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智能化技術論文范文1
關鍵字：自動化智能控制應用
隨著信息技術的發展，許多新方法和技術進入工程化、產品化階段，這對自動控制技術提出獷新的挑戰，促進了智能理論在控制技術中的應用，以解決用傳統的方法難以解決的復雜系統的控制問題。
一、智能控制的主要方法
智能控制技術的主要方法有模糊控制、基于知識的專家控制、神經網絡控制和集成智能控制等，以及常用優化算法有:遺傳算法、蟻群算法、免疫算法等。
2.1模糊控制
模糊控制以模糊集合、模糊語言變量、模糊推理為其理論基礎，以先驗知識和專家經驗作為控制規則。其基本思想是用機器模擬人對系統的控制，就是在被控對象的模糊模型的基礎上運用模糊控制器近似推理等手段，實現系統控制。在實現模糊控制時主要考慮模糊變量的隸屬度函數的確定，以及控制規則的制定二者缺一不可。
2.2專家控制
專家控制是將專家系統的理論技術與控制理論技術相結合，仿效專家的經驗，實現對系統控制的一種智能控制。主體由知識庫和推理機構組成，通過對知識的獲取與組織，按某種策略適時選用恰當的規則進行推理，以實現對控制對象的控制。專家控制可以靈活地選取控制率，靈活性高；可通過調整控制器的參數，適應對象特性及環境的變化，適應性好；通過專家規則，系統可以在非線性、大偏差的情況下可靠地工作，魯棒性強。
2.3神經網絡控制
神經網絡模擬人腦神經元的活動，利用神經元之間的聯結與權值的分布來表示特定的信息，通過不斷修正連接的權值進行自我學習，以逼近理論為依據進行神經網絡建模，并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經網絡預測控制等方式實現智能控制。
1.4學習控制
(1)遺傳算法學習控制
智能控制是通過計算機實現對系統的控制，因此控制技術離不開優化技術?？焖佟⒏咝?、全局化的優化算法是實現智能控制的重要手段。遺傳算法是模擬自然選擇和遺傳機制的一種搜索和優化算法，它模擬生物界/生存競爭，優勝劣汰，適者生存的機制，利用復制、交叉、變異等遺傳操作來完成尋優。遺傳算法作為優化搜索算法，一方面希望在寬廣的空間內進行搜索，從而提高求得最優解的概率；另一方面又希望向著解的方向盡快縮小搜索范圍，從而提高搜索效率。如何同時提高搜索最優解的概率和效率，是遺傳算法的一個主要研究方向。
(2)迭代學習控制
迭代學習控制模仿人類學習的方法、即通過多次的訓練，從經驗中學會某種技能，來達到有效控制的目的。迭代學習控制能夠通過一系列迭代過程實現對二階非線性動力學系統的跟蹤控制。整個控制結構由線性反饋控制器和前饋學習補償控制器組成，其中線性反饋控制器保證了非線性系統的穩定運行、前饋補償控制器保證了系統的跟蹤控制精度。它在執行重復運動的非線性機器人系統的控制中是相當成功的。
二、智能控制的應用
1.工業過程中的智能控制
生產過程的智能控制主要包括兩個方面:局部級和全局級。局部級的智能控制是指將智能引入工藝過程中的某一單元進行控制器設計，例如智能PID控制器、專家控制器、神經元網絡控制器等。研究熱點是智能PID控制器，因為其在參數的整定和在線自適應調整方面具有明顯的優勢，且可用于控制一些非線性的復雜對象。全局級的智能控制主要針對整個生產過程的自動化，包括整個操作工藝的控制、過程的故障診斷、規劃過程操作處理異常等。
2.機械制造中的智能控制
在現代先進制造系統中，需要依賴那些不夠完備和不夠精確的數據來解決難以或無法預測的情況，人工智能技術為解決這一難題提供了有效的解決方案。智能控制隨之也被廣泛地應用于機械制造行業，它利用模糊數學、神經網絡的方法對制造過程進行動態環境建模，利用傳感器融合技術來進行信息的預處理和綜合?？刹捎脤＜蚁到y的“Then-If”逆向推理作為反饋機構，修改控制機構或者選擇較好的控制模式和參數。利用模糊集合和模糊關系的魯棒性，將模糊信息集成到閉環控制的外環決策選取機構來選擇控制動作。利用神經網絡的學習功能和并行處理信息的能力，進行在線的模式識別，處理那些可能是殘缺不全的信息。
