第一阶段，为设备发展一个基本模糊逻辑控制器；第二阶段，依据设备动力学训练控制神经网络模型，根据设备的不同类型，这种神经网络的训练实时或离线时都可以使用；第三阶段，主要包括神经模糊补偿的在线学习。预期输出与实际输出之间所表现出的误差会通过神经设备竞争者向后反馈，以适应在线神经模糊补偿的分量。这种过程促进了神经网络设备竞争者与实际输出之间的误差在后向反馈中的即时改进。
3、专家模糊系统
专家系统有许多专家知识和实践经历，所以被称为程序系统；在专家的知识和先前实验数据的基础上，专家系统得到了很大的发展。为了要图解式地表达专家的知识，一个知识网络常通过因果关系的例证被证实；模糊全集函数可以像语言学上的陈述来使用。当专家系统出现故障时，它便开始使用向后和向前的链接方法查找根本原因。然后，依照查找到的原因修正控制策略；对每一步操作，它都会考虑到确切步骤不同程度的作用。如果最初原因的判断超过了预先定义的界限，专家系统会执行操作；当判断低于预
定的界限，而且如果这步操作不可撤消的话，专家系统就会给操作员发出消息等待他的决断。如果操作是可逆的，专家系统会毅然使用该操作。这三种不同的控制方案研究是
可选的，比如：给操作员“提出要点”、“模糊回答”、“建议”等。当专家系统执行使用“提出要点”这一方案时，就会发送进程变量的一个最新值给高层控制系统。使用“建议”方案时，系统将“建议”发给进程操作员让其手动完成操作。“模糊回答”包括三个部分，一个进程变量、自预定义模糊集合方程和所发现原始明确原因的程度。对于出现的每一个故障，将建立一个“模糊回答”。
4．人工神经网络
人工神经网络在数学模型中模拟了生物大脑神经网络，大脑是一个大规模的信息处理系统，它连接了将近1010个神经元。人工神经网络以平行分布的方式连接了许多线性
或非线性的神经元模型和进程信息。当传统计算机的计算速度因为从计算方案的预指定运算法则减缓时，神经网络就会以很高的速度执行计算。另外，神经网络有很多有趣吸引人的特征，比如宽大的并行处理，错误容忍力，自适应学习能力和自我组织能力。
一个人工神经网络就是在不同层聚集起来的神经单元的一个集合。如图1所示为一个典型的多个神经网络。
多个网络可以实现任意复杂输入输出之间的映射。一个神经元i在第k层的输出如下：
其中yik是第k层第i个神经元的输出，wyk是第k-i层第i个神经元与第k层第i个神经元之间的连接分量，m是总的层数，Xik-1是第k-i层第i个神经元的活化，θj是第j个神经元的极值，函数表示神经元的活化规则，它通常是一个分段、具有一定斜率的线性s曲线。在一个竞争的神经网络中，在第k层每一个神经元i和同层中的其他神经元形成竞争关系。为了学习神经网络的
分量，可以使用后向反馈误差的运算法则。这种法则运用倾斜的搜索技巧求出误差函数的最小值。近来，神经网络使用控制系统与其他控制器组合到一起，比如神经网络PID控制器，神经网络模糊控制……众多实例说明组合控制的效果优于单个系统。
5、仿真实例
在锅炉温度控制中，神经网络控制的实现过程如图2所示：
控制器是神经网络PID控制计划，温度控制系统结构如图3所示：
当神经网络PID校准器是一个两层网络控制的系统，其如图4所示：
, ( 2 )
,
运算法则是基于一种倾斜的理论基础上的，它被称之为后向传输理论，这个在两层
之间的反向误差信号表达式为：
， （3）
其中f(x)是f与x之间关系的派生，这个关系分量表示为：
， （4）
其中，学习比例 ， （5）
精深的论据 ， （6）
系数 η0=0.3 ,α0=0.95 . 实验中使用容积为8升的锅炉，选用800W的加热器，当时间0 <t<60 min温度保持40℃，60<t<120 min时保持60℃，采样时间间隔设为20秒。实验中可观察到使用神经PID控制器的过程输出，如图5（a）为其输入、输出曲线图。但如果使用的是基本的PID控制器，则输出曲线在理想输出线附近逆向振荡，其输入、输出曲线如图5（b）所示。
6、结论
1.1结构套管气压力智能控制系统结构如图1所示，主要由高精度的压力传感器、调节阀、密封腔、32位ARM微控制器、电路板和气源等组成。其中调节阀又叫控制阀，是调节控制系统中必不可少的调节流量装置，调节阀由执行机构和阀组成［4］，执行机构起推动作用，而阀起调节流量作用，调节阀是过程控制的终端元件。套管气压力受井底流压的影响，在一定时期内，井底流压无变化，对套管气压力影响有限。而闭井生产时，随着套管气压升高，气柱段加深，动液面随之升高，当动液面达到管鞋泵吸入口处时，气体进泵，从而使得泵效降低，产生“气锁”现象［5］。因此需要通过软件系统计算出合理的套压值即是该口油井实际套压需要达到的设定值pc。
1.2工作原理上位机软件系统根据该油井的生产参数数据，计算出目前油井合理的套管气压力值，套管气压力控制系统通过无线数据模块接收到上位机的合理套压数据，传递给控制器。同时压力传感器实时监测井口实际套管压力值，经过A/D转换后传入微控制器，控制器内软件算法采用改进PID控制得到最佳控制输出驱动执行机构，调节阀门开度，使油井的实际套管气压力稳定在设定套压值，从而保证油井稳定高效生产。
2理论推导系统数学模型
2.1系统结构模型套管气压力控制系统结构框图如图2所示。在推导套管气压力控制系统模型时，做如下假设:①气体流动是一维;②在压力调节时，气体在管道中的温度变化较小。在控制过程基本稳定的情况下，将该结构看作典型的闭环负反馈控制系统，套管气压力控制系统的调节对象为油井套管处的压力pc''''以及变化速率。对于调节阀前、后的压力及流量关系，根据物料平衡原理有。系统的执行机构为电子一体化结构，主要有电枢控制电机、伺服放大器、输入控制信号以及电源等，简化其近似模型，得到控制电压u(t)与电机转速w(t)之间具有如下微分方程关系。 套管气压力控制系统采用线性调节阀，而调节阀的流量特性是压力控制系统的重要指标。为使系统在整个调节范围内保持稳定，要求控制回路流量与调节阀的输出成对应关系。当阀门打开时，阀前、后气体流动。在调节阀门开度时，不仅改变了阀的节流面积，同时使得阀门前、后压差也会发生变化，而压差的变化又将引起流量的改变，因此需要考察阀门的工作流量特性。调节阀工作流量特性指气体介质流过阀门的相对流量与相对位移，即阀门的相对开度之间的关系。
2.2改进PID控制的实现系统的改进PID控制算法通过软件实现，由于传统PID控制算法参数不易整定，难以实现对被控对象的满意控制［7］，加上油井环境复杂，在井底流压发生突变的情况下，套压波动较大，对于系统套管气压力控制有一定难度，所以需采用一种具有自适应、自学习功能的改进型PID控制算法，使其能迅速克服外界扰动，智能化调节控制套管压力。式中，权系数Wi可以通过神经元的关联搜索进行调整，实现自适应、自学习的功能，而Wi需要相应的自学习算法，这里选择Hebb学习规则［7］，具体规则内容见相关文献。用系统上位机软件系统计算出控制的该口油井合理套压值pc，传递给控制系统作为给定压力信号，压力传感器采集到井口实际套压值pc''''，并与设定值进行比较，所算出的值Xi作为神经元PID的输入信号，神经元输出信号U作为执行器的给定信号，执行器通过调节阀门开度的大小，达到调节套管气压力的目的。
