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电气控制系统设计论文范文第1篇
关键词：汽车电子；电力电子；教学改革
作者简介：吴晓刚（1981-），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，副教授；周美兰（1962-），女，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150080）
基金项目：本文系黑龙江省高等教育教学改革项目（项目编号：JG2201201107）、哈尔滨理工大学高等教育研究重点项目（项目编号：A201200004）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0098-02
随着汽车产业的发展，电子技术在汽车上的应用已成为汽车设计研究部门考虑汽车结构革新的重要原因。在国外，平均每辆汽车上的电子装置在整车成本中占20%～25%，一些豪华轿车上装有40多个微处理器，有的汽车电子产品甚至占整车成本的50%以上。许多汽车制造商都认为，增加汽车电子装备的数量，促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的有效手段。[1]
在对汽车电子技术的教学研究中，文献[2]提出优化“汽车电子与控制”配置课程的内容、改革结构体系、改革教学方法和手段、加强实验建设和课程设计环节等改革思路。文献[3]分析了“汽车电子控制技术”课程在理论教学和实践教学方面的问题，提出了灵活多样的理论教学改革方案和采用项目教学法等加强实践环节教学的建议。文献[4]介绍了汽车电子控制技术课程精品实验项目的设计思想、主要环节及具体实践。文献[5]将虚拟仪器LabVIEW软件应用于汽车电子技术综合性和设计性虚拟实验中，并进行了实验教学的实践。文献[6]开发了汽车电子控制系统实验教学所需要的嵌入式系统，完成了实验箱硬件及教学实验所需的支撑软件，并在此基础上开展了教学实践。文献[7]介绍了在电子信息工程专业开设汽车电子系列特色课程的研究。
在汽车电子中，涉及到电力电子技术的内容通常称为汽车电力电子技术，并且成为了电力电子技术的重要分支。哈尔滨理工大学（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业下的电力电子方向，在汽车电子研究上已有了十几年的基础。在依托汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程研究中心和黑龙江汽车电子技术研究中心科研基地的基础上，形成了以新能源汽车动力系统控制和汽车电子驱动控制为特色的研究方向，并培养了大量的硕士研究生和博士。因此，为了在本科教学中体现我校电气工程及其自动化专业的办学特色，结合在汽车电子方向上的研究成果，在2010年制定的电气工程及其自动化专业电力电子方向本科生培养方案中，特别增设了“汽车电子技术”专业方向选修课。本文以“汽车电子技术”课程作为研究和实践对象，通过课程结构优化设置和考核方式改革，结合现场教学和研究性教学的教学方法，实现具有特色的专业选修课教学。
一、“汽车电子技术”课程结构
“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期，为专业选修课程，2学分，共32学时。其中理论教学22学时，实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置，结合汽车电子技术的主要特点，“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块，如图1所示。
在“汽车电子技术”课的理论教学环节中，第一部分，先介绍汽车电子的基本概念，回顾汽车电子技术的发展历史，通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响，结合电气工程及其自动化专业的相关知识，讲述汽车电子与电力电子的关系。
第二部分，介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器，常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据，汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。
