关键词：自动控制理论 模拟仿真技术 电气工程 实时监控
中图分类号：TP13-4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-01
社会的进步科技的发展带动了自动化技术逐渐取代手工技术，当前工业社会生产活动中自动化技术已经大规模普及推广开来，而且自动化程度不断加深。随之自动控制理论随着数学、计算机等多学科的发展也取得很大的进步，并逐渐由传统的经典控制理论向现代控制理论发展，现代控制理论在精准度和过程控制方面的优势也使得电气自动化技术其过程更加复杂化，在自动化产品设计进入实际工程前要进行一系列的模拟仿真，以确保能够世纪工程需要。
1 电气自动化和仿真技术
1.1 电气自动化的发展和特点
电气自动化作为电气信息方向的一门新学科，因为和人们生产生活密切相关而迅速发展。经过长时期的发展，如今电气自动化已经作为高新技术产业的重要部分而发展较为成熟。电气自动化从一个电气开关开始到整个电气系统的控制部分都有其分布组成。它包括了对开关信号进行控制，对工程目的进行分析，对系统中各设备进行信息交流，对系统中反馈的信息做汇总并按人们预期设定的程序步骤进行智能化的逻辑分析并准确快速做出动作反映，已达到脱离人工而能自动运行的目的。如今，电气自动化技术广泛的应用于工业、农业、军事和交通运输中。在电气自动化中，控制理论是其重要的基础内容。自20世纪四五十年代开始，控制理论一直在不断的发展。经典控制理论的出现标志着控制理论的形成，自动化技术开始得以普及推广。之后随着各种自然学科和计算机技术的迅猛发展，在20世纪五六十年代依托于数列和计算机技术的状态空间法的出现标志着现代控制理论的形成。经典控制理论计算简单便于分析，能够很好的解决单变量定常系统的设计应用。而随着工业进程的发展，人们对自动化程度提出了更高的要求，工业中有关多变量事变系统的分析设计已经不能再用经典控制理论，现代控制理论的出现解决了这个问题，使得电气自动化技术向着系统更加复杂，控制更加精准的方向发展。
1.2 自动化中的仿真技术
随着工业进程的加快，工业工厂、交通管理、军事国防在进行自动化程度加深的同时也要求对控制过程进行实时监控或着远程监控。仿真技术是自动化控制过程中不可分割的一部分。它通过力控软件将可编程逻辑控制器（PLC）中采集的现场实时数据反映到人际交换界面上来，并用仿真模拟图像对生产过程进行监控。模拟仿真技术也可以在自动化设备投入运行前进行预先模拟运行，以便检查自动控制程序是否稳定，是否满足实际生产需要。
2 仿真技术在电气自动化中的应用
2.1 仿真技术在自动化钢铁厂中的应用
在大型钢铁厂中，从铁矿向高炉送料开始一直到钢铁成型，其过程大多是脱离人工的自动完成，这主要有现场的各种传感器（温度传感器、压力传感器、红外传感器、噪声传感器等），控制室的大型工控机（可编程逻辑器PLC），各种配套的逻辑开关，相关的变频器，变压器等电气设备组成。PLC作为整个自动化的核心部分，对整个自动化过程进行逻辑分析和控制，逻辑开关通过通断作为相应PLC控制动作的执行者，现场的各种传感器和行程开关作为信息来源，将现场的各种实时数据信息传输给PLC，相关电气设备作为运行的支持。在中央控制室中，通过人机交换界面可以将PLC中汇总的各种实时数据反馈到显示屏上，通过这些配套的力控软件可以以图像的形式对钢铁厂的各个生产车间和每个生产过程进程数据进行仿真，并可以在显示屏幕上直接对各个生产过程进行手动控制操作。也可将其上传至网络进行远程协助操作和监控。
2.2 仿真技术在大型汽车组装厂的应用
在大型汽车生产厂，各种零部件的组装是汽车生产厂商所进行的主要活动，一辆车往往需要上万个零部件，而不同的车型需要不同的零部件，即便是同一辆车型的不同配置也需要不同的零部件，如何在最短的时间内组装出最多的车而且正确无误一直生产厂商所关注的问题。电气自动化技术的出现很好的解决了这项问题，并大大提高了汽车的组装速度。在汽车总装车间，各种细小繁多的零件需要按不同的车型组装到一起，由于汽车厂商往往是根据客户的订单需求，同一批次的车型中往往是不同的配置同时进行，这就使现场的操作工单靠脑力无法按时保质保量的完成任务。通过自动控制技术和仿真技术可以有效的解决这个问题。在将汽车组装进行几个部分的分割之后，在各个部分上安装可编程控制器（PLC）作为自动控制器，并安装显示屏作为仿真显示器，将各部分的PLC通过工业以太网连接在CCR（中央控制室）的服务器上，通过IPMS系统通过前端的仿真控制端将各种车型数据导入服务器中，服务器再降不同的配置信息分配到相应的现场PLC中，PLC可以根据不同车型的配置信息将所需的零部件现实到屏幕上，或者制作零部件架并在加上安装拨码灯，使PLC直接控制对应零件拨码灯的亮灭，这样可以是操作工很快捷准确的选取各种零部件，减少了工作强度，增加工作效率。