3仿真验证与特性分析
通过上述推导，对于套管气控制系统而言，输入为改进PID控制器输入偏差e，输出为套管气压力的变化pc''''，G1为改进型PID传递函数。系统开环传递函数为G(s)=G1(s)G2(s)，压力传感器传递函数近似为比例环节H=K;整理得到套管气压力控制系统的闭环传递函数。
3.1系统单位阶跃响应在对套管气压力控制系统理想化假设的前提下，通过以上对系统执行机构结构和调节阀工作特性的物理分析，同时利用改进型PID控制器，推导出控制系统数学模型。笔者根据课题所选择的调节阀特性参数。对于上述数学模型，通过Matlab的仿真工具对系统阶跃响应进行仿真，得到系统动态响应过程与试验拟合曲线的对比图，如图3所示。由图可知，系统阶跃响应过程中，上升时间0.5s，调节时间3.2s，时间较短，系统响应较快，最大超调量30%，稳态误差较小，但是系统有轻微振荡。需要指出的是，对于套管气压力控制系统，其控制的稳定性、快速性以及准确性之间总是相互制约［9］，需要对其做出取舍，油井内套管气压力受影响的复杂程度，井底地质条件以及井底流压的轻微改变，都有可能对套管气体压力造成较大影响。从图3的阶跃响应过程可以看出，系统快速性好，但是系统有轻微振荡，这是以牺牲系统一定稳定性为前提，因此能够让系统快速地控制套管压力使其较为稳定地趋近给定的合理套压，即能保持油井的安全稳定生产，从而提高油井的生产率和产量。
3.2特性分析通过对系统调节阀工作理论特性进行定量描述可知，在阀门开度一定时，套管气流量会随着进、出口压差的增大而增大;而在调节阀压降一定时，阀门开度越大，流通面积越大，这时气体流量也越大;在气体流量一定时，调节阀门的开度越大，阀前、后压差会变小，这是因为阀门开度变大，流通面积也增大，而流量一定，则流速会变小，因而转化为速度能量的压力损失也会变小［7］。根据传递函数阶跃响应仿真曲线分析，套管气压力控制系统作为典型二阶系统，该系统数学模型能较为理想地反映出控制信号输入后控制系统对套管气压力控制的动态过程，说明该系统模型的建立基本符合实际控制过程，而改进的PID控制器不仅具有传统的PID控制特点，同时增强了自适应和自学习的能力，保证了该控制系统的健壮性，能为油井套管气压力稳定控制提供重要的理论支撑。
4结论
1硬件系统选型
1.1PLC、压力传感器与温度传感器的选型基于生产成本和功能等因素的考究，决定采用晶体管型西门子PLC，型号为西门子S7-200CPU224XPDC/DC/DC的继电器输出型，满足本文低压铸造控制系统设计的转换精度要求[4]。由于PLC模型选用的是晶体管型PLC，出于高温测量稳定性和安全性因素考虑，决定采用西门子压力传感器QBE9000-P16。考虑低压铸造的实际生产状况和测量精度的要求，温度传感器决定采用PT100铂热电阻温度传感器[5]。
1.2电磁阀、比例阀与触摸屏的选型查阅电磁阀相关资料，决定采用广泛用于钢铁冶金，石油化工，矿山电力机械等各种气动系统中的HOPE77系列气动换向电磁阀。该系统比例阀要求调节和切断双重功能，本文采用可靠性高和噪声小的万讯QSTP智能电动引进单座高性能调节阀，是一种可以显示连续控制的气动调节阀，兼具智能控制和PID的相关功能。触摸屏选择灵敏度高、稳定的、无漂移操作、串口触摸接口和内部电源取电的ETWOTOUCH19英寸开放式触摸屏显示器。
2控制系统软件设计
2.1实时智能专家系统本文采用G2实时专家系统作为低压铸造生产的智能决策系统，图2为基于G2实时智能专家系统的低压铸造系统结构。首先将低压铸造生产工艺规范与质量标准输入到G2实时专家系统数据库，通过G2专家系统的NeurOn-Line，快速构建和部署关于低压铸造生产过程中的铸造工艺历史数据和规范的神经网络模型，并进行训练，获取到铸造产品质量与铸造工艺生产条件之间的某种关联关系，及时的根据实时反馈的铸造生产数据，对生产条件进行智能改善和控制，以改进并完善原有的铸造工艺方案，帮助铸造工艺设计人员更好的预测、控制和优化低压铸造复杂的工艺过程。应用智能专家系统于低压铸造生产的优点在于：①通过连续的、即时的虚拟铸造产品质量，测量获得质量一致性的铸造产品；②通过精细铸造生产产品等级来调节铸造生产严格遵守生产规范，减小产品偏离生产工艺与质量规范而造成产品报废；③在加工能力和能源消耗等约束条件下，优化生产经济，并且不会影响产品质量；④自动诊断和解决那些费时费力和需要推理的网络问题，迅速断定问题的根源[6]。
2.2PLC控制系统设计根据低压铸造模拟电压输入模拟量U-T工艺过程输出曲线编制PLC控制模块程序。图3是模拟电压U-t曲线，包括充型，结壳，增压，保压和降压等几个铸造工艺过程。PLC模块利用224XP模拟输入输出接口，需要通过编制相对应的程序调节电源电流来控制比例调节阀流量，从而使铸造过程依据该曲线进行响应的动作。根据低压铸造模拟电压U-t工艺历程曲线，设计如图4所示的低压铸造PLC控制模块程序设计，在step7软件上编写PLC梯形图，程序如图5所示。在通讯连接中，将串口连接到拓扑结构窗口，建立HMI与PLC模块间的通讯参数。可以通过触摸屏对低压铸造智能专家系统铸造参数的预设值进行设定，详见图6。点击开始按钮触发跟踪预设，得到实时跟踪过程仿真截图，每一次取样周期结束时，新的结果数据会从PLC读出来，并在趋势图上进行显示，这样显示结果具有实时性，如图7所示的模拟结果显示所设计的基于智能控制策略的低压铸造控制系统具有很好的实时性、准确性和可靠性。
3小结
伴随计算机电子技术和自动化控制技术的发展与应用，利用智能专家系统、PLC控制和传感控制技术对传统低压铸造系统进行改进和优化，以实现低压铸造控制系统自动化高效生产。生产实践证明：所设计的低压铸造控制系统具有很好的实时性、准确性和可靠性，具有铸造产品质量一致性好，能耗低等优势。
作者：宋秀玲李步德单位：晋城职业技术学院山西淮海机电有限公司
1智能彩色风筝创新