第三部分，在以上介绍的基础上，着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法，主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法，特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。
第四部分，结合新能源汽车的热点问题，充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于，省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分，强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外，还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。
第五部分，介绍汽车电器系统，包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。
第六部分是课程的最后部分，介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。
以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。
在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中，主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段，学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解，并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上，主要分为5个部分，如图2所示。
课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段，它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解，而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来，提高了知识的应用能力。[8]“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程，课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识，以电动汽车控制系统作为设计目标，让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。
二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革
对于“汽车电子技术”课程来说，涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的，而通过传统的板书教学方式，也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式，通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理，使教学的内容直观清晰，易于理解。
在“汽车电子技术”课程的教学过程中，除了正常的多媒体课堂教学外，还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台，使学生到工程中心参观现场演示，并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外，教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时，可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象，从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证，到中间环节的样机开发、功能验证，再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授，学生对汽车电子的感性知识加深，在理论学习中的目的就会变得明确，清楚地认识到需要掌握的主要内容。
三、“汽车电子技术”课程考核方式
为了有效地组织教学，突出“汽车电子技术”课程的实践性，改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%，期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生，选课人数基本维持在40～60人范围内，这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导，因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于，其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩，而作为专业选修课，本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。
目前该门课程的考核采用平时成绩占10%，作业成绩占10%，实验成绩占10%，课程设计占30%，专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是，不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点，并且可以充分激发学生的学习兴趣，培养学生的团队合作精神。
专业小论文作为考核的主要部分，在撰写过程中，授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训，而后引导学生充分利用学校图书馆的资源，根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索；学生分成了3至4名成员一组，选择关于汽车电子的主题项目，可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等，学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后，学生提交科技论文，并以学术会议的形式在课堂上进行交流，老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问，并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出，这样做的好处是激发学生的积极性，所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果，令所有同学信服。
四、结论
根据“汽车电子技术”理论与实际紧密结合的特点，结合所开设课程在电气工程及其自动化专业的实际情况，提出了教学中课程内容优化配置，现场教学结合研究性教学的授课方法；考核上提出了平时、作业、实验、课程设计与科技论文撰写相结合的方式。通过这些教学改革，提高学生学习的积极性和主动性，真正能够在有限的学时内获得最实用的知识，增强学生的实践能力。
参考文献：
[1]李建秋，赵六奇，韩晓东.汽车电子学教程[M].第2版.北京：清华大学出版社，2011.
[2]周雅夫，连静，李琳辉，等.《汽车电子与控制》课程教学改革的探析[J].科技创新导报，2010，（16）：190.
[3]赵科.汽车电子控制技术教学探讨[J].新西部：理论版，2011，（27）：221-222.
[4]赵秀春，徐国凯，陈晓云.汽车电子控制技术精品实验项目设计与实践[J].大连民族学院学报，2010，12（5）：497-499.
[5]仇成群.LabVIEW在汽车电子虚拟实验教学中的应用[J].仪器仪表用户，2011，18（6）：97-98.
[6]张新丰，陈慧，孟宗良，等.控制器V型开发模式实验教学探索[J].实验室研究与探索，2012，31（2）：131-134.
电气控制系统设计论文范文第2篇
【关键词】两缸两冲程小型发动机；电控单元；ECU；控制策略
0 引言
两缸两冲程小型发动机结构简单、体积小重量轻、并且升功率显著高于四冲程发动机，由于有着以上优点，被广泛应用于小型摩托车、航模甚至是小型的发电设备上。[1]本文对两缸两冲程小型发动机的控制原理、系统构成及系统设计要求进行了研究，在此之上提出了一种适用于该类发动机的控制策略，以及相应的控制单元ECU的设计方法。[2]
1 控制系统的基本结构和设计
控制系统由传感器、控制器ECU和执行器三个部分组成。空气经过节气门进入进气道，燃油经喷油嘴喷射进入进气道，跟新鲜空气混合后进入气缸。在气缸内经火花塞点火燃烧，废气由排气管排出发动机。[3-5]
1.1 传感器