3.電力電子學研究領域中的智能控制
電力系統中發電機、變壓器、電動機等電機電器設備的設計、生產、運行、控制是一個復雜的過程，國內外的電氣工作者將人工智能技術引入到電氣設備的優化設計、故障診斷及控制中，取得了良好的控制效果。遺傳算法是一種先進的優化算法，采用此方法來對電器設備的設計進行優化，可以降低成本，縮短計算時間，提高產品設計的效率和質量。應用于電氣設備故障診斷的智能控制技術有:模糊邏輯、專家系統和神經網絡。在電力電子學的眾多應用領域中，智能控制在電流控制PWM技術中的應用是具有代表性的技術應用方向之一，也是研究的新熱點之一。
以上的三個例子只是智能控制在各行各業應用中的一個縮影，它的作用以及影響力將會關系國民生計。并且智能控制技術的發展也是日新月異，我們只有時課關注智能控制技術才能跟上其日益加快的技術更新步伐。
參考文獻：
[1]嚴宇，劉天琪.基于神經網絡和模糊理論的電力系統動態安全評估[J].四川大學學報，2004，36(1):106-110.
[2]張利平，唐德善，劉清欣.遺傳神經網絡在凝汽器系統故障診斷中的應用[J].水電能源科學，2004，22(1):77-79.
智能化技術論文范文2
隨著人工智能的發展，智能化技術被應用到電氣工程及其自動化中，主要用于控制器以及機器的智能化。智能化技術的應用可以通過故障診斷、智能控制、優化設計、PLD技術這幾方面來描述。
1.1故障診斷
電氣工程設備的工作時間長，難免會發生故障，由于電氣設施故障的非線性、復雜性及不確定性，一旦發生故障，往往需要大量的時間排查故障，效率低、準確率低。而智能化技術能夠有效解決這一問題。在故障發生前，一般儀器會出現一些人們很難發現的預兆，通過實時監測儀器狀態，在出現異常時及時報警并提示故障位置，在故障真正發生前避免故障，能夠在極大程度上減少維修時間。電氣工程中常常通過分析變壓器中滲漏油分解出來的氣體進行故障診斷，確定故障發生的范圍，并通過各種手段逐步縮小范圍，從而確定故障位置并提示派遣人員及時檢修。同時，智能化裝置可以記錄故障問題，為以后的故障診斷提供參考，使故障診斷更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能夠在很大程度上實現電氣工程及其自動化的控制過程自動化，實現無人化管理和遠程管理，提高管理的高效性。尤其對于一些高危險、高難度的工作，如高壓控制，智能控制是必不可少的。相對于傳統的控制器，智能控制器的靈活性更好，更易調節。傳統的控制器在設置時需要精確考慮控制對象的動態方程，而實際涉及到的控制環境往往很復雜，存在很多不確定因素。但是智能控制不存在這方面問題，因為其在設計時并不涉及控制對象的模型。并且智能化控制器可以根據對響應數據（如魯棒性變化、響應時間、下降時間）的分析隨時調整系統，調整后智能控制器的性能會大大提高，調整的過程并不需要專業人士在場，這樣就減少了大量的人力。以風力發電廠智能化升壓站系統為例。智能化升壓站系統通過對過程層和間隔層設備升級，將一些模擬量和開關量數字化，有效運用光纖設備，實現間隔層和過程層的通信。站控層由系統主機、工作站、VQC等設備組成，是全站監控、管理、調度中心。系統通過智能化控制，自動完成信息的采集、測量、控制、保護等功能，相比于傳統的升壓站系統在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3優化設計