而所谓的完美结合，其实质就是以传统的手工风筝制作为主导，其具体的制作的骨架设计如图1所示。将风筝的主骨架分为主杆、撑杆、边杆以及附件等四个不同的组成部分，并采用传统的材质作为其材料。而芯片则根据风筝的形状而进行个性化设计的“风筝灯”。风筝灯是由光控制芯片与二极管构成的串灯。同时通过用户手中的无线遥控器可实现对风筝遥控等的五彩的变换，从而更能够吸引广大的风筝爱好者。而该设计主要则是通过手中的无线遥控器，实现对在遥控范围内的风筝实现各种不同颜色、不同名称等的变化，从而使得风筝在夜间更具有个性化，并吸引广大风筝爱好者的眼球。而起主要的构成则包括无线发射装置、PCB天线、光控制芯片、LED驱动芯片、二极管、无线接收模块模块、排线等。基本的原理是通过无线控制器的发射装置，向风筝发送脉冲指令，通过风筝中的脉冲接收装置，将脉冲信号转换成电压信号，并通过开关在短时间内的开关，从而达到灯管闪烁的目的，如现在的LED开关，其在1秒内可实现3000次的开关，从而使得灯管呈现出不同的色彩和图案。对该智能系统的设计，则采用比较简易的设计，而起开关检测电路则通过储能的电容和计数器来对其进行实现。而起触发器我们选用74LS74和非门的74LS02。同时其具体的开关检测电路如图2所示。当开关在进行切换时，其会在DET上产生负脉冲的信号，并通过触发器74LS74进行计数，而起次数的检测则通过计数器输出的逻辑来对其进行技术，并通过上述的A、B端而得到电路不同的状态。在对开关进行不断的切换中，对触发器的供电的电压始终保持在4.8～5V的工作电压，同时驱动器的状态则处于工作的状态当中。通过上述的电路中的DET产生的负脉冲，从而使得计数器产生相应的信号，并通过计数器的计数进位的原则，进行逻辑运算，并由此得到不同的调光信号，其主要的逻辑的检测过程如下：首先通过上电之后，在计数器中检测到DET的触发沿，并且其逻辑的输出为01B，AB的输出结果为10B；其次在切换之后，DET则会产生一个负脉冲，计数器由01B变为10B，AB端则变为00B；再次通过再切换，DET又会产生一个负的脉冲，计数器则变为11B，并通过其中的CLD产生的信号，将计数器的系数清零，而计数器则变为00B，输出结果则变为11B。由此而不断的往复，其AB端则产生相应的逻辑信号。从而使得其最后的灯光变成不同的颜色进行变换。
2智能控制自动调整创新研究
对该创新的设计，是基于一种可进行无线遥控的风筝，该风筝其主要的组成包括风筝主体，其特征为：主要包括风筝线以及附加的盒体，风筝的主体与外部的盒体依靠连接线进行连接，而这四根线可分为左右的两根下拉线、左上拉线以及右上拉线；上述的左右两根不同的下拉线上端则被固定在外部的附加盒体上面，其下端则主要和风筝下侧的左右骨架进行连接；风筝线则将其固定在外部附加盒体的上面；而外部的盒体中则主要有无线接收的装置、驱动芯片、继电保护器、直流电动机。而起基本的原理是将无线电的接受装置的输出通道和驱动芯片自身的正反转的信号输入端进行连接，同时驱动芯片输出端口则与继电器的电源端进行连接，并且继电器的常开的出点连接在电机的正负极，当用户通过无线装置发出信号之后，接受装置在接收到地面的信号之后，其输出的通道则会产生信号，并以此使得驱动芯片产生一些正转或者是反转的信号，并通过继电保护器使得微型电动机产生相应的正转或者是反转，并以此通过上述的不同拉线实现不同角度的风力转变而带来的的风筝姿态的变化，从而使得风筝能够实现对姿态的智能化调整。其具体的设计图3所示。
3基于智能控制的潍坊风筝的进一步研究方向
随着现代技术的发展，未来对潍坊风筝的保护将应用到更多的智能化、信息化的技术，从而将进一步从传统的手工制作+现代科技+造型设计。这就给未来的潍坊风筝指明了发展方向，多媒体技术、虚拟现实技术等讲越来越多的被应用于未来对风筝的设计中，从而凸显未来风筝的创新。同时，潍坊风筝在结合现代科技的同时，将逐步开始实现其市场化的宣传，如邮票、礼品等方式，从而实现对潍坊风筝文化的保护突围，从而使得越来越多的人参与到体育中来，更好的实现对风筝这个传统文化的保护。
作者：宋清 单位：中国石油大学
节能型路灯主要通过系统达到实时通信，协调各个智能体与路面照度为目的，合理控制路灯的电流和电压，调节灯泡输出功率，达到灯光照度按需求供给，从而降低不必要的电能浪费情况。本次设计主要的节电方式为降压，通过自耦降压式调控装置实现节能降压的目的。自耦变压器的一、二次线圈不单单有磁联系，如果输出电压调节范围不大其容量也较小，因此所损耗的材料少，效率极高。这类产品具有结构简单、可靠性高的优点，成为节能型路灯装置首选的降压方法。本次设计使用的节能技术如下：
1.自动化稳压技术。通常来说，路灯配电系统是长线配电模式，电缆末端容易发生电压过低的情况。深夜时，电网电压明显升高，升高的电压通常达到245V-250V，过高的路灯电压会加大路灯电能损耗。本系统配备自动稳压功能，借助单灯节电控制器、区域路灯控制终端合理调节单灯电压和区域电压，单灯节电控制器能有效调节远端或近端路灯的电压，避免出现线路末端低压情况。区域路灯控制终端对区域路灯供电实施稳压调节，降低电压波动过大引发电能损耗的情况。
2.环境亮度控制技术。根据路灯节点控制器环境亮度检测信息，对路面的实际照度进行统计，根据实际照明需要合理调节路灯照度。在人流高峰期，路灯要保持在高照度状态，夜深人静时、车流量小，可适当降低路灯照度，减少电能损耗的情况。
二、节能型路灯智能控制系统的设计与实现
路灯智能控制系统是根据某个区域的功能、不同时间。室外光亮度等把调整照明结果手段进行整合，促使上述因素相互系统达到自动控制照明的目的。不管何种路灯智能控制系统，均要实施远程监控和管理，这离不开通讯网络的支持。网络通讯包括Internet、电信网络等。其中Interner具有速度快、效率高等特点，通过该网络促使分控制器接受主控制中心的远曾命令和管理指令，且它可以根据所需的信息数据实施及时的反馈，具体设计如下。
（一）设计合理的监控终端硬件模块选择合理的硬件方案。智能控制柜主要功能如下：①控制柜可以及时采集各方控制信号；②采用GSM无线通信系统能把有关数据上传到监控中心；③实时接收从监控中心传输的各种指令和数据并实施相对应的操作。智能控制柜的核心部位是单片机系统，电压实施整流、滤波、降压等处理后，获得<5V模拟电压输送至单片机AD转换引脚，实施AD转换后获得数字量与已设置的节点等级电压标准展开比较，达到那个节电等级，单片机采用软件控制继电器动作，从而达到控制节电等级的目的。如果检测得出电压处在205—220V之间，步入轻度节电模式；电压处在220—240V时，进入中度节电模式，若电压为240—260V则进入深度节电模式。若电压大于260V或低于205V，则不会接受降压处理。当RS-232与GSM通信模块相互连接，来达到与后台监控中心通信的目的。温度传感器能有效监测变压器的温度，若温度大于65oC，合理控制继电器的工作，促使风扇进行工作，达到降低变压器温度和保护变压器的目的。若温度<65oC时，费电在继电器控制下不接受工作。
（二）合理设置路灯节点控制器。路灯节点控制器作为路灯节能控制的基本元素，传统路灯主要采用经纬仪对相同区域或不同区域路灯的开关时间进行统一控制，这种功能单一的控制模式无法满足不同路况及环境的照明需求。采用智能控制器可以实时对单灯进行控制并采集相应的环境信息。本次设计的路灯节点控制器包括如下模块：1.测量模块。测量模块主要由环境亮度检测及电压电流测量两个部分组合而成。环境亮度检测部分主要构成成分为光感1元件，用来感应路灯周围的环境信息，从而合理控制路灯照度。电压电流部分及时监测路灯供电电源的电流电压数据，为稳定电压提供重要依据。2.控制模块。控制模块作为路灯节点控制的关键内容，根据测量模块收到的数据信息，综合上级区域的指令形成控制决策，完成合理控制单灯照度、调整电压、故障警报等功能。3.通讯模块。通讯模块主要负责与同个节点控制器，上级区域控制终端之间进行通信，根据区域路灯分布情况选定无线、有线或电力线载波等不同通讯方式。4.规则库及电源。规则库为控制模块形成合理决策提供相应的控制规则，电源模块为所有路灯节点控制器进行供电。