本文设计的电控系统所用的传感器主要有：发动机曲轴位置传感器、节气门位置传感器、进气温度压力传感器和排气氧传感器。
1）发动机曲轴位置传感器
该传感器主要有磁电式和霍尔式两种，本文采用磁电式。曲轴前端安装有特定齿数的齿，齿的边缘安装传感器。当齿旋转时候，传感器端即可产生相应位置的脉冲信号，使用整形电路对该脉冲电路进行整形成为矩形波，当发动机转速高时，矩形波的波幅较窄，当发动机转速低时候，矩形波的波幅较宽。ECU依次来计算发动机的转速。
2）节气门位置传感器
节气门位置传感器向ECU提供进气道节气门的角度位置，该数据是计算发动机的进气量、负荷和驾驶意图的重要参数。
节气门通常分为电子式和拉线式两种，本文采用的是自行研究开发的主动驱动式电子节气门，图1是该节气门的结构示意图。[6]ECU通过CAN总线连接该节气门部件，控制电路获取信号后驱动直流电机转动，电机的扭矩通过齿轮组带动蝶阀转动。蝶阀轴顶端安装有霍尔传感器，当蝶阀转动时，该传感器会感应到该变化，转换成跟角度相应的模拟信号，并将该信号传递给控制单元ECU。
3）进气温度压力传感器
本文采用的是温度压力一体是传感器，具有体积小重量轻的优点，尤其适合小型发动机使用。该传感器安装在进气系统的过渡管路上。
4）氧传感器
氧传感器安装在发动机的排气管中，用于测量发动机尾气中的氧含量。使用该传感器进行喷油的闭环控制，可以精确控制喷油量达到理论空燃比。
1.2 电控单元ECU
发动机电子控制单元ECU是整个电控系统的核心部分，它在发动机运转过程中接收传感器信号，并进行处理计算后向执行器发出控制信号，执行器按照ECU的控制意图进行工作。
图2是本文使用的控制器的构成图，图中左侧是上文描述的传感器，其中曲轴位置传感器是整形后的矩形波，连接至ECU的Timer管脚，ECU通过边沿触发中断来进行信号分析和计算。其他三个传感器的信号均为AD信号。控制器的右侧是点火、喷油和氧传感器加热器这三个执行器。
1.3 执行器
本文的执行器主要有喷油器、点火线路和氧传感器加热器三个部分。
1）喷油器
喷油器是一种电磁开关装置，由发动机控制单元ECU发出PWM波形，经过放大后驱动电路来控制喷油器的开启和关闭，通过喷油脉宽即PWM波形的幅度来控制电磁阀的打开和关闭之间的时间，进而控制喷油量。通过喷油正时来控制电磁阀打开的时机，进而控制喷油提前角。
2）点火线路
点火线路由点火线圈和火花塞两个部分组成，控制单元ECU通过Timer管脚发出PWM波形，进而控制初级线圈导通，最终达到控制点火的提前角和和点火能量效果。
3）氧传感器加热器
本文选用的氧传感器LSU4.9的工作温度在750℃附近，偏离这一工作点，会直接导致测量偏差，进而引起喷油量计算的不正确，导致发动机工作异常。因此有必要对氧传感器进行温度控制。
图3是氧传感器的温度控制图，把传感器上的温度和要求温度一起导入ECU，经过PID计算计算后，输出PWM信号，该信号经放大电路放大后引入加热丝，进而引起氧传感器的稳定变化，达到闭环控制的效果。
2 控制策略研究
图4是本文所采用的系统控策略，整个控制系统分为7个计算模块，分别是转速计算、点火提前角计算、点火脉宽计算、喷油提前角计算、喷油脉宽计算、点火控制计算和喷油控制计算。以下分别加以叙述：
1）转速计算
该计算任务是中断任务，当ECU捕捉到脉冲边沿，发生中断任务，计算相邻的脉冲波形的间隔，加以滤波，即可获得当前发动机的转速。
2）点火提前角计算
该任务是定时任务，每隔10ms计算一次。点火提前角以发动机转速作为计算参数。当低转速时，输出较小的点火提前角，当高转速时输出较大的点火提前角。
3）点火脉宽计算
点火脉宽以进气温度和进气压力作为计算参数。当进气温度低进气压力高时，适当提高点火时间，当进气温度高进气压力低时，适当降低点火时间。
4）喷油提前角计算
喷油提前角以转速作为计算参数。当低转速时，输出较小的喷油提前角，当搞转速时，输出较大的喷油提前角。
5）喷油脉宽计算
喷油脉宽以废气氧含量、进气压力、发动机转速和节气门位置为计算参数。其中进气压力和发动机转速设计为一张三维表，进气压力越高转速越高，说明发动机负荷越高，此时应加大喷油脉宽，进气压力越低转速越低，说明发动机负荷越低，此时应减小喷油脉宽。废气氧含量对以上计算结果进行修正，让空燃比保持在理论空燃比附近，达到节能减排的效果。节气门位置对以上计算结果进行二次修正，以达到较好的操纵性能。
6）点火控制任务