3 结语
电气工程及其自动化的发展使得我国各行业的自动化进程不断加快，仿真技术作为自动化控制系统中的组成部分，能够很形象的反映出设备实时运行的情况，方便监控与管理。目前可编程控制器（PLC）作为行业经常采用的生产控制设备，与之相应的力控软件能够很好的模拟仿真系统的运行状况，他们已经被越来越广泛运用到社会的各行各业。
参考文献
[1] 肖金凤，朱荣辉，盛义发.电气工程及其自动化专业电机学教学改革研究[J].电力系统及其自动化学报，2003（6）.
[2] 王云岭，高建树.仿真技术在课堂教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2004（2）.
[3] 杨敏南.中国自动化学会“系统仿真”79年学术交流会在烟台召开[J].冶金自动化，1980（2）.
关键词：自动化生产线；教学方法；电机与电气控制；PLC；课程设计
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。
项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。
（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。
六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言：
（1）顺序功能图（SFC）。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
（2）梯形图（LD）。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。
（3）功能块图（FBD）。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
（4）指令表（IL）。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。
（5）结构文本（ST）是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》，中国铁道出版社，2010年7月
[2]马玉春.《电机与电气控制》，北京交通大学出版社，2011年1月
[3]李建新.《可编程控制器原理及应用》，机械工业出版社，2012年9月
关键词：人工智能；电气工程；自动化
Abstract: Electrical automation control is to enhance the production, circulation, exchange, distribution and other key ring, realize the automation, is equal to the reduction of human capital investment, and improve the operational efficiency. With the development of information technology, many new methods and technology into engineering, product of stage, the automatic control of the new challenges, promote the theory of intelligent control technology application in the control of complex system, to solve with traditional methods can not solve the problem.
Key words: artificial intelligence; electrical engineering; automation
中图分类号：V242 文献标识码： 文章编号
引言：社会的进步和人类的长寿要求生产力更加发达,要求人类的经济生活更加智能化,以节省宝贵的人类时间去做其它有益的事情。电气自动化控制领域的革新需要人工智能的大力支持,而人工智能在自动化控制方面的优势在这个领域也确实能够得到极大的发挥。促进自动化控制的发展进步,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。人工智能主要包括思维能力、行为能力和感知能力三个方面。人工智能指的是人类制作的机器所表达出来的智能,体现了自动化的特征。因此智能化技术在电气工程自动化控制中可以发挥最大的效用,促进电气的优化设计、诊断故障和智能控制等。