電氣設備的設計工作相當繁瑣，需要綜合運用成套設備、電路、電機與電氣、電磁場、變壓器等學科的知識，并結合過去的設計經驗。傳統的設計方式根據經驗和實驗，手工完成設計，方案的達標率非常低，修改難度大，成本高，產品的開發周期也很長。應用智能化技術能夠有效提高設計產品的質量，縮短開發周期。智能化技術在這方面的應用主要有專家系統和遺傳算法。其中，專家系統依據該領域的專家提供的知識經驗，建立數據庫，在決策前模擬專家決策過程，做出合理決策，該技術比較前沿，目前尚處于研發階段，尚未得到大量應用。遺傳算法是一種借鑒進化論的隨機化搜索方法，被廣泛運用于信號處理、組合優化、自適應控制等領域，在電氣設計產品的優化上性能優越。
1.4PLC技術
PLC（可編程邏輯控制器）具有高可靠性和抗干擾能力，廣泛應用于自動控制領域。在一些大型的電力企業的輔助系統中，PLC已經代替了一般的繼電控制器。PLC技術使用內存，用程序方式存儲控制邏輯，并用半導體電路實現。PLC技術的應用實現了供電系統的自動切換，用軟繼電器取代了實物器件，使供電系統更加安全可靠。并且，它能使用復雜的工作環境，具有良好的發揮性能，穩定性強。
2．智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用前景
2.1優勢分析
智能化技術在電氣工程及其自動化中相比于傳統的控制系統有巨大優勢。傳統的自動控制系統需要建立控制模型，運用數學方法分析，建立動態方程，但由于系統的復雜性，在實際應用中往往會出現無法預料的問題，很難達到預期的效果。智能化系統可以從根本避免不可控因素，提高工作的效率。智能化技術可以實時監控系統，通過監測響應時間、下降時間等對系統進行實時調節，使系統性能大大提高。因此，智能化系統比傳統的控制器更能適應實際工作環境。另外，智能化技術擁有很強的一致性。在輸入不同的數據時具有同樣可靠的估計能力，有廣泛的適用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是電氣工程及其自動化的關鍵指標。在電力系統中采用智能高速處理器芯片，同時采用交流數字伺服系統，能夠改善電力系統的動態特性和靜態特性，提高系統的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系統和數控系統這兩個方面。對于群控系系統，必須按照生產流程的具體要求設計系統，使系統能夠發揮最大的作用，完成信息流和物料流的動態調控。對于數控系統，其強大的可裁剪性和覆蓋面可以滿足客戶的具體要求。
2.3功能方向
在功能方向上，主要包括設計用戶圖形界面、可視化計算、多媒體技術方面的發展。目前的操作系統一般都采用圖形界面，具有良好的人機交互性。在智能化系統中采用圖形化界面，通過窗口和菜單實現編程、圖像顯示、圖像模擬、仿真等功能，能夠降低操作者的門檻，方便非專業人士操作。通過可視化技術，信息的表達不再是呆板的文字和數據。將數據轉化成圖表，能方便操作者分析數據，也可以高效地處理和解釋數據。同時，采用無圖紙設計、虛擬樣機技術等技術，將可視化和虛擬環境相結合，能夠更加有效地提高產品質量、縮短產品開發周期。多媒體技術一般是將聲音、文字、圖像、視頻等融合在一起傳輸，如果將多媒體技術應用于智能化系統，可以更加綜合化、智能化地處理信息，能帶來很大的經濟效益。
2.4體系結構
通過集成化、模塊化、網絡化實現智能化技術在體系結構方面的發展和完善?？梢允褂酶呒啥鹊奶幚砥?、大規模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運行速度。器件的高度集成化能夠提高電路密度，減小器件體積，更加方便安裝和使用。將智能化技術模塊化，各模塊之間通過接口通信，這樣有助于技術的標準化和集成，也可以運用模塊的增減將智能化產品分級別銷售。將智能化系統聯網使得人們能夠對系統進行遠程監控，隨時掌握系統狀況，使電氣工程的控制不受地域限制。也可以實現在一臺設備上控制其他設備，進行編程等操作。對于較小的電力系統，遠程控制能夠節約電纜的增加數，材料以及安裝費用，并且可靠性高、靈活性強；但是在通訊量大的系統中遠程控制會比較困難。