该任务是实时中断任务，发生在上止点时刻。当ECU通过曲轴相位传感器的信号判断出发动机处于上止点时，发生该任务。在该任务中，ECU把点火提前角的计算结果进行转化设置在Timer寄存器中开始计时，以达到在点火提前角达到的达到的时刻计时完成，发生点火中断，继而发出指定点火脉宽的PWM波形。该波形经放大后驱动点火线路打火。
7）喷油控制任务
该任务跟点火控制任务基本类似。
3 结论
本文主要介绍了两缸两冲程活塞小型发动机电控系统的控制器ECU和控制策略的设计方法。依次方法设计出了一款满足该领域使用要求的高度集成化的控制器，该控制器层次简洁、清晰，模块之间相互独立，提高了系统的可靠性。经试验验证，完全达到了对该类型小型发动机的实时性和精度的控制要求。
【参考文献】
[1]黄建，曹占国.小型二冲程航空汽油机电控系统研究[J].小型内燃机与摩托车，2012，2.
[2]马二林.FAI二冲程缸内直接喷射航空用打洞机的研究[D].天津大学，2013.
[3]姜学敏.某型发动机电控燃油喷射技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2013.
[4]杨时威.基于XCP协议车用标定系统的研发[C]//中国内燃机学会第四届青年学术年会论文集，2006.
电气控制系统设计论文范文第3篇
[关键词]大时段 电气控制技术 实践教学
[中图分类号]G [文献标识码]A
[文章编号]0450-9889（2013）02C-0128-02
电气控制技术是电气自动化技术专业的技术基础课，是偏重实践教学的一门重要课程。如何处理好理论和实践教学的关系，是学好这门课程的关键，直接关系到学生综合实践能力的培养和岗位能力的形成。经过几年的探索和思考，笔者尝试使用大时段教学，用3周时间，共计84个课时完成课程的教学任务，以期在短时间内快速提升学生的专业认知能力和实践操作能力，进而形成在电气控制领域的岗位能力，并为后续课程的学习及毕业设计打下良好的基础。
一、教学目标的确立
全面贯彻教、学、做一体化教学，课程更名为电气控制系统设计与安装，把本课程分为三个基本模块。一是常用低压电器应用系统的学习与安装；二是常用机床与起重设备控制系统的学习与安装；三是电力拖动系统的设计与安装。学生通过本课程的学习，达到以下目标。
1.掌握由低压电器构成的基本电路，实训设备的接线和基本的故障查找方法。
2.掌握典型生产机械的电气控制线路、电气设备的选配、安装的规范及方法。
3.掌握根据控制对象进行电气原理设计和工艺设计的方法。
二、具体做法与要求
编写适用于大时段教学所用的教学大纲和教学计划，采用边讲边做的方法，把课程分解成若干个任务下达给学生，由学生根据电气控制实训指导书中相应的任务，由浅入深地进行电气控制系统的安装与调试，进而完成一个电力拖动系统的设计和安装。学习结束后要求学生具有以下五项能力。
1.能够根据控制要求，提出正确、可行的电气控制方案。
2.能够看懂电气控制图纸。
3.能够根据被控对象及控制要求，正确选用低压电器。
4.能够对照电气控制图纸进行电气控制系统的安装和调试。
5.能够对电气控制系统进行维护。
对传统的教学内容进行整合，编制实训指导书和更为适用的教材。把整个课程分为三个阶段。
第一阶段，识别低压电器元件和其符号，识读电气控制图纸，要求学生能看懂电气控制原理和电气控制线路的连接情况，经过这一时段的实训，学生能够熟练识读电气控制图纸。学生必须完成的任务包括电动机的点动控制电路、顺序控制电路、自锁控制电路、互锁电路的接线和安装。
第二阶段主要有两个任务。一是典型控制电路的安装与调试，主要是三相笼形异步电动机控制电路、三相笼形异步电动机制动电路、减压启动电路、电动机调速控制电路、直流电动机控制电路、同步电动机控制电路等电路的安装与调试。二是特定生产设备的电气控制电路的安装与调试，如6140车床和3050摇臂钻床电气控制电路的安装与调试，以及故障分析处理。学生必须完成的任务是分组完成电气柜整体的安装、调试。
第三阶段是选择一个控制对象进行控制系统的设计、安装和调试。其中包括拖动系统主电路的设计和控制电路设计、保护电路设计，包括元件及参数的选择。学生根据被控电动机的额定电压正确选择接触器、热继电器等低压电器的额定电压，根据被控电动机的额定电流正确选择接触器、热继电器等低压电器的额定电流，选择合适型号的电动机，确定所用材料的数量及备用件的数量等。
三、教学的组织实施
这是大时段教学改革中最为困难的部分，如果在实施过程中不能充分完成理论和实践的有效结合，就不能帮助学生完成知识的自我构建、生成，达不到培养人才的目标。
人类对未知事物的认知是一个螺旋上升的过程，知识的构建和生成也不是一蹴而就。电气控制系统设计与安装课程分为三个基本模块，也是一个循序渐进的过程。