一、人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。
当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面，计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环，实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。
二、智能化技术应用优势
在电气自动化控制中应用到智能化技术，主要是以智能化控制器的形式，这种智能化控制器较过去的控制器相比的确具有不少优势，下面我们就对其进行详细的分析。
1.无需控制模型
过去的控制器在进行自动化控制时，往往会因为控制对象的动态方程比较复杂而无法精确到位地掌握，这会使得该对象模型的设计过程中会出现较多不可预估、不可测量的客观因素，比如一些参数的变化。无法掌握这些因素，也就不能设计出精准的模型，自动化控制工作的实际效率也会下降。而智能化控制器并不需要对控制对象模型进行设计，这就可以从根本上避免一些不确定因素的产生，提高自动化控制的精密系数。
2.方便调整控制
智能化控制器还有另一个大好处，就是可以随时根据下降时间、响应时间以及鲁棒性的变化来调节控制程度，从而有效提高自身工作性能，为自动化控制提供最基础的保障。无论是在什么样的情况下，智能化控制器的调节控制与过去的控制器相比具有更方便调节的优势，更适合投入实际使用。还有一点好处，就是智能化控制器在进行调节控制时完全只需要根据相关数据的变化来自行调节，即使没有专门的技术人员在旁边也可以，同样远程调节控制也是可行的，充分体现了电气工程自动化控制的无人操作性要求，对行业未来发展的重要性不言而喻。
3.一致性很强
智能化控制器的一致性很强，这表现在它对不同数据的处理上，及时输入完全陌生的数据也可以收到很高的估计，完美达到自动化控制的相关要求。不同的控制对象的效果也是不同的，虽然在对有些控制对象实施控制时智能化控制器暂时没有采取行动，其控制效果也是非常优秀的，但这并不是绝对的，可能在换了控制对象的时候就无法收到预期的效果了。所以我们技术人员在设计阶段还是不能松懈，要认真落实具体化原则，即在面对不同的对象时一定要根据其具体情况详细分析，不能因为马虎就降低了控制要求。一旦出现智能化控制器使用效果不佳的情况，不能盲目否定智能化技术，一定要从每个工程环节详细排查、认真分析，因为上述人为因素会给自动化控制结果带来很大的误差，影响试验的准确性。
三、人工智能技术的应用
随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。
1．优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
2. 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．从而判断变压器的故障程度。人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
3. 智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开，但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法，因而它的应用实例最多。
四、结束语
综上所述，本文主要介绍了智能化技术在电气工程自动化控制中的应用情况。只有加强电气工程的智能化程度，才是最终保证行业持续稳定发展的根本手段。
参考文献：
关键词：MATLAB；电路；电力电子；电力系统
中图分类号：TM1-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 16-0000-02
1 引言
MATLAB是多学科多工作平台的大型科技应用软件。它包含众多的工具各异的工具箱，涉及领域包括：数字信号处理、通信技术、控制系统、神经网络、模糊逻辑、数值统计、系统仿真和虚拟现实技术等[1]。
2 MATLAB在电气工程及其自动化专业中的应用
电气工程及其自动化专业的主要课程是自动控制原理、现代控制理论、电力电子技术、电力系统分析、电力拖动等等，这些课程理论性强，学生学习积极性差，且较难掌握。为了改善这些情况，可以利用MATLAB的Simulink工具对相应课程内容进行模拟仿真，通过这样一个动态仿真来提高学生学习兴趣。
1.1 MATLAB在控制系统中的建模与仿真