3.結語
智能化技術論文范文3
1.1構建功能應急系統
為了保證變電站能夠正常運作，在建設過程中，需要構建功能應急系統，還需要定期檢測該系統，以保證其能夠穩定運行。在構建功能應急系統時，需要應用面向間隔準則，正確分配通信網絡和一、二次智能設備，隔離主保護與備用保護。此外，還可以構建雙重保護屏障，以便更加清晰地分界屏幕，并且還可以合理地隔離軟、硬件，更好地保護設備，從而更加順利地開展變電站維護工作。
1.2保證智能化一次設備的正常運行
在智能化變電站中，一次設備是非常重要的組成部分，它的運行狀況會直接影響變電站的整體運行。在智能化變電站的建設過程中，需要保證一次設備能夠穩定運行。一次設備的自動化特征較為明顯，不需要人工傳輸信息和全程監控信息，可確保變電功效，還可以合理、快速地修復存在問題的輸電線路，從而保證變電站運行的安全性和高效性。在建設智能化變電站的建設過程中，需要有效整合一次設備、CPU與光電感應，并保證有效執行各種命令。此外，傳統繼電器的回路結構中需要應用無線傳送和光纖技術，從而降低能耗和發熱?？傊诮ㄔO智能化變電站的過程中，需要控制一次設備的在線監測功能。只有這樣，才能確保變電站可穩定、安全運行。
1.3保證變電站的信號穩定
智能化變電站涉及較多的科技設備，且通信較為復雜。如果不具備科學的管理，則信號會受到影響，甚至部分信號失真，進而對變電站的穩定運行造成影響。為了有效解決上述問題，需要應用單元化的管理方式，實施隔離管理，具體指應用隔離網絡層和物理層。同時，還需要點對點地控制有著較多傳感器和光纜的元器件，且在儲存和管理信息的過程中，需要應用特定的代碼。在此過程中，可運用GPS定位或SIM卡，從而實現單元化管理。此外，還需要立刻修復和跟蹤存在問題的元件，從而提高管理效率。
1.4完善智能化變電站的信息集成
集成信息是智能化變電站的建設方向，它可實現應用功能的一體化，以便有效整合整個變電站的數據信息，有效解決數據的重復收集問題。但要想建造信息集成平臺，就需要統一收集和建模全部數據。這是因為在實現了安全分區后，安全一區的信息平臺無法直接獲取安全三區的信息。目前，在安全二區完善了智能化變電站等在線監測體系，可有效解決數據集成問題。但發生了新問題——因主站在線監測系統處于安全三區，導致無法合理訪問子站數據。因此，需要充分重視信息集成化中的安全認證和安全分析等問題，且有效解決這些問題，做到無縫連接調度系統，有效協調常規變電站。智能化變電站可完善信息一體化，將安全設施應用到每一個安全分區的保護界限中，并設置正、反向隔離和防火墻。此外，還可以使用單向數據同步、E語言文本傳送等軟件，可集成監控系統功能視圖，從而在不同的安全分區有效訪問、控制不同的操作和數據。
2結束語
智能化技術論文范文4
在電網的建設中，智能變電站是非常重要的組成部分，主要是傳輸和分配電能，并且進行監測、控制和管理。變電站綜合自動化系統具有的特征包括這些方面，首先是功能綜合化，指的是結合變電站自動化系統的運行要求，綜合考慮二次系統的功能，優化組合設計，以便促使繼電保護和監控系統達到統一。其次是構成模塊化，模塊化和數字化保護、控制和測量裝置，這樣就可以利用通信網絡來連接各個功能模塊，以便有效的共享信息。再次是運行管理智能化，變電站綜合自動化的實現，可以促使無人值班、人機對話得到實現，并且操作屏幕化、制表、打印以及越限監視等功能也可以實現，對實時數據庫和歷史數據庫進行構建。在變電站自動化技術中，非常重要的一個組成部分就是變電站自動化、智能化，需要實現的功能有很多；對電網故障進行檢測，以便對故障部分盡快隔離；對變電站運行實時信息進行采集，監視、計量和控制變電站運行情況；對一次設備狀態數據進行采集，以便更好的維護一次設備；促使當地后備控制和緊急控制得到實現。主要有這些表現，在微機保護方面，保護站內所有的電氣設備，如母線保護、變壓器保護、電容器保護以及其他的安全自動裝置，如低頻減載、設備自投等等。其次是數據采集，在狀態量方面，斷路器狀態、隔離開關狀態以及變壓器分接頭信號等都屬于這個方面的內容；各段的母線電壓、線路電壓以及電流和功率值等則屬于模擬量；脈沖電度表的輸出脈沖是脈沖量，促使電能測量得到實現。