第一阶段是基础知识模块，是构建整个课程的基本理论知识和能力的基础，学生在学习过程中不能片面理解为学习只为技能，忽略理论，导致学习只追求实用，在理论课上情绪低迷，虽然操作兴趣高，但碰到理论问题又感觉困难，难以提高水平。第一阶段先通过一定课时的理论课，夯实学生的基础，使用直观形象的多媒体课件讲授各低压电器元件的结构、原理、参数和图形，用元件构成电路，分析典型电路。下一步完成电路的接线配线，把基础的理论知识以实物的形式体现出来，也是学生由感性认知到理性认识的一个提高，老师通过操作演示达到传授知识和方法的目的，学生通过效仿接受知识，进而产生疑惑和探究欲，此时学生已经开始构建知识，但能力还没有得到巩固和提高。
进入第二阶段，进一步加深理论。通过分析各个典型控制电路，讲解电动机的减压启动原理，电动机速度控制原理，制动电路的原理，直流电动机的控制原理等。然后就是安装与调试的具体典型电路了，老师做好组织工作，及时纠正学生的错误操作，适当进行引导，同时做好观察和评价。这个阶段学生加深对知识的理解，同时掌握技能，提升职业能力和职业素质。因此，不强求学生不犯一点错误，鼓励学生在认真思考的前提下进行探索，直到熟练掌握知识和技能技巧。老师也可以通过设置常见故障让学生处理，让学生提高技术应用能力。最后进行电气柜的组装，学生分组进行，分工协调，教师对每个环节进行考核，得到成绩，检验了前一阶段的教学效果，也进一步提升了学生的工程施工能力、专业技术水平、组织协调能力，培养他们团结互助的精神。
第三阶段又是一个理论知识的加深过程。老师通过一个具体的设计案例，分析电力拖动系统的组成、主电路设计原则、元件选用原则、控制电路设计、逻辑关系分析设计、保护环节的设计等。此后由学生完成整个电力拖动系统的设计、施工安装，同时完成电气原理图、电气安装配置图、元器件明细表。通过这个阶段的学习和训练，营造了自主思维的学习氛围，激发学生创新意识。这个阶段旨在培养学生的设计能力和开放的思维，学生通过讨论，展示自己的方案和提出自己的独特意见。各个项目和任务都可以供学生探索和研究。
电气控制系统设计论文范文第4篇
关键词：人工智能；电气自动化；应用
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0134-02
1 人工智能化理论的产生和发展
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸、扩展人的智能理论、方法、技术、应用系统的一门新的技术科学。人工智能化的概念在二十世纪五十年代被提出后，一直以较好的状态发展，并且逐渐形成以计算机为核心，包括哲学、医学、生物学、心理学、自动化、控制论、信息论与数理逻辑的综合性科学。它是通过对人工智能本质方向的了解，生产出一个与人类大脑做出雷同反应的智能化机器来胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域的一门学科。早期的电气自动化控制存在一些或多或少的缺陷，引进了人工智能化技术，不仅弥补了电气工程在早期自动化控制技术中的缺陷，而且还在很大程度上推动了电气自动化的发展。智能化的电气自动控制系统主要就是为了加强整个劳动分配过程，实现了计算机智能化，这样一来减少了人为劳动的投入，大大的提高了工作效率，并能减少工作中出现的人为差错。
2 人工智能化在电气自动化应用中的优势
人工智能化控制是计算机的分支学科，主要是依赖计算机程序内设定好的函数公式和计算法则自动对机器进行操作。与传统的人工控制技术相比智能化控制技术有以下几个优点。
2.1 减少人力劳动的投入
传统的电气操作是一个复杂的过程，往往涉及到很多的电气设备，同时对系统运行状态的检测和实时数据分析需要外接很多线路。因此在复杂的电力系统中就需要大量的人力资源。而人工智能技术中最显著的特点就是它能够实现在一定程度上替代或部分替代人类复杂脑力劳动，并且在不需要外接大量线路的同时实现实时有效开展信息收集与传输，并能够自主的完成数据分析和处理，省去了很多繁琐的工作，所以人力资源得到了解放。
2.2 限制人为误差
电力系统每年都会因为人为操作失误导致事故或故障。而人工智能化系统是计算机按照事先设定好的程序控制系统运行，不会发生变动，并能完成实时数据监测分析，且基本都有自动反馈调节，系统运行数据将基本追随理论上的数据。整个过程中很少有人参与，所以操作工程中如果不是机器出现问题，一般不会出现实际运行数据和理论数据相差太大的现象。
2.3 设计无需建立控制对象模型