电气工程及其自动化专业中与控制系统相关的课程，主要是《自动控制原理》和《现代控制理论》。《自动控制原理》中的自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等，通过MATLAB的仿真，可以使学生了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
在控制系统中，主要是应用Simulink系统仿真分析，以定性分析为主，阐述各环节（及各参数）对系统性能的影响与改进性能的途径，下面举例来说明，图1.1.1所示为弹簧-质量-阻尼器机械位移系统。图1.1.2为此动态系统的Simulink仿真模型，分析系统在外力F（t）的作用下的系统响应，即质量块的位移x（t））。（其中质量块质量m=5kg，阻尼器的阻尼系数f=0.5，弹簧的弹性系数K=5；并且质量块的初始位移与初始速度均为0。）模拟仿真时，外力F（t）可由用户自己定义，使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。图1.1.3为外力F（t）选幅值为5的阶跃输入的仿真结果。1.2 MATLAB在电力电子技术中的建模与仿真
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。《电力电子技术》现已成为电气工程及其自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。通过学习该课程，使得学生掌握电力电子器件的伏安特性以及整流，逆变，斩波，变频，变相等变流技术，学生可以通过利用MATLAB对电力电子器件和变流技术模拟仿真分析，最终对这些内容有深刻的理解。
电力电子器件电力二极管、晶闸管、可关断晶闸管等器件的应用中可以通过建立模型仿真更好的了解这些器件的特性，熟知器件特性后就可以很好的学习变流技术，下面举例变流技术中的三相整流技术。例：建立三相桥式全控整流电路的仿真模型，给出三相桥式整流电路带阻抗负载的仿真结果。参数要求：三相交流电压源通过三个电压为220V，50HZ，相位滞后120度的交流电压源实现，触发脉冲模块频率设为50HZ；R=1Ω，L=1mH。图1.2.1为三相桥式全控整流电路仿真模型，图1.2.2 触发角为30度的波形图。从波形图得到仿真结果和理论分析结果一样。
1.3 MATLAB在电力拖动系统中的建模与仿真
电力拖动系统是生产过程中，以电动机作为原动机来带动生产机械，并按所给定的规律运动的电气设备。电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。因此，《电力拖动自动控制系统：运动控制系统》是电气工程及其自动化专业的重要课程。主要内容包括闭环控制的直流调速，转速、电流双闭环直流调速调节器的设计，脉宽调制，交流调速等等，这些内容都可以通过MATLAB来仿真验证，以提高学生学习的兴趣。
串电阻直流调速举例，仿真模型如图1.3.1所示，设置各个器件参数并进行模拟仿真，最后双击示波器scope、scope1、scope2可以清晰的看到电动机转速、电枢电流、励磁电流的波形图，这里就不再一一列举。
1.4 MATLAB在电力系统分析中的建模与仿真
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。电力系统分析电力系统稳态运行分析、故障分析和暂态过程的分析。电力系统分析的基础为电力系统潮流计算、短路故障计算和稳定计算。这些主要内容的分析都可以通过MATLAB中的simulink进行建模仿真或通过MATLAB语言辅助计算。
电力系统故障分析主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其在电力网中的分布。应用MATLAB可对其进行模拟仿真，以下举例说明电力系统故障分析，仿真模型如图1.4.1所示，三相短路元件可设置为在某一时刻单相接地故障，参数设定，进行模拟仿真，在示波器scope中可得到单相接地时三相电压电流曲线。万用表Multimeter元件中选择故障点A、B、C电压，示波器scope1得到故障相电压的正序、负序、零序分量的幅值和相位；万用表Multimeter元件中选择故障点A、B、C电流，示波器scope1得到故障相电流的正序、负序、零序分量的幅值和相位。
1.5 MATLAB在其他典型系统中的应用
以上几个小结简单的介绍了MATLAB在电气工程及其自动化专业的专业课程中的应用，实际中，工作人员一般是利用MATLAB进行一些准备建设的典型系统进行建模仿真后，获得最佳参数，比如说，近年来，柔直流输电技术在电力系统中的应用越来越重要。利用MATLAB建立合适的柔直流输电和系统电网的模型，利用它来研究系统的动态特性，具有实时、准确、方便等多种优点；电力电子技术和运动控制联合系统应用得特变广泛，它涵盖了电子电路、电机拖动、自动控制、微机原理等多学科领域，是综合性、实践性和应用性很强的研究对象。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电路和系统的分析带来一定的困难，一般常用波形分析和分段线性处理的方法来研究电力电子电路。MATLAB仿真软件为电力电子技术和运动控制联合系统的仿真分析提供了崭新的方法与平台。MATLAB还可对很多典型系统进行仿真，在这里就不作一一介绍。