2智能變電站自動化技術的調試
智能變電站自動化技術需要進行調試，主要調試的內容在于：第一，進行站內網絡調試，站內網絡主要由交換機以及通信介質構成，需要對外部、通信廣聯、通信銅纜進行檢查。第二，對計算及監控體系進行調試，對設備的外部進行檢查，進行絕緣實驗以及上電檢查，檢查遙信、遙調、遙控等功能，檢查無功控制、定值管理、主備切換等功能。第三，調試繼電保護，主要包含的是絕緣試驗、上電檢查、單體與整組調試、調試繼電保護的信息管理系統等。第四，調試電站中的不間斷電源，實時監測網絡狀態，主要是對網絡報文記錄系統以及網絡通信檢測設備進行調試。第五，對采樣值系統進行調試，主要包含的是過程層的合并單元調試與電子互感器的電子采集調試等。上述調試試驗的主要目的在于保證智能變電站的安全、穩定運行，減少工程建設的試驗時間，從而為變電站的自動化技術奠定堅實的基礎。
3智能變電站自動化的建立
3.1建設單元管理模式單元管理模式主要是依照物理層、網絡層等實行隔離管理，對一些數量較多的元器件應當采用“點對點”的形式進行監控，每一個元器件都需要有一個代碼進行相應的信息存儲與信息管理，而且還可以借助GPS等形式，提高電力管理效率。
3.2建立應急系統智能變電站無法解決所有的問題，因此可以在原有的基礎上設置應急系統，此系統平時不會參與電氣運行，但是需要定期對其進行檢查，因為如果出現了相應的電力故障，應急系統由于自身原因無法及時投入使用，那么將會造成不可預計的損失。一般情況下，可以對一二次設備以及通信網絡進行合理分配，主保護與備用保護要分開，方便設備運行時的保護與運行后的維護。
4結語
智能化技術論文范文5
關鍵詞：建筑電氣與智能化；教學能力；實踐教學
中圖分類號：G451.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2016)03-0146-02
智能建筑于上世紀90年代在我國興起，被稱為發展極快的新興產業，智能建筑發展速度之快導致高質量專業技術人才的匱乏，教育部于2005年批準設立建筑電氣與智能化專業，隨著行業發展的迅猛，建筑電氣與智能化專業發展也很快，但由于專業創辦歷史不長，有此專業的高校也不是很多，建筑電氣與智能化專業師資隊伍建設方面還需要深入探索[1]。
1建筑電氣與智能化專業特點
建筑電氣與智能化專業是在智能建筑快速發展與社會需求急速上升的基礎上發展起來，專業以土木建筑為背景，以建筑物為載體，研究建筑物內電能的傳輸、分配、轉換、控制、利用，以及建筑物內信息的接收、傳輸、處理、利用，是涉及多個學科的專業。建筑電氣與智能化專業涉及的專業知識較多。本專業使智能化融入到建筑當中，使節能融入到建筑環境當中，既涉及強電又涉及弱電，既涉及軟件又涉及硬件。因此，涉及專業知識既包括建筑領域的建筑、結構、水、暖、電、管理等，也包括信息控制領域。建筑電氣與智能化專業培養應用型人才的專業。建筑電氣與智能化專業畢業的學生從事建筑電氣及其智能化相關領域的工程設計、安裝施工、運行管理、產品開發、調試等，應具備較強的工程實踐應用能力。因此，建筑電氣與智能化專業教師應具有較廣泛的知識體系和與時俱進的工程實踐經歷。
2建筑電氣與智能化專業教師現狀
2.1對口專業教師來源少
建筑電氣與智能化專業是年輕的專業，沒有本專業的碩士博士畢業生，高校引入教師的一項強制要求便是碩士以上學歷，所以引入青年教師大多學習的是控制專業或者電氣工程等相關的專業，沒有土木建筑專業背景，新進教師需要較大力度熟悉專業知識，提高專業技能。但大多數博士碩士引進之后，抱著原有專業不放，不能全身心投入到建筑電氣與智能化專業的建設當中，造成教師專業偏離現象。