电其设备和系统越来越复杂，运行过程中不可控因素也较多，例如。参数变化、非线性时等，利用传统的控制器来进行控制时，很难得到实际控制对象的精确动态方程，而传统控制器都是根据实际控制对象设计控制器的模型，所以设计出来的模型也就不可能精准，最终自动化控制的实际工作效率在一定程度上也会降低。人工智能化控制器不需要对被控对象设计模型，因此它在源头上避免了那些不可控因素的出现，使自动化控制器的精密系数得到了提升。
2.4 具有较好的一致性
在实用人工智能化技术生产电气产品的时候，由于智能化的技术是依靠机器设定的同一个程序进行重复生产的，所以保证了产品的规范化和性能的一致性。在人工智能化控制系统，由于负反馈的存在，针对扰动引起的变化能做及时的调整，一定程度上保证了一致性。
另外，人工智能化还有能很好的适应新数据或新信息、容易扩展和修改且十分便宜等优点。综上所述，人工智能发展的潜力无限大，提升电气设备的运行智能化，有效增强控制系统稳定的性能，是生产技术又一次巨大的革新。
3 人工智能化在电气自动化中的应用分析
随着人工智能化技术在世界范围内的快速发展，很多研究人员已经展开针对人工智能化在电气自动化应用方面的研究，也取得了一定的成果，积极运用这些新成果无疑有利于电气自动化学科的发展。电气自动化应用人工智能化的常用的方法有专家系统、人工神经网络、模糊集理论等。
3.1 人工智能化应用于电气优化设计中
在设计电气类设备类的工作是一个极为复杂的工作，传统化的方式是采用简易的实验方式方法和具有经验的老师傅用手工方式来完成的。这不仅需要会电气、电路等专业的知识内容，还要将长时间积累的设计中的经验运用在里面，即使这样也很难达到最优的效果。随着智能化发展以及计算机的发展，电气逐渐由手工设计向计算机辅助设计不断转变，使开发产品的周期大大减少。人工智能化的出现，使得计算机设计系统也在不断的更新，整体产品无论从研发、设计到成品等都得到了全面的提高。
人工智能化常用方法中，遗传算法是一种比较先进的优化算法，对于产品的优化设计是很适合的，因此对于电气设计往往都是采用这样的方式方法或加以改进。
3.2 人工智能化应用于电气控制中
在传统电气自动化控制中，其操作过程往往有着更为严格的要求，日常的操作过程步骤也十分繁琐，需要很大的人力投入，过程中无法避免的会出现一些人为差错。而人工智能化技术是依赖于计算机的先前设定好的程序的控制来进行正常的工作。在智能化的机器内部会由于各个环节的要求，同时有几个不同编程的程序来控制整个生产过程，人工智能化能实现对各个环节的严谨控制掌握，并能及时对运行数据进行分析并与理论情况对比，最大限度限制差错的出现，而且还能对出现的差错及时警报。综上，人工智能技术，在改善电气自动化的操作效率，简化操作流程，降低电气自动化控制中人力工作量方面有着显著的成果。
3.3 人工智能化应用于电气故障诊断中
所谓电气故障诊断，就是通过电气设备运行中的相关信息来识别其技术状态是否正常，确定故障的性质与部位，寻找故障起因，预报故障趋势，并提出相应对策；它以故障机理和技术检测为基础，以信号处理和模式识别为其基本理论与方法。随着现代电气设备和系统日益复杂化，电气设备的可靠性、可用性、可维修性与安全性的问题日益突出，从而促进了人们对电气设备故障机理及诊断技术的研究。并且随着计算机技术及数字信号处理技术的迅速发展，人工智能化诊断技术在电气故障中应用越来越广泛。
专家系统、模糊理论在人工智能化电气设备故障诊断中应用比较广泛。变压器作为电设备中最为常见的设备，其出故障时传统的诊断方法是利用变压器分解出来的油气体，具有较低的准确率，而人工智能智能化监测把专家系统、模糊理论两个系统结合起来，综合诊断变压器的故障，具有较高的准确率，在消除故障隐患方面效果比传统诊断要好得多。
4 结 语
电气工程作为人类生产生活的重要组成部分，其生产自动化程度直接关系着电气工程的工作效率与安全性。人工智能化是人类制作的机器表现出类人的智能， 体现了自动化的特征，因此在电气自动化控制引入人工化智能技术，构建起一个能完成类似于人类判断活动的系统，改善电气自动化系统控制的精确性和稳定性，将会有效的提高工作的质量和效率，提升我国电力生产技术水平，促进我国电气自动化不断发展。另外，人工智能化技术在电气自动化中的应用还有很大的提升空间，需要更多地电力研究人员投入到研究中来，并通过实践不断完善技术，相信不久的未来，人工智能化能够更好的应用到电气自动化中。
参考文献：
[1] 王洪钟.人工智能技术在电气自动化控制中的应用探讨[J].科技创新导报，2012，（25）.
[2] 叶干洲.人工智能技术在电气自动化控制中的应用[J].科技资讯，2010，（15）.