（三）设计路灯监控中心。路灯监控中心位于整个控制系统的最上层，配备监控计算机、网络交换机、GPRS收发器等设施。为确保系统的安全运行，监控计算机使用双击冗余方式进行配置，GPS时钟能接收准确的天文时钟，促使监控中心时钟与标准钟处在一致状态。本次设计采用DALLAS公司生产的时钟芯片DS1302，运用串行通信方式，这种芯片具有电池充电和切管功能，在系统掉电时也能对时钟电路进行单独供电。DS1302时钟芯片可以显示秒、分、年、月、日等信息，对<31d的月末日期实施调整。DS1302与单片机通信只需设置三条线，即：复位线、数据线、串行时钟线，数据根据每次一个字节多多字节的形式传送信息。监控中心借助网络GPRS收发器及移动网络接口与不同区域路灯控制终端实时通讯。监控中心主要配备的软件包为数据管理系统、路灯监控管理系统，路灯监控管理系统采用地理信息技术，达到良好的可视化及人机交互设计模块。
（四）智能路灯控制系统软件设计。节能控制系统通过执行相应的软件程序实现，软件设计的好坏影响着整个系统好坏，软件的优劣也关乎硬件各个部分是否可以协调工作。本次设计采用MCS-51单片机作为软件开发工具，单片机采用汇编语言实现。对单片机进行设计时，编译器可以自动完成变量的存储分配操作，编程者更加关注软件的设计，采用常用接口芯片编制通用的驱动函数，便于合理处理信号算法或移植程序，从而加快单片机系统开发速度。智能路灯节能控制软件主要包括数据管理模块、数据处理及分析模块、LED显示模块、通信模块。传感器把收集的声音信号借助A/D转换发送至单片机内。在单片机系统预先设定声音级别相对应的控制数据，并把传送的实时音频数据与设置的数据展开比较，判定该实时音频数据相对应的控制数据并输出数据，合理控制路灯的亮度，并在LED屏上显示实时声音分贝。
系统以MSP430F2616微控制器为核心，这款单片机有良好的低功耗性能，适宜开发家用电子产品。当系统上电运行后，WSN节点会通过湿度测量模块对当前湿度进行采集，湿度测量模块选用HS1101湿敏电容与NE555构成多谐振荡器，以此将空气湿度变化转变为电容值的变化，单片机通过采集多谐振荡脉冲频率，可得到湿度值。STC12C5A50S2单片机获得湿度值后，通过NRF24L01传递给主控单片机并显示于TFT液晶，用户可通过按键（“加湿开”、“加湿关”、“干燥开”、“干燥关”“、复位”）进行人机交互。湿度数据与预设湿度范围相比较，若超出范围，MCU可通过控制继电器来驱动加湿与抽湿执行机构。此外，主控系统拥有华为GTM900-CGSM通信模块，支持短信查询功能，用户可借由手机软件平台对湿度进行查询与控制现信息的远距离传输与闭环控制。为满足系统供电需要，选用220V-12V电源适配器进行供电输入，作为加湿器，抽湿器电源；开关集成稳压芯片LM2596输出5V为单片机、NRF24L01模块、TFT液晶逻辑供电；线性稳压元件LM1117稳压输出3.3V为无线主接收模块、TFT液晶背光供电。
2系统软件设计
主程序开始，先初始化各个模块，然后等待命令，若有命令则判断是控制命令还是查询命令，若为查询命令，则向客户端发送信息，若为控制命令，执行控制动作；若无控制命令，判断无线接收数据，若有则做数据处理，若无则数据更新显示，并返回等待命令。
3实验测试及分析
3.1测试方案
系统测试采用先模块单独调试再系统联调的方法。①测试电源模块的输出，得到功率，电压电流信息。②硬件仿真测试单片机，测试液晶显示是否正常。③湿度传感器测试湿度是否采集值成正比，同时测试加湿干燥机构在供电正常情况下能否正常工作。④用PC机的串口调试和GSM模块之间串行通信。⑤整机系统连接好，重复以上步骤，测试数据接收。通过以上测试，可判断整机运行是否正常。
3.2测试数据
测试数据包括以下四部分：①通过万用表测试电源模块的输出：+5V和+3．3V的误差在±0．1Y以内，接上所有负载后输出的电流达1A；②通过设置不同的标准状态值：测试到系统的超标自动发送短信至终端功能正常；③终端发送查询指令至系统：测试到手持机终端接收到的数据和TFT液晶显示屏显示的数据完全吻合；④终端发送控制信息至系统：得到动作与指令相同。
3.3结果分析
经过各项性能的测试，系统指标和参数基本达到预期的效果，如果能考虑到实际的能效，系统将更加完善。
4结束语
智能控制区别于自动化控制的特点主要有以下几个方面：与传统自动化控制依据数学模型不同，其控制能根据实际的运行情况进行控制，脱离了数学模型的限制；智能控制系统的工作模式采取非线性控制并能模拟人脑思维；智能控制系统能自主提高系统的工作性能，对自身控制模式能依据系统现状进行调整；智能控制系统具有分层处理信息的能力，反应速度较快，工作效率也高。
二、智能控制系统常见的控制方式
1.模糊控制模糊控制器的结构十分复杂，因为在模仿人们模糊性概念的时候需要借助模糊集合来刻画，继而实现对系统的控制。但模糊控制的优势是输入输出特性较为简单，应用过程十分方便。若积分效应应用在模糊控制器中，其功效就相当于PID控制器。
2.单神经元控制在高速解决复杂问题方面，神经网络系统具有得天独厚的优势，但应用在智能控制系统中时，由于缺乏计算机硬件的支持，现在的智能控制系统根本无法实现神经网络的铺设。退而求其次，我们采取但神经元控制器进行电气传动系统的智能控制，也可以及时快速的完成系统控制，并提高系统的鲁棒性。
三、智能控制在电气传动系统中的应用
关于智能控制在电气传动系统中的应用，有人希望借助智能控制提高电气传动系统的控制性能和自动化水平，也有人质疑智能控制在电气传动系统中具有画蛇添足的作用。通过下面的详细分析，我们便能通晓智能控制在电气传动系统中运用的价值和意义。目前的交、直流传动系统控制方案中，传统的控制方案如直流双闭环系统、交流电机的矢量控制系统等也能达到有效的自动化控制。其控制通过建立简单的数学模型，采取PID控制方式也基本上能让人满意。但是，实际的传动系统并不是一成不变的，而且工况等外部因素也会引起电机参数的变化，加上被控对象交流电机的非线性特性，常规的PID控制很难做好全面的系统控制，不能使系统的鲁棒性满足人们的需求。而采取智能控制之后，电气传动系统的非线性特性以及变参数对系统控制的影响等问题都能得到很好的解决，很好的提高了系统的鲁棒性。具体来说，智能控制在电气传动系统中的应用主要有：
1.电气传动系统中的模糊控制在电气传动系统中为了通过模糊控制实现对系统的精确控制，应首先建立合理的模糊控制框架结构，然后通过五大步骤完成对系统的精确控制。这五大步骤分别是定义变量、模糊化、系统变量变化知识库、系统逻辑判断、模糊控制器的反模糊化。比如在交流调速系统中运用模糊控制时，通过模糊PI技术计算系统变量的输入相应误差、误差控制率、输出控制量实现对系统参数的调整，再通过调节输入相应误差、误差变化率的加权程度实现精确的控制作用。