3 小结
本文重点讨论了MATLAB在电气工程及其自动化专业中的应用。论述了MATLAB和Simulink在该专业的主要课程中的应用仿真。MATLAB既可以帮助从事相关领域的工作人员对所设计的电路进行计算机模拟与仿真计算，以优化参数与配置，又可以使得该专业的学生在学习相关课程时，通过模拟仿真一方面提高自己学习的积极性和兴趣，另一方面又加深对所学知识的理解，使学生不仅学会知识还能理解各门课程的精髓以及在实际中的使用。
参考文献：
关键词：电气工程、自动化技术、电气自动化、现状、应用
中图分类号：F407.6文献标识码： A 文章编号：
1、电气工程及其自动化技术概述
电气工程及其自动化是以电磁感应定律、基尔霍夫电路定律等电工理论为基础，研究电能的产生、传输、使用及其过程中涉及的技术和科学问题。电气工程中的自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合。电气工程及其自动化技术主要以控制理论、电力网理论为基础，以电力电子技术、计算机技术则为其主要技术手段，同时也包含了系统分析、系统设计、系统开发以及系统管理与决策等研究领域。
控制理论是关于各种系统的一般性控制规律的科学。它研究如何通过信号反馈来修正动态系统的行为和性能，以达到预期的控制目的。控制理论是在现代数学、自动控制技术、通讯技术、电子计算机、神经生理学诸学科基础上相互渗透，由维纳等科学家的精炼和提纯而形成的边缘科学。它主要研究信息的传递、加工、控制的一般规律，并将其理论用于人类活动的各个方面。将控制理论和电力网理论相结合，应用于电气工程中，有利于提高社会生产率和工作效率，节约能源和原材料消耗，同时也能保证产品质员，改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动，改进生产工艺和管理体制。
2、电气工程及其自动化技术的发展历史分析
2.1全控型电力电子开关
晶闸管虽然是第一代电子电力器件,但仍沿用至今；随后全控制式器件相继出现在交流变频技术之后，这是电力电子器件的第二代器件；复合型电力电子器件IGBT和MGT这一类可以称为第三代器件；最后，第四代电力电子器件是功率集成电路,PIC。
2.2低频电路发展为高频电路
电力电子器件的发展，导致变换器电路换代，但是用于普通晶闸管时,直流变换器主要是整流相互控制,交流变频传动则是交流—直流—交流变频器。当PWM变换器发展到第二代电力电子器件时，采用也相应增多。在其发展过程中，PWM存在很多缺陷,所以有了低频向高频发展的电路。
2.3投入使用的通用变频器
在经历了第一代功能型U/F控制类型、高功能型第二代U/F型和高动态性能的变频器之后，通用变频器正式投入使用。
3、电气工程中自动化技术运用分析
3.1电网调度自动化
（1）实现对电网安全运行状态的实时监控。通过调度人员控制和监管电网的电压、潮流、周波和负荷等，并观测主设备的位置状况和水、热等方面的工况指标，使之能符合规定，以保证用户计划用水、用电、用汽等的需求。
（2）实现对电网运行的经济调度。在对电网实现安全监控的基础上，通过自动化手段以实现电网经济调度，以达到节省能源、降低损耗和多供电、多发电的目的。
（3）实现对电网运行安全事故的分析和处理。电网中出现异常运行或者故障的因素非常复杂，如果不能及时的判断或处理措施不当，有可能会危及到设备安全和人身安全。通过电网调度自动化技术的增强，能够实现电网的安全运行分析，提供事故处理的对策和相应的监控手段，以防止事故的发生，并对已发生的事故进行及时处理，减少和避免事故的发生率。
3.2发电厂自动化
（1）水电厂自动化。水电厂需要调速器、水轮机以及水轮发电机力励磁控制系统等。水电厂自动化可以具体分为单机自动化、公用设备自动化、梯级水电厂综合自动化以及全厂自动化等等，通过自动化系统的使用，极大的提高水电厂运行的经济性、安全性和供电的质量。
（2）火电厂自动化。火电厂的自动化也是一门综合性的技术，有信息和数据处理、自动保护、自动检测、顺利控制以及设备管理等方面的功能。自动化系统主要包括了锅炉控制系统、汽轮机控制系统、发电机控制系统、计算机监视和数据系统以及机炉系统主控系统等。
3.3变电站综合自动化
