人工智能在機械設(shè)計制造及其自動化中的實踐目錄TOC\o"1-2"\h\u27222人工智能在機械設(shè)計制造及其自動化中的實踐 111181第一章前言 16344第二章人工智能技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應用優(yōu)勢 1299572.1受干擾因素小 143092.2參數(shù)調(diào)節(jié)便利 267132.3人工智能控制器具有優(yōu)良的一致性 223613第三章人工智能技術(shù)在某發(fā)電廠機械設(shè)計制造及其自動化控制中的應用 2239543.1應用概況 275853.2系統(tǒng)升級改造 37013.3智能控制在發(fā)電廠機組中的應用 320292第四章總結(jié) 529455參考文獻 7第一章前言隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，人工智能在現(xiàn)代社會中的應用越來越多。該技術(shù)已成為現(xiàn)代社會發(fā)展的最重要技術(shù)之一。為了更好地解決機械設(shè)計制造及其自動化問題，人工智能技術(shù)在機械控制系統(tǒng)設(shè)計中已成為關(guān)鍵控制技術(shù)。通過對人工智能控制系統(tǒng)優(yōu)勢的分析，從人工智能控制系統(tǒng)信息采集，傳輸，診斷的角度分析機械控制系統(tǒng)，包括機械控制系統(tǒng)，機械設(shè)備控制，機械設(shè)計制造及其自動化的故障診斷等[1]。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和維護的過程中，人工智能在信息的收集，處理和反饋方面存在有明顯的優(yōu)勢[2]。第二章人工智能技術(shù)在機械設(shè)計制造及其自動化中的應用優(yōu)勢2.1受干擾因素小與傳統(tǒng)的電控制器技術(shù)不同，人工智能受外部干擾的影響較小，可以保證機械系統(tǒng)的正常運行。人工智能可以通過思維模擬并快速執(zhí)行結(jié)果的可行性分析，從而可以在機械設(shè)計制造及其自動化的實際功能內(nèi)完成最佳操作模式的選擇和參數(shù)的精確設(shè)置。確保高效率的運行。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的電子控制器：它不需要計算人工公式和模型參數(shù)，這些參數(shù)由人工智能自行定義設(shè)定，而且可以根據(jù)內(nèi)部運行情況自行選擇，無需人為干預，可以最大限度地減少外部因素。因此，這種操作方式將更加靈活，有效地提高了機械的操作水平和靈活性，并簡化了操作流程?？偟膩碚f，傳統(tǒng)控制器在構(gòu)造模型中遇到許多不確定因素，這往往會對控制器模型產(chǎn)生不利影響。例如，控制器模型在定義參數(shù)時會經(jīng)過一些修改，計算參數(shù)時會有不同類型的值，但人工智能控制器的設(shè)計是構(gòu)建動態(tài)模型，對精準性有特定的標準，對外部環(huán)境的要求要少得多。2.2參數(shù)調(diào)節(jié)便利現(xiàn)代人工智能具有與傳統(tǒng)電控器不同的特性，在調(diào)整參數(shù)方面具有更大的優(yōu)勢。人工智能不需要剛性參數(shù)，工作人員也不需要根據(jù)電的實際運行條件不斷調(diào)整參數(shù)和計算，這大大減少了控制的需要。人工智能可以充分利用語音，信息響應和相關(guān)參數(shù)系統(tǒng)來自動調(diào)整和糾正當前設(shè)置，具有靈活方便的自動調(diào)諧技術(shù)。由于人工智能技術(shù)對外部環(huán)境的要求很小，并且具有很強的抗干擾能力。因此，通過對各種檢測分析方法的分析，有效解決了電能質(zhì)量問題，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行起到了有效保障作用。2.3人工智能控制器具有優(yōu)良的一致性傳統(tǒng)的控制方法是一對一的，是為特定目的而設(shè)計的，因此一對一控制方法具有良好的控制效果，但在控制其他對象時，就沒有相應的保證。在這方面，人工智能控制器具有一致性的優(yōu)點，也就是說人工智能控制器對所有對象具有相同的控制效果。同時，將人工智能技術(shù)應用于現(xiàn)代機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域，可以有效提高機械產(chǎn)品的一致性。