2.2為評職將方向無關聯的教學科研一起抓，精力有限，不利于教學進步
目前大多數院校評職考核標準都是科研量化，教研量化，主要看的數量和質量，參加項目的難度級別等，大多數教師對建筑電氣智能化這個專業處于熟悉階段，所以很難在此專業發表出有見地的高水平論文，但評職心切，急于求成，往往還是在熟識的研究領域發論文，搞科研。以追求快速的論文、項目產出率，很難靜下心來專注建筑電氣與智能化專業，不利于專業的發展，使院校的專業發展速度滯后于社會專業的發展速度，
2.3實踐能力不強
當前，大多數高校建筑電氣與智能化的專業教師都是從各高校畢業后直接進入學校承擔教學任務，毫無工程實踐經驗。近些年高校專業教師的引進首要看重的是學歷學位，若是本科生、研究生畢業參加工作，剛開始的幾年，也是了解專業最具激情的幾年，除了滿足教學工作量，最重要的任務便是繼續深造，取得更高的學歷學位，而且繼續深造的專業一定不是建筑電氣與智能化專業，往往都是相關專業，一邊教學一邊學習，專業教師根本無暇顧及實踐環節。即使博士生引進，也是直接進入教學，沒有本專業的實踐經驗。而建筑電氣與智能化專業本身就是應用型的專業，培養應用型人才，實踐環節極為重要。
3建筑電氣與智能化專業教師隊伍建設措施
3.1從量化考核方面作出調整，加強教師專業意識
在職稱評聘上應根據教師從事專業的特點進行考核，不應該一概而論。從事像建筑電氣與智能化這樣的應用型專業的教師，在考核時，可略放低科研門檻標準，提高教學能力，實踐能力的考核，把教學工作量，教學效果，實踐經驗轉化為科研工作量，這樣專業教師更加注重專業知識的積累和實踐能力的鍛煉，促進教學，促進專業發展。使專業教師踏踏實實、全身心地投入到建筑電氣與智能化專業的建設上來。
3.2提高實踐教學能力
應用型專業教師的實踐教學能力尤為重要，可派專業教師到施工單位、設計單位掛職鍛煉。學校應積極提供便利條件，如企業掛職期間無需完成教學工作量，期間從事的工作可折合成相應的教學工作量，確保教師完成教學工作指標，踏踏實實從事實踐工作，了解最新行業發展現狀，確保所授知識的實時性和實效性。
3.3從設計院、施工單位引入具有工程實踐背景的專兼職教師，帶動學校教師發展
在人才引進方面，對于建筑電氣與智能化這樣的培養應用型人才的專業，不必過多強調學歷學位，具有豐富工程實踐經驗的企業人員即使學歷偏低也可優先引入，可主要考察他們在實踐中的工程業績，考察他們的工程技術職稱。引入的工程技術人員沒有教學經驗，所以應該先對他們進行教師培訓，使其具備教師的素質，即可承擔實踐教學，也可承擔理論教學。
3.4增強校企合作
增強校企合作，既可在企業建立實踐教學基地，有可請企業資深技術專家到高校講座。建筑電氣與智能化發展迅猛，請具有豐富經驗的企業人員到院校講座，可使教師和學生了解行業現狀，了解行業發展中亟待解決的問題，使教學和科研具有實效性。在企業建立實踐教學基地是促進實踐教學的最有效辦法，也是高校實現產學研相結合的有效途徑，但是大多數企業單位不愿接收大學生進入企業實習，大學生沒有實踐經驗，進入企業首要培訓，投入很多資金和精力后學生可以獨立工作了，但是基本也就返校了，并不能給企業帶來很大的利益，所以大多企業是不愿意接收學生實習的。這就需要學校方面進行溝通，也需要政府針對學生到企業實習，給予企業響應的獎勵優惠政策，以促進校企合作，推動產學研結合的順利展開。
4結論
建筑電氣與智能化專業作為一個應用型的發展極快的專業，需要專業教師既具有豐富的理論教學經驗，也應具有與時俱進的實踐教學經驗。教師的發展應提高自我發展意識，既應考慮理論知識的積累，又注重實踐能力的提高。
參考文獻：
[1]何波,馮增喜,于軍琪.建筑電氣與智能化專業建設與實踐[J].長春工業大學學報(高教研究版),2011(3):43-45.