变电站的作用是分配和接受电能、变换电压和控制电能流向等方面，并使用变压器将不同电压级数的电网相联系。变电站综合自动化是在变电站应用信息处理与传输技术和自动控制技术的基础上，通过计算机硬件系统或者自动化装置，代替人工进行各种运行作业，提高变电站管理水平和运行水平的自动化系统。伴随着微机监控技术在变电站中的广泛应用，变电站正逐渐向着综合自动化方向进行发展。目前我国已经实现了变电站继电保护微机化和远程的远动和监控，并正在大力推行无人值班变电站的运用。无人值班变电站的功能包括变电站的自动测量、设备的远动和监控、开关操作的远动、继电保护、事故和设备故障的自动记录等方面，无人值班变电站的运用必然会将变电站的综合自动化程度带向一个更高的阶段。
3.4配电自动化
配电自动化是一项集合了现代控制技术、计算机技术、数据传输、设备管理等方面为一体的综合信息管理系统。配电自动化的目的是改进电能质量、提高供电的可靠性、向用户提供优质的服务，并减轻运行人员的劳动强度，以实现经济运行的目标。当前国外一些发达国家中，在配电自动化中已有了多年的运行经验，并逐步向大规模地形显示、光纤通信和人工智能等实用化技术方面纵深性发展。我国的配电自动化主要使用了三种基本功能模式，即就地控制的馈线自动化、集中监控模式的配电自动化和集中监控模式的配电自动化与配电管理相结合的模式。目前我国多采用了后两种模式，并使用了分布式总体结构，将主站和子站通过网络进行联在一起，从而形成统一的配电自动化系统。
4、电气工程自动化技术的发展热点及其趋势分析
4.1电力一次设备的在线检测
对汽轮机、发电机、开关、断路器、变压器等电力一次设备的重要运行参数实行不间断的实时监测,不但能够监视设备在线运行状态,还可以分析相关重要参数的变化趋势,判断是否存在发生故障的可能性,进而延长设备的保养周期,提高其利用率,也为该电力设备从定期检修向状态检修过渡提供了充足的保障。
4.2光电式电力互感器
按照一定的比例关系把输电线上的大电流数值和高电压降低到标准值是电力互感器的重要作用。但其缺点也不容忽视,即:电压等级越高,绝缘难度越大,且设备的质量和体积也越大；互感器输出的信号不能与微机化计量及保护设备直接接口；其信号的动态范围较小,电流互感器达到饱和状态甚至引起信号畸变的几率越大。与此同时,新研制的光电式电力互感器也存在不少技术难题,其输出的信号有限,电磁绝缘、兼容、耐环境程度以及电子电路的供电电源等是其面临的主要技术难题,也是光电式电力互感器的未来主攻方向。
4.3先进管理和控制软件的应用
当前，计算机控制系统在国内电场中已得到了广泛的使用，并极大的促进了电厂自动化技术的发展。然而，计算机控制系统的潜能并没有被完全发掘，为此，我们应吸取国外先进的技术经验，积极开发出适合我国电力行业所需的先进管理和控制软件，以充分发挥当前计算机控制系统的功能。
4.4单片机、集成电路及工业控制计算机的发展
以MCS-51为代表白8位机虽然仍占主导地位，但功能简单，指令集短小，可靠性高，保密性高，适于大批量生产的PIC系列单片机及CMS97C系列单片机等正在推广，而且单片机的应用范围已开始扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场合以充分发挥单片机的优势另外，单片机的开发手段也更加丰富，除用汇编语言外，更多地是采用模块化的C语言、PL／M语言。在集成电路方面，需要重点说明的是集成模拟乘法器和集成锁相环路及集成时基电路在自动控制系统中运用很广。在电机控制方面，还有专用于产生PWM控制信号的HEF4752、TL494、SLE4520和MA818等应用也相当广泛。
在逻辑电路方面，值得注意的是用专用芯片(ASIC)进行逻辑设计。ASIC中有编程逻辑阵列PLD。PLD有四种类型的器件：PROM、FPLA、PAL、GAL。GAL是PAL的第二代产品，它可以在线电擦洗，与TTL兼容，有较高的响应速度，有可编程的保密位等优点。这些特点使得GAL在降低系统造价，减少产品体积和功耗，提高可靠性和稳定性及简化系统设计，增强应用的保密性方面有广阔的发展产景，特别适合新产品研制及DMA控制和高速图表处理，其上述交流的控制最终用工业控制计算机完成。
5、结束语
在科学技术突飞猛进的今天，重视电气工程以及自动化技术的研究是非常必要的。近年来，随着经济的发展，以及科学技术的不断进步，电气自动化技术必将向着更为先进的方向发展，在各个领域的应用也将越来越广泛，很大程度上促进了我国国民经济的增长。我们要积极关注并吸收国内外先进的技术优势，根据实际，开拓新理论、新技术的运用思路，为我国的电气工程自动化技术的运用和发展做出应有的贡献。
参考文献：
[1]徐东海.浅谈电气工程中自动化技术的运用[J].中国新技术新产品,2010(24).
[2]郑丽娜.浅谈电气自动化技术的应用[J].科学与财富,2012(3).