首先，利用人工智能生產(chǎn)機械產(chǎn)品可以減少外部因素的干擾。使所有產(chǎn)品都能按照一定的標準制造，保證產(chǎn)品性能的一致性，最大限度地提供標準化生產(chǎn)。同時，在這些全自動智能設(shè)備的自動管理下，操作過程錯誤和人為錯誤造成的生產(chǎn)損失將大大減少，因此整個系統(tǒng)仍然可以以規(guī)范化和標準化的方式進行。這提高了運營生產(chǎn)的質(zhì)量和水平，促進了中國機械設(shè)計制造及其自動化領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新。第三章人工智能技術(shù)在某發(fā)電廠機械設(shè)計制造及其自動化控制中的應用3.1應用概況以某發(fā)電廠為例，該廠擁有6臺主變壓器，5臺發(fā)電機和一臺高壓備用變壓器，輸出電壓分三個等級，即南北兩端35kV母線，東西兩端10kV母線和110kV母線一段，通過總線開關(guān)和變壓器連接。發(fā)電機組的輸出電壓為6kV，廠用電借助電抗器發(fā)電機端。主控制室可以控制五臺發(fā)電機的機械部件。每臺發(fā)電機都配有一個鍋爐控制室和氣機控制室，使用控制信號相互連接。3.2系統(tǒng)升級改造整個系統(tǒng)包括安裝的完整機械系統(tǒng)，包括5套發(fā)電機變壓器，6kV電源系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)和人工智能調(diào)節(jié)器。在轉(zhuǎn)換過程中，保護屏和原控制面板被拆除，微型電腦的保護和控制裝置被更換?？刂泼姘宓牡谝粋€自動注射裝置及保護裝置和微反應器和自投裝置的測量和控制取代了電抗器的溫度和直流信號控制：在相應的控制柜中拆除原有的微機保護測控裝置，并相應安裝新裝置，設(shè)置工廠電度表并安裝在相應的控制柜內(nèi)，以保護設(shè)備的電源。經(jīng)過系統(tǒng)的升級改造，原始控制臺和屏幕顯示基本已經(jīng)消除，更換成計算機工作站和18面微機監(jiān)測控制屏幕。此外，全面的考慮機械操作人員的工作習慣，使用人工操作參數(shù)，完善機械設(shè)備管理，將事故率和故障率降到最小化，系統(tǒng)運行安全操作水平和自動化操作水平得到顯著提高。此外，通過合理規(guī)劃安排，擴大了主控室的控制范圍，使工廠的管理更加科學，提高了管理效率。在機械設(shè)計制造及其自動化控制中使用人工智能技術(shù)，可以實現(xiàn)開關(guān)切換量和完整模擬量的實時采集，以及處理和存儲需要收集的信息。模擬值的智能實時監(jiān)控和設(shè)備的切換狀態(tài)當出現(xiàn)異常狀態(tài)消息時，可以通過報警功能發(fā)送報警消息。一旦發(fā)現(xiàn)故障，可以通過記錄分析工具分析數(shù)據(jù)文件，恢復故障并重現(xiàn)故障狀況，以便工作人員可以通過記錄結(jié)構(gòu)分析故障原因，并確保及時處理故障問題。該工廠中的機械控制系統(tǒng)運用人工智能技術(shù)智能控制工廠生產(chǎn)設(shè)備，為工廠的安全生產(chǎn)提供可靠保障。3.3智能控制在發(fā)電廠機組中的應用對發(fā)電廠機組進行的改造，上海新華動力控制工程有限公司生產(chǎn)的DCS熱控系統(tǒng)已經(jīng)取代了原有的組件裝配儀器，采用河北省電力試驗研究所研發(fā)的自動控制設(shè)備進行模糊控制。原始控制系統(tǒng)以汽溫控制系統(tǒng)為例，如圖3.2所示。采用串級PID控制系統(tǒng)，噴水前溫度作為主PID的測量值，噴水后的溫度作為子調(diào)節(jié)器的測量值，其定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，并且子調(diào)節(jié)器的輸出受到控制。減溫水執(zhí)行器用于調(diào)節(jié)減溫水閥，控制減溫水量，調(diào)節(jié)主蒸汽溫度。此調(diào)整方案有非常大的缺點存在：圖3.2原主汽溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（1）控制系統(tǒng)參數(shù)不易調(diào)整，無法根據(jù)負載的變化調(diào)整，負載變化時整體的測量質(zhì)量下降。（2）串級控制系統(tǒng)的主要缺點是由于積分飽和使系統(tǒng)控制量一直增大，從而導致誤差變大，并且自調(diào)節(jié)反應緩慢：當參數(shù)改變時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)質(zhì)量下降。