2.电气传动系统中的单神经元控制在对电气传动系统的控制特点进行详细分析后发现，但神经元智能控制的应用不仅能满足电气传动系统非线性控制的要求，还能提高系统的鲁棒性。单神经元控制是神经网络控制器中最基本的控制单元，用神经网络的学习规则自动调整误差、误差积分、误差微分的权重，单神经元就相当于变系数的自适应PID调节器，使系统的动态性能只依赖于其误差信号，而不受或少受对象模型参数的影响，可以实现性能高、鲁棒性强的电气传动系统。另外，单神经元控制器利用了神经元所特有的非线性特性，突破了线性调节器的局限，实现转速控制器的平稳饱和及控制作用。
四、结束语
关键词：机电一体化；系统；智能控制；应用
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
1 对智能控制系统进行分类
所谓智能控制系统主要是一种多项控制技术，智能控制的正常运行需要仰仗于各类智能控制的子系统，进而构建出集成、混合的控制系统，只有这样，众多的智能技术才能够在智能系统中发挥其应有的作用。当下，各个行业所采取的控制系统主要有以下几个类别：（1）学习控制系统，类似于人类大脑的功能，人类的学习能力是智慧的主要表现形式，而学习控制系统主要通过对结构进行认知、辨别以及调整以后，利用对数据的处理及对信号的循环输入以保障其良好的运行效果，该系统还能结合一些基本信息自动地进行控制。（2）分级控制系统，该系统采取分级递进的智能模式，主要利用自组织控制、自适应控制等条件。再改控制系统中主要表现了三个级别，即：协调级别、组织级别以及执行级别，而对于每个级别来说，他们都具备该级别独有的作用。（3）专家控制系统，这种智能系统主要是将技能、知识、经验等因素进行有机的融合，并将这些因素整合到计算机系统当中，系统会根据相应的程序指令进行相应的操作。在该系统中，包括了众多的理论内容，这些理论内容都为智能系统在对实际问题进行处理时提供了一定的帮助，让处理后得出的结果具备较高的性能。（4）神经网络系统。当前，人工神经网络控制系统仍旧是运用最多的系统，该种智能系统的网络结构主要借鉴了人工神经元、人工细胞的相关技术，智能控制和模仿真人是该系统的主要功能。
2 将智能控制运用到有关机床
机电一体化是当今工业中的一项重要技术，智能化则是当今科技的主要发展趋势，在机电一体化当中发挥着巨大的作用，智能控制的主要表现形式之一就是数控机床与机器人的智能化。
对于数控机床来说，衡量机电一体化技术的重要指标便是精度。在陈旧的数控机床设备中，由于没有对智能技术进行过多的融合，进而导致产品加工不理想以及机床的精度不达标，智能数控系统中运用了许多RISC芯片以及多CPU控制系统，这些芯片以及系统将大幅度提高机床的精度。
在数控系统最初设计的过程中，大多数运用到的设计方法是模块化设计，其具有较为良好的裁剪性能，而且功能所设计的方面非常之广，针对各类不同的机电一体化生产基本上都能够达到要求，而在群孔系统的效果控制中，对于相同或者类似的群孔系统可以对各种操作流程进行参照，进而保证系统调整符合相关要求。
系统的操作程序是正常运行的重要指令，根据所需要加工产品的精度和尺寸对操作程序进行编程，才能够让产品加工以后达到预期的智能效果，从前，产品加工都是在普通车场进行，操作流程则需要依靠人工进行控制，所以要求操作工人具有较高的技术水平，而在当今的数控车床中，我们只需要依据相关的程序，对机器进行调试之后就可以进行加工工作，这恰恰是智能化的重要表现。
3 在设备装置中的智能元件
将智能控制运用到机电一体化系统中，不仅可以促进系统控制形式的调整以及转变，更加可以保障系统实现自动控制，机电一体化的典型设备就是数控机床，数控机床在元件的控制上更加能够反映出其发挥的具体作用。
数控机床中最基本的装置就是平面显示器，它的主要作用是显示相关的程序指令，进而让机床的操作人员对机床的运行状态更加深入的了解，在机床改造技术更新换代的同时，智能元件的种类也在不断翻新变化，近些年来出现的FPD平板显示技术具有能耗低、重量轻、显示大等诸多优势，完全可以应对最基本的智能操作。
而硬件模块则是保障数控机床达到指标的主要装置，生产商采用相关的智能技术，加之融合相关的智能元件创造出了良好的模块结构，譬如存储器、CPU、PLC、位置私服等，在具体的操作过程中进行了对模块形式的删减，建立了不同性能的模块。
在数控机床进行加工时，利用动态监控系统，完全可以将各种不同的现代化技术进行融合，这其中包括网络技术、计算机技术、多媒体技术、模拟技术等。有的时候甚至可以将一些经常用的控制装置改造成具有严密制造过程的控制体系，进而推进智能化进程。而网络技术是当今智能控制中应用最广的一项技术，它可以通过机床联网的形式利用计算机进行编制、输入、调节程序、执行命令等工作，进而实现无人操作的智能化控制。而网络装置主要包括的是数据线以及计算机，只要具备这两样装置，就可以完全将数据准确地显示在机床面板上。
4 智能控制的主要特点
智能控制是多领域的交叉学科，从最初的“二元论”到后来的“三元论”发展至今，已经成为“四元论”，智能控制已经得到了长足的发展，我们有理由认为，智能控制理论的根基是自动控制理论、信息论、运筹学以及人工智能的交叉。其具有相对完善的理论基础。
相比于传统理论，我们可以认为智能控制对对于传统理论的延伸和发展，也可以说传统理论是智能控制所包括的一部分，是智能控制的最初形式。智能控制具有分级、开放、分布的结构特点，具备很强的信息处理能力。智能控制追求的是对系统的全面优化。而智能控制的主要任务和所针对的对象具有不确定性，传统的控制方法在通常情况下仅仅适用于单一任务和精确的数学模型。而只能控制系统的重点在于对数学模型符号、环境以及描述的识别，在数据库的设计上，它与传统控制常用到的运动学方程、函数等数学描述方法有着本质上的差别。只能控制具有混合控制的基本特点，该系统能以数学广义模型来表述混合的控制过程，采用定性决策以及定量控制结合的控制方式。
智能控制系统对于传统控制理论并不加以排斥，智能控制当中往往包含常规控制，而智能控制同样经常利用常规控制的基本方法来对低端的控制问题加以解决，并对常规的控制方法力图扩充，而且智能控制系统具备非常强的学习功能、组织功能以及适应功能，能够克服环境所具有的不确定性以及复杂性，最终实现有效控制。
结语
现如今，智能控制已经成为机电一体化系统中被应用最多的控制方法，智能控制以其独有的高水平、高效率、高性能的控制优势对传统的控制方法造成了猛烈的冲击，并大有取代之势，文章中提到的数控机床仅仅是机电一体化技术中的一个典型代表，在现代工业生产生活中，智能控制在机电一体化系统当中的运用还有诸多方面，人们发现，智能控制的控制效能具有非常明显的优势，其优越性也越来越多地得到了人们的认可。
参考文献
关键词 课程设计；智能控制；教学改革；教学方法
中图分类号：G652 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)21-0039-04
Educational Reform Research on Intelligent Control Curriculum Design//Liu Wenyi1, Wang Xi2