智能化技術論文范文6
論文摘要：隨著計算機技術的發展和應用，制造也得發展已經離不開計算機了，計算機輔助工藝設計和人工智能應運而生，當很多非專業性人士對此概念十分模糊，本文初步解釋兩個概念和其應用范圍。
計算機輔助工藝設計(CAPP：Computer Aided ProeessPlanning)，自1965年由挪威人Nikbel提出以來，其系統特性經歷了檢索式、派生式、混合式、創成式、智能化等過程，智能化CAPP是當前CAPP系統的研究熱點。CAPP是現代制造業信息化的一部分，是計算機集成制造系統(CIMS：Computer IntegratedManufacturing Systems)中的橋梁和紐帶。“人工智能”(Artificial Intelligence)簡稱AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能研究如何用計算機去模擬、延伸和擴展人的智能;如何把計算機用得更聰明;如何設計和建造具有高智能水平的計算機應用系統;如何設計和制造更聰明的計算機以及智能水平更高的智能計算機等。人工智能是相對于人類智能而言的，它是采用人工的方法和技術來模擬、延伸和擴展人類智能行為的一門綜合學科。
將人工智能技術(AI技術)應用到CAPP系統開發中，使CAPP系統在知識獲取、知識推理等方面模擬人的思維方式，解決復雜的工藝規程設計問題，使其具有人類“智能”的特性即為智能化CAPP，是AI在CAPP中的一種應用。
CAPP系統分為專用型和工具型系統。前者可以根據用戶的特定需求定制開發，針對性強，具有較好的實用性，但對系統進行功能擴展困難;后者可以由用戶根據自身特定的要求進行二次開發，可以實現更多的柔性和開放性，這種系統與CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助制造)、PDM(產品數據管理)等系統的信息共享存在缺陷。
CAPP設計理論目前研究的很少，機械產品設計理論研究的較多，有學者認為設計理論與方法由設計理論基礎層、設計工具和支持技術平臺層等三大部分組成。有的學者提出四理論框架，即設計過程理論、性能需求理論、知識流理論和多方利益協調理論。CAPP設計理論與機械產品設計理論既有共同性又有特殊性，特別在智能化設計方法方面有較大的差別，因此認為面向智能化的CAPP設計理論與方法體系結構由有三層組成，即基礎科學層、信息技術層和智能化設計方法層。
在機械產品工藝設計中，存在大量的不確定因素，許多問題需要靠經驗來解決，早期建立在單純依賴于成組技術基礎上的CAPP系統，不能很好地解決這些離散知識的獲取問題，只能設計出檢索式或派生式系統。近年來，人工智能技術在CAPP系統
開發中的應用，使CAPP技術得到了較大的發展，人工神經網絡技術就是AI在CAPP系統中一大應用。人工神經網絡(ANN： ArtificialNeuralNetwork)是按照生物神經系統原理處理真實世界的客觀事物，它由大量的簡單的非線性處理單元高度并聯而成，具有信息的分布式存儲、并行處理、自組織和自學習及聯想記憶等特性;多層前饋網絡誤差反向傳播(ErrorBack Propagation，簡稱BP)算法。反向傳播算法(BP)是一種監督訓練多層神經網絡的算法，每一個訓練范例在網絡中經過兩遍傳遞計算：第一遍向前推算，從輸入層開始，傳遞各層并經過處理后，產生一個輸出，并得到一個該實際輸出和所需輸出之差的差錯矢量;第二遍向后推算，從輸出層至輸入層，利用差錯矢量對權值進行逐層修改。