（3）傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器中存在比例作用，積分作用和微分作用等影響，容易相互干擾。設(shè)備經(jīng)過改造后，在初始調(diào)試期間采用了原機組的單元控制策略，即PID串級控制方案，運行時間超過一個月，調(diào)節(jié)質(zhì)量與原機組的調(diào)節(jié)質(zhì)量大致相同，然后采用模糊控制策略。如圖3.3，控制方案采用模糊調(diào)節(jié)和常規(guī)PID調(diào)節(jié)，表示為主汽溫度設(shè)定值與主汽溫度偏差值，得出差值e，即獲得間隙的變化率。圖3.3模糊控制系統(tǒng)原理框圖對偏差變化率等精確量進行模糊化，并且執(zhí)行模糊檢索根據(jù)場來獲得模糊輸出的范圍內(nèi)，再對模糊輸出進行精確的量化,而模糊的輸出做為PID調(diào)節(jié)器的偏差輸入。噴水后溫度作為PID輸出端的預施加信號。對系統(tǒng)進行模擬和測試，并在調(diào)整參數(shù)后，將應用于主汽溫，中間汽溫和再加熱汽溫。根據(jù)仿真結(jié)果，模糊控制比PID控制對受控對象參數(shù)的變化具有更好的適應性，當對象模型的結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化時，模糊控制也可以獲得更好的控制效果。根據(jù)運行情況，控制效果比改造前的PID控制策略顯著提高。以主汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例，采用串級PID控制時，穩(wěn)態(tài)精度為±3°C，負載變化時為±6°C，并且很容易因為積分飽和增大誤差;改造后，穩(wěn)態(tài)精度±1.5°C，負載變化時±4°C。該系統(tǒng)還對外部干擾具有強烈的抑制作用，確保在啟動和停止磨煤機時，主汽溫不會出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。由于處在測試階段，對其性能無法完全掌握，參數(shù)的微調(diào)不準確，所以汽溫的穩(wěn)態(tài)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，需進一步調(diào)整參數(shù)。熱控系統(tǒng)的改造，只是更換原設(shè)備，它就不會產(chǎn)生非常大的改造效果，主汽溫采用先進的控制系統(tǒng)，由于控制精度的提高，主蒸汽的溫度增加，降低超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)幾率，降低了煤耗，提高了機組的經(jīng)濟效益，確保了機組的安全運行。第四章總結(jié)簡而言之，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)代表了整體社會和企業(yè)生產(chǎn)力的進步。在機械工程自動化系統(tǒng)中使用人工智能可以減少人工部署，尤其是相對固定的操作流程時，甚至可以替代人工進行自動化操作。人工智能還可用于執(zhí)行任務，同時降低人工操作的成本，同時還降低了人為操縱的風險，并提高了操作控制的有效性。在我國機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方面，人工智能與電工自動化的有機結(jié)合是主要的發(fā)展趨勢。為此，相關(guān)人員必須了解人工智能技術(shù)的研究和應用，以加速他們的整合和發(fā)展。工程技術(shù)人員應努力改進和優(yōu)化自動化系統(tǒng)，以實現(xiàn)更精確的控制措施，還應盡快克服與機械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展相關(guān)的技術(shù)問題，切實推動機械產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。參考文獻[1]賈楨.人工智能發(fā)展的倫理審視[D].北京郵電大學,2019.[2]牛美英,渠基磊,吳志鵬.人工智能在機械工程自動化中的應用[J].價值工程,2013,32(23):27-28.[3]陳薇.人工智能在機械工程自動化中的應用分析[J].無線互聯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