Abstract Intelligent control curriculum design is a practice process for the corresponding curriculum, and strengthening and consolidation for curriculum knowledge. The purpose of the design is to summarize and check the teaching and learning effect, to raise the theoretical ability of the curriculum knowledge, to make the student be familiar with intelligent control knowledge and methods. However, for some reasons such as only one week design time, theoretical knowledge too deep and the curriculum is too difficult, there exist some problems in the curriculum design. This paper discussed the content characteristic of the intelligent control curriculum design and the problem in detail. Then some corresponding suggestions such as simplify theoretical content, increase example analysis, strengthen experiment guidance, reform teaching method and pay attention to answer link, etc..
Key words curriculum design; intelligent control; educational reform; teaching method
Author’s address
1 School of Mechanical and Electrical Engineering, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu, China 221116
2 School of Management, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu, China 221116
智能控制是机械电子方向的专业课，涉及的理论知识较多[1-2]，课程设计时间一般为一周，1学分。课程设计的目的是总结和检验课程的学习效果，使学生熟悉和掌握基本的智能控制知识，提高理论水平，增强编程及调试能力，深化已有的知识，拓宽新的知识，掌握几种常见的智能控制方法。同时，课程设计可以将智能控制课程中涉及的大量的、零散的、独立的观点和资料，按照设计任务书的要求，经过演绎和归纳、分析和综合、抽象和具体的逻辑结合，完成整体的任务设计方案，达到培养和提高学生的逻辑思维能力和创造性思维能力的目的。
课程设计的提交形式是设计说明书，该说明书是对本课程设计结果的解释和说明的书面材料，是一种技术性文件。设计者通过对软件的操作，对程序的编程，对结果的调试，对内容的总结和分析，最后通过科技写作的方式进行锻炼，培养科技写作的能力。但是，由于课程设计的时间一般只有1周，而本课程的内容理论性又太强，难度较大，使得很多设计题目不能按时按质完成，出现一些问题[3-4]。笔者根据在教学改革实践中遇到的一些问题，对该门课程设计的特点、难点和教学目的进行分析，介绍和探讨一些具体的解决方法和措施。
1 课程设计的内容特点
关键词：机电一体化，智能控制策略
中图分类号： TH-39 文献标识码： A
前言
随着科学技术的不断发展和进步,机电一体化系统成功将机械技术与电子技术合为一体，并得以快速运转和发展。而对机电一体化系统的控制也由传统的控制技术发展到自动化智能控制技术。
1、智能控制理论和系统概要
控制理论经历了反馈并传递函数的古典控制理论，到分析状态空间的现代控制理论，再到综合了自动控制、人工智能、信息论、运筹学等关于优化调控方式理论学科形成的智能控制理论三个阶段，而智能控制理论是控制理论发展至今的最高阶段。智能控制理论解决了传统控制理论的缺陷和问题，对传统控制理论无法实行控制的复杂系统采用分布式以及开放式结构解决机电一体化系统的控制难题。
2、智能控制与传统控制的区别
（1）智能控制是对传统控制理论的延伸和发展，智能控制在传统控制的基础上发展出更高效的控制技术。智能控制系统运用分布式及开放式结构综合、系统地进行信息处理，并不只是达到对系统某些方面高度自治的要求，而是让系统做到统筹全局的整体优化。
（2）智能控制综合了很多有关调控方式理论知识的学科，与传统控制理论将反馈控制理论作为核心的理论体系相比，智能控制理论以自动控制理论、人工智能理论、运筹学、信息论的交叉为基础。
（3）传统控制只是解决单一的、线性的控制问题，与之相比，智能控制解决了传统控制无法解决的问题，通常是将多层次的、有不确定性的模型、时变性、非线性等复杂任务作为主要控制对象。
（4）传统控制通过运动学方程、动力学方程及传递函数等数学模型来进行系统描述。相比较而言，智能控制系统把对数学模型的描述、对符号和环境的识别以及数据库和推力器的设计等方面设为重点。
3、智能控制系统的类别形式
智能化是顺应机电一体化系统需要的发展趋势，从某种程度来说，机电一体化系统的优劣是受智能控制系统好坏的影响。当前，被机电一体化系统所广泛应用的智能控制系统主要有专家控制系统、分级递阶智能控制系统、神经网络系统、模糊控制系统。
3.1 专家控制系统
专家控制系统是在把人的知识、经验和技能汇集在计算机系统中后按照相应的指令程序来操作运行的控制系统，其所涵盖的诸多理论知识在智能控制实行实际任务时发挥了很大作用，提高了控制系统的应用性能。
3.2 分级递阶智能控制系统
分级递阶智能控制系统简称为分级控制系统，它是在自组织控制及自适应控制的基础上通过所关联的组织级、执行级以及协调级发挥的作用实行运行的。
3.3 神经网络系统
人工神经网络控制系统是神经网络系统在机电一体化系统中应用最为广泛的，它通过运用人工神经元、神经细胞等构成的模式来实行其非线性映射、分布处理、模仿人的智能等主要功能的发挥，具有自适应控制、自组织控制以及大幅度并行处理等优势。
3.4 模糊控制系统
模糊控制系统主要包括专家模糊控制以及以神经网络为基础的模糊控制。专家模糊控制能够充分表达并利用实行控制所需的多层次知识，提高了控制技术的智能。而以神经网络为基础的模糊控制利用神经网络来实行模糊控制的规则或推理以实现模糊逻辑控制的功能。