电气控制系统设计论文范文第5篇
[关键词]嵌入式系统；电气安全智能监控系统；设计 文章编号：2095-4085（2015）08-0043-02
嵌入式系统（Embedded System），是一种完全嵌入到受控器件内部，为了实现特定功能而设计的专用计算机系统，一般是针对各种设备进行控制和监测。在建筑物中应用嵌入式技术，对电气安全智能监控系统进行设计，能够实现电气系统的远程监控，提高电气火灾报警的准确性和可靠性。
1.电气安全智能监控系统的结构
电气安全智能监控系统主要包括三个组成部分，分别为现场监控器、集中数据监控器以及远程监控软件。其中，现场监控器的主要功能，是针对电气系统配电回路中的漏电电流、三相工作电流以及三感等进行监控，结合通信网络，将监控得到的数据实时传输到控制器中。若配电回路中的各种参数超出设定的预警值，则监控器会向工作人员发送警报信息，同时按照预先设定，切断供电电源。集中数据监控器的主要功能，是通过总线，实现对现场多个通信装置的监控，不仅能够实现无人值守情况下的不问断监控和报警，而且能够对系统中的异常数据进行准确记录。集中数据监控器包含芯片、嵌入式操作系统、显示屏等多个组成部分，通过现场监控器以及总线实现通信，能够为电气系统的监控工作提供友好的人机界面。远程监控软件能够为系统提供良好的远程监测和远程控制功能，在系统中同样发挥着非常关键的作用。
2.电气安全智能监控系统的设计
从嵌入式电气安全智能监控系统的功能和作用分析，要想实现对系统的有效开发，离不开一些关键技术的支持，这些技术包括：
（1）PIC单片机Ic通讯技术。现阶段，在电气工程领域，IC总线规范有着非常广泛的应用，隶属于串行总线的工业标准，属于高性能芯片之间的串行同步传输总线，针对串行数据线SDA和串行时钟线SCL进行了定义，在实现双工数据同步传输中，有着良好的保障作用，可以用于多机系统和器件扩展系统等的组建，能够保证系统的安全稳定运行。
（2）系统移植与驱动程序。无论是Windows系统还是VxWorks系统，都能够移植到ARM平台的嵌入式系统中，而Linux系统内核小，效率高，同时能够提供相应的网络支持，可以对系统的硬件资源进行限制，需要结合实际需求，制定相应的系统移植与驱动程序，确保程序能够被存放在FLASH中。在电气安全智能监控系统中，集中数据监控器采用的是看门狗驱动、FB设备驱动以及4线电阻式触摸屏驱动等，可以通过模块化的方式，移植到系统内核中，实现对于系统程序的操作。
对于电气安全智能监控系统的设计，可以根据其系统结构，分阶段进行。
2.1现场监控器设计
（1）是硬件的设计，在现场监控器中，双单片机采用两片PICl6F877A，其中包含了非常丰富的资源，各自负责不同的功能。
（2）软件的设计，包括了两个方面的内容，一方面是主MCU的设计，其功能主要是与集中数据控制器和从MCU之间的信息交流，以及键盘参数整定等；另一方面是从MCU的设计，其主要功能包括定时控制、A/D采用、警报显示控制以及通讯等。
2.2集中数据控制器设计
在硬件设计方面，主要内容集中在核心控制器，采用RISC嵌入式微处理器，能够有效保证运行频率和数据处理效率；在对外部存储器进行设计时，可以采用64M NAND，满足文件与程序的保存需求；在网络设计中，可以采用网卡芯片，实现对现场设备的远程控制，以及文件和程序的下载与移植。在软件设计方面，主要是基于OTE的应用程序，不同的模块有着不同的自定义。这里对几个比较关键的模块进行简要分析。
（1）通讯接收电流数据模块：能够实现与现场监控器的相互通信，对其传输的各种数据信息进行接收和分析整理，在显示屏中将整理结果显示出来，同时也可以对系统中出现的异常情况进行准确记录。
（2）用户GUI模块：能够为监控工作的顺利进行提供友好的人机界面，使得用户根据实际需求，对各种参数进行设置，对数据进行查询。
（3）远程监控模块：能够与IP/TCP实现通讯，将各种数据实时传输到远程控制终端，实现远程监控。
2.3远程监控软件设计
可以根据用户的职能和需求，将其分为普通用户和高级用户两种，普通用户不能使用远程控制中的部分功能，如监控器脱扣功能，数据修改功能等，无法对新的用户进行创建操作；高级用户的权限更加全面，能够使用远程监控软件中的全部功能，这样，可以保证系统运行的安全性和稳定性。