AI在CAPP中的另一應用——粗糙集技術。粗糙集(RS：Rough Set)理論是一種擅長處理含糊和不確定問題的數學工具，在理論中“知識”被認為是一種對對象的分類能力，通常采用二維決策表來描述論域的信息，其中列表示屬性，行表示對象，每行表示該對象的一條信息。屬性分為條件屬性和決策屬性，論域中的對象根據條件屬性的不同，被劃分到具有不同決策屬性的決策類中。在CAPP系統中，可以用RS理論構建專家系統，對知識進行獲取及優化，其基本思路是：將各種零件的加工特征和已知加工方法表達成條件屬性和決策屬性的形式，一行表示一種零件，多種零件構成一個二維表，對屬性進行量化，組織決策表，再采用一定的約簡算法對屬性集和屬性值進行約簡，去掉冗余的條件屬性和決策規則，得到最小化決策規則集，當輸入待加工的零件加工特征時，就可得到優化的加工工藝。
遺傳算法，AI在CAPP系統的又一應用。遺傳算法(Genetic Algorithm)是模擬達爾文遺傳選擇和自然淘汰的生物進化過程的計算模型，是一種通過模擬自然進化過程搜索最優解的方法。遺傳算法是從代表問題可能潛在解集的一個種群開始的，而一個種群則由經過基因編碼的一定數目的個體組成，每個個體實際上是帶有染色體特征的實體。因此，在一開始需要實現從表現型到基因型的映射即編碼工作，如二進制編碼。初代種群產生之后，按照適者生存和優勝劣汰的原理，逐代演化產生出越來越好的近似解，在每一代，根據問題域中個體的適應度大小挑選個體，并借助于自然遺傳學的遺傳算子進行組合交叉和變異，產生代表新的解集的種群。這個過程將導致種群像自然進化一樣的后生代種群比前代更加適應于環境，末代種群中的最優個體經過解碼，可以作為問題近似最優解。
智能化CAPP系統開發中還有模糊推理、混沌理論等智能化方法，實際應用中，往往將多種智能技術相互結合，綜合運用，發揮各自的特長，如人工神經網絡具有知覺形象思維的特性，而模糊推理等具有邏輯思維的特性，將這些方法相互滲透和結合，可起到互補的作用，提高智能化水平。
智能化是今后CAPP系統發展的主要趨勢，但從目前的人工智能技術水平來看，不可能使CAPP系統在智能化水平上有實質性的突破，因為目前的人工智能技術主要是模擬人的邏輯思維和邏輯推理方面的能力，不能有效地模擬人的形象思維、抽象思維和創造性思維能力，而CAPP系統不僅要有推理的功能，還要有“聯想”的功能， CAPP系統開發是要解決大量的人類思維活動方面的智能問題。因此要提高CAPP系統的智能化水平，必須在人工智能技術方面有新的發展，要解決人工智能技術方面的問題，必須在一些基礎
理論和基礎科學方面有新的突破，如在生命科學、數學等方面要有新的突破。由此可見，在可以預見的將來，智能化CAPP系統的發展仍將是在充分發揮人的智能優勢的基礎上，綜合應用各種人工智能技術，實現CAPP系統的智能化。
通過以上論述，相信大家對計算機輔助工藝設計與人工智能以及AI在CAPP中的應用有了一定的了解。人工智能技術的不斷發展，智能化CAPP系統必將在知識獲取、表達和處理的靈活性和有效性上得到進一步的發展，提高CAPP系統的智能化水平，從而提高現代制造技術水平，是我國由制造大國成為制造強國。
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