4、智能控制在机电一体化系统中的应用
4.1 智能控制在机电一体化系统中的应用优势智能控制已得到机电一体化系统的广泛认可和应用，并正在慢慢取缔着传统的控制技术，主要是因为其在机电一体化的应用中表现出来的有别于传统控制技术的优势，主要有：（1）优化效能。对于群控系统可以借助相关操作流程使系统的调整符合标准及要求；（2）程序控制。系统根据产品所需尺寸及精度编制操作程序指令进行运行；（3）改进加工。可以通过优化操作流程并缩短加工时间来实行复合加工，改进并优化了加工程序。
4.2 智能控制在机电一体化系统中的实际应用
4.2.1 机械制造中的智能控制
以经典的机械理论和计算机辅助技术并结合智能控制方法，在机电一体化系统的制造过程中形成了新型的机械制造工艺，并不断向智能制造系统方面发展。智能控制技术解决了现代较为先进的制造系统必须依靠不够精准和完备的数据来处理无法预测状况的问题，利用神经网络和模糊数学的方法，建立制造过程的动态模型，并以神经网络的学习和并行处理信息的能力实行在线的模式识别操作，对残缺不全的信息进行及时有效处理。
4.2.2 电力电子学研究领域中的智能控制
包括变压器、电动机、发电机在内的电机电器设备在规划设计、投入生产、实际运行及控制过程等方面都是相当复杂的。将智能控制技术引入电力系统，在电机电器设备的优化设计、故障控制和诊断等方面，都相当有成效。对电器设备的设计优化，可用先进的遗传算法进行优化计算，能大幅度缩短计算时间，有效节约成本，并提高电机电器的设计质量和效率。而神经网络系统以及模糊逻辑专家系统是在电机电器设备的故障控制和诊断中所应用的智能控制技术。
智能控制在电力电子学应用领域中发挥重要作用的最具代表性的现象是其在电流控制技术中的广泛应用，智能控制技术在电力系统中的应用方向是电力电子学研究领域极具研究价值的一个项目，可以推动电力电子领域的进步和电力系统不断的发展。
4.2.3 工业过程中的智能控制
智能控制在工业过程中的应用主要包括全局级与局限级两个方面。全局级智能控制针对整个生产过程的操作工艺，主要在规划过程中操作处理异常、控制过程的故障诊断等情况下发挥作用。而局限级智能控制在在线自适应调整、参数整定方面有明显优势，并且对解决非线性一类的复杂控制问题有显著成效。局限级智能控制在主要是神经网络控制器和专家控制器的智能控制器上投入研究力度，通过将智能应用到工业过程的某一单元来设计控制器。
4.2.4 数控领域中的智能控制
数控领域所应用的智能控制有相当高的性能要求，尤其是在延伸、扩展和模拟的知识处理方面，如加工运动推理、网络通信制造能力以及感知加工环境的能力等，必须能进行自适应控制、自组织控制等，智能控制可以解决信息模糊、不确定性等控制问题，取得良好的成效。例如模糊控制系统可以处理信息模糊的问题从而优化加工过程，而专家控制系统可以综合数据库里的专家经验并根据推理规则解决结构不明确的问题。
4.2.5 交流伺服系统中的智能控制
伺服驱动装置在机电一体化系统中的控制质量和系统动态性能方面发挥着关键性的作用，但交流伺服系统有着相当复杂的非线性和时变性等不确定因素，而智能控制技术以非线性控制方式将人工智能引入智能控制器，能很好地适应系统参数的时变情况，其在交流伺服系统的应用解决了建立精准数学模型的困难，提高了机电一体化系统的稳定性。
结语
综上所述，智能控制系统在机电一体化的发展过程中具有重要的核心地位。尽管智能控制技术是近年来方才被研发应用的新技术，但其发展速度却是非常快的，目前智能控制系统已经被广泛应用在多个领域，并发挥出良好的功能作用。笔者相信，在未来科技技术的推动下，智能控制系统的功能必将更加强大，从而促使机电一体化的快速发展。
参考文献
[1]周华昌.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].才智,2011(31).
关键字：智能化技术 电气工程 自动化控制 应用
中图分类号：F407.6文献标识码： A 文章编号：
一、智能化技术的含义
智能化技术是人工智能理论与计算机技术全面融合后的重要产物，它是21世纪才兴起的一项高新技术。从兴起到发展，智能化技术在短短的几年时间里，已经被广泛地关注和应用，由此可见，智能化技术的前景将是非常乐观的。
智能化技术被称作人工智能（AI），也可其为机器智能，该技术是自然与社会科学的综合体。AI隶属于计算机技术，它重点研究：将人们的收集信息、识别图文、自动做出反应、分析判断等这些能力，通过运用计算机的编程设计，来加以实现，让计算机来解决各种复杂的问题。目前，AI的研究领域主要涉及到语言和图像识别、自然语言的处理、专家系统和机器人等方面。在电气自动化中应用最为广泛的是专家系统。
智能化技术应用于电气工程的具体内容包括了：信息搜集、信息处理、电气自动化控制、系统运行等。其在电气工程自动化控制中的应用，能增强控制效果，改进、弥补自动化控制中的缺陷和差错，提高设备运行、设备处理的精确度和准确性，进而提升系统的工作效率，促进行业发展。
二、实现智能化控制的好处
智能化技术在电气自动化控制中的应用，主要表现在智能化控制器的开发使用上。与传统控制器相比较，智能化控制器具有很多优点，如取消了控制模型、调整控制更加方便、对于数据处理具有较高的一致性等，以下是对其好处的具体分析。
（一）取消了控制模型
过去的自动化控制，由于控制对象的动态方程非常复杂，使得控制器不能对其进行精确的掌握，从而在设计对象模型的过程中，增加了较多的不可测量和不可预估的客观因素。由于客观因素的不确定性，也就无法保证设计模型的精准性，也就降低了自动化控制工作的效率。智能化的控制器，无需设计控制对象的模型，这也就在根本上避免了各种不利的客观因素的产生，从而保证了自动化控制的高精密度。
（二）调整控制更加方便
依据响应时间、鲁棒性和下降时间的变化，智能化控制器可以随时对控制程度进行调节，让工作性能得到了较大的提高。与以前的控制器相比较，智能化控制器更便于调节，也更符合实际的使用。另外，智能化控制器的调节控制是根据数据变化而自动进行调节的，而不需要专业人员的在场操作，它还可以进行远程的调节控制，从而实现了电气工程自动化控制的无人操作。
（三）较高的一致性
智能化控制器在处理不同的数据时，即使是陌生数据，它也能进行较为准确的估计。针对控制对象的不同，其控制效果也不一样。在对某些对象进行控制时，尽管智能化控制器没有任何行动，但其控制效果还是非常好的。当然这也仅是相对的，若换了控制对象，可能就得不到同样的预期效果了。因此，在设计过程中，技术人员要分析每个对象的具体情况，进行具体化的设计，切实满足智能化控制的高要求。
三、人工智能的具体运用
在智能化技术的不断发展下，其应用领域也不断得到拓展。智能化技术在电气自动化控制中的应用主要表现在电气故障的诊断、优化产品设计、智能控制三方面。
（一）诊断设备故障
复杂性、不确定性和非线性是电气设备故障的基本特征。传统的故障诊断，其准确率和效率都较低。智能化技术的引入，极大程度地提高了故障诊断的准确率，从而保证了故障诊断的高效率。智能化故障诊断主要有专家系统、模糊逻辑和神经网络三种方式。比如，在对发动机、电动机进行故障诊断时，采用智能化技术中的模糊逻辑和神经网络方法，在保留故障诊断的模糊性的同时，使用神经网络的强学习能力对故障进行诊断，有效提高了故障诊断的准确性。
（二）优化产品设计
优化设计是一项较为复杂的工作，它综合应用了实践经验知识和学科理论知识。传统的产品设计，是使用实验手段与设计经验的综合验证，由于技术支持的缺乏，导致其工作量大、工作效率低，其设计方案也不尽科学、合理。
在优化设计中，智能化技术的运用包括了遗传算法、专家系统两种方法。专家系统是以优化设计领域中的部分专家所提供的知识和经验为依据，进行合理的推理和判断，对专家的决策过程进行模仿，然后对复杂问题进行处理。目前该方式还处在研究阶段，在实际中的应用较少，但是其发展空间非常大。遗传算法具有以下特点：首先，它可对结构对象直接进行操作，具有全局寻优能力、内在隐并行性；其次，它可对搜索空间继续指导优化、自动获取；最后，它可以对搜索方向进行自动调整。在优化设计中，它具有极强的实用性和先进性，对于优化设计效率的提高具有重要的促进作用。
（三）智能控制的实现
在电气工程中，综合运用智能化技术和自动化控制，有助于自主化、无人操作化和远程化控制的实现，并为提供给智能控制更好的发展平台。将智能化技术成功运用于智能控制，是对智能化技术本身的肯定，也为今后在其他领域的应用奠定了良好的基础。目前，智能控制的方式包括了专家系统控制、神经网络控制和模糊控制。智能控制运用的主要方面有：所有开关量、模拟量实时数据的采集和处理；记录故障并进行在线分析；使用鼠标和键盘实现系统控制；对主要设备和系统运行状况进行实时监控。
四、总结
智能化理论是对人的智能进行开发、延伸和模拟的理论。作为计算机技术的分支技术，智能化技术以人工智能的实质为依托，生产出类似于人类智能的智能机器。将智能化技术应用于电气自动化控制中，可提高故障诊断的准确率和效率，促进电气产品的优化设计，实现智能化控制，从而提升电气系统效率。由此看来，只有加快电气工程智能化进程，才能促进电力行业的稳定、持续发展。
参考文献：
[1] 林集武.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(19).
[2] 王楠.浅谈电气工程自动化控制中人工智能的应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(20).
关键词：永磁同步电机；仿人智能控制；控制系统
随着永磁材料性能的不断提升和成本的降低，采用永磁材料的各类电机，特别是永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM），已经在电动汽车、风能开发、轨道交通、船舶推进等领域得到了应用。针对永磁同步电机的控制技术，基本是以交流异步电机的控制技术为基础，从控制系统结构上看，目前主要有矢量控制技术和直接转矩控制技术两种，每种控制技术中涉及的具体控制器基本为经典PI控制器[1]。永磁同步电机是一个多变量、强耦合、时变的非线性系统，应用经典控制方法对其进行控制，需要做两方面的简化：一是为建立电机的数学模型，需要对电机的物理模型进行简化，如假设绕组对称分布、磁场沿气隙圆周呈正弦分布，忽略铁心损耗、磁滞损耗和电机参数变化等；二是在控制器设计中需要对系统进行简化，如忽略系统的高次项、小惯性环节的近似处理等[2]。基于上述简化而设计出的控制器存在继续优化的空间。智能控制技术的发展为永磁同步电机的控制带来了新思路，如文献[3]将模糊PI方法引入永磁同步电机的位置环控制，分析了模糊控制系统的构成以及实现方法；文献[4]针对永磁同步电动机抖振问题，提出了一种具有消抖作用的高阶滑模控制算法。本文主要研究智能控制技术中一类重要的控制技术――仿人智能控制在永磁同步电机控制系统中的应用，以期能为永磁同步电机的控制系统设计提供参考。
1 永磁同步电机数学模型和控制系统结构
永磁同步电机dq转子坐标系理想动态数学模型如下：式中，ud、uq―电机定子电压dq轴分量；id、iq―电机定子电流dq轴分量；ψd、ψq―电机定子磁链dq轴分量；ψf―电机定子绕组一相永磁磁链幅值；Ld、Lq―电机定子dq轴励磁电感；R1 ―电机定子绕组一相电阻；p―微分算子；―电角速度；Te―电磁转矩；T1 ―折算到电机轴端的负载转矩；J―整个机械负载系统折算到电机轴端的转动惯量；np―极对数。基于上述数学模型，永磁同步电机矢量控制系统结构如下图所示[2]。图中，ASR为速度控制器，ACR为电流控制器，一般用工程设计方法将控制器设计为典型PI控制器。此种设计方法优点是理论成熟、设计简单，缺点是建模和控制器设计中做了一系列简化处理，即没有充分利用控制系统的特征信息，控制效果有待进一步提高。
2 仿人智能控制的原理和设计
在实际的控制过程中人们发现：在得到必要的操作训练后，由人实现的控制方法是接近最优的，这个方法不需要了解控制对象的结构参数，也不需要最优控制专家的指导。人的控制活动反映了人脑的高超思维、决策和控制能力，仿人智能控制即以模拟人脑宏观结构和行为功能为基础。仿人智能控制的基本思想是在控制过程中利用计算机模拟人的控制行为功能，最大限度地识别和利用控制系统动态过程的特征信息，进行启发和直觉推理，从而实现对非精确数学模型控制对象的有效控制。
3 仿真验证
取永磁同步电机的主要参数如下表。建立永磁同步电机转速矢量控制模型，如图2 所示。ASR，ACR为采用工程设计法设计的经典PI控制器，电机空载起动，0.1s时加载5N}m}取额定转速为2000r/min，仿真结果如图3 所示。应用仿人智能方法设计ASR速度控制器，控制器相关参数如下表。仿真结果如图4-7 所示。从图5 可以看出，与经典PI控制器相比，仿人智能控制器控制的转速波动小，在负载变化时，恢复时间短，动态扰动小;由图6，7 可知，仿人智能控制器的i、波动小，i、基本相同，由式(1)中转矩方程可知，在i、相同的情况下，转矩与i、成正比，i、波动小时，转矩波动小，进而转速波动小，这与图5 是对应的。
4 结束语
仿人智能控制的优点是设计简单，只需要几条规格，即可设计出较好的控制器，缺点也是明显的，这几乎也是所有智能控制技术的共有缺点，即智能控制技术目前还没有形成类似经典控制那样的完整的理论体系，控制器的参数设计、稳定性分析、参数与性能指标的关系等没有严格的理论分析，只能通过经验、试凑等方法进行设计。建立完整的理论体系，这是仿人智能控制技术和其它智能控制技术今后的研究目标。
参考文献
[1]尔桂花，窦曰轩.运动控制系统[M].北京:清华大学出版社，2002.
[2]袁登科，徐延东，李秀涛.永磁同步电机变频调试系统及其应用[M].北京:机械工业出版社，2018.
[3]王晓冬，汪旭东.永磁同步电动机位置环的模糊PI控制系统[J].计算机仿真，2014，31:398-406.