关键词：电力电子；教学改革；应用人才培养；工程能力
作者简介：茅靖峰（1976-），男，浙江宁波人，南通大学电气工程学院，副教授；顾菊平（1971-），女，江苏南通人，南通大学电气工程学院，教授。（江苏 南通 226019）
基金项目：本文系江苏省高校“青蓝工程”基金项目、南通大学教学研究基金项目（项目编号：2011B50、2010B10）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）33-0032-02
近20年来，电力电子技术受计算机技术、控制技术与材料科学等关键技术的推动，得到了快速发展，其工程应用领域得到了迅猛扩张。由现代电力电子技术支撑的新型产业和对传统行业的技术改造，如新能源、绿色交通、智能电网、先进伺服驱动、极端环境探索、节能减排等，都取得了巨大的技术经济效益与社会效益，展现出了良好应用前景。[1，2]
为了适应电气信息类工程应用学科的发展，保持教学内容的新颖性，跟踪电力电子技术的最新热点，自2006年以来，南通大学电气工程学院开设了“现代电力电子技术”课程，在传统“电力电子技术”课程学习的基础上，结合地方经济发展特色和技术需求，讲授现代电力电子技术高级原理、新器件与新型工程应用，以此提高学生理论联系实际的工作能力，培养市场应用型人才。本文从该课程的教学目标、教学内容、实践教学和网络教学等方面，介绍了课程教研组对这门课程的教学改革和实践情况。
一、传统教学存在的问题分析
1.装置与系统级的概念不突出
传统的“电力电子技术”课程教学，侧重于器件级的理论分析，强调基于电力电子器件的电路拓扑解算，即以电力电子器件为核心，在器件基本结构、原理和特性学习的基础上，针对典型电力电子拓扑原理电路，从电力电子器件的通和断两个状态入手，对电力电子电路换流的物理过程、波形特性、电参数之间的数量关系进行分析和计算。
该教学结构的优点是概念清楚、体系完备、机理分析透彻，但也存在诸多弊端。例如，学生将电力电子学过多地关注在了电力电子器件上，弱化了从装置级和系统级的角度对电力电子电路进行理解和认知；割裂了电力电子功率电路与基于反馈原理的数模电控制电路、自动控制原理、工程实际应用电路之间的关系；大篇幅的基于晶闸管器件的理论分析和计算，降低了学生学习的兴趣；单一和过少的工程应用实例，减少了学生对课程实用性的认同感等等。
2.实践教学环节薄弱
电力电子技术作为工程技术需要有一定量的实验和实践环节才能保障学习效果。但在传统的“电力电子技术”课程实验项目中，基础性和简单验证性实验较多，不能很好地与当前的工程实际应用相联系，致使许多新技术、新方法无法通过实验来直观的体验。
而且电力电子实验设备的常用形式为基于挂件结构的实验台和实验箱，基本上与实验内容相关的重要元器件、电路和系统都被封闭于内。实验过程中，学生们无法看到功率元器件、配件及电子仪表的外观和关键连线。学生依照原理图机械地连接主电路、记录实验数据和波形，即使不了解电路的工作原理，也能较顺利地完成实验。因此，无法发挥学生的主观能动性，没有探索学习的动力，锻炼创新思维和动手能力的教学内容和平台也不足。
二、课程教学改革措施
1.以服务地方经济发展为导向，确立教改思路和目标
作为地方综合性高校，南通大学的电气工程及其自动化专业的定位是培养应用型工程技术人才，为区域经济发展提供智力支撑和人才支持。因此，本课程作为电气工程及其自动化专业的主干专业课程之一，其教学目标的确立需结合本区域的产业分布与发展特点，同时又紧紧围绕本专业的学科方向。
形成了以帮助学生从装置和系统角度理解和掌握电力电子技术，培养理论与实践能力兼具的创新型电力电子应用技术人才为目的，以新能源、运动控制、电源技术、柔流输配电等应用领域为背景，以讲授电力电子技术在实际工程应用中所需要处理的相关问题为主要内容的课程教学思路和培养目标。
2.整合教学内容，突出应用能力培养
根据培养目标，在学院学科特色和现有教学资源的基础上，对课程体系和内容进行了合理调整。舍弃了传统的以大篇幅晶闸管半控器件分析为主线的教学内容体系，建立了“以基于全控器件的实际应用为主线，以电力电子主拓扑电路结合系统级的自动控制原理及其实现电路分析为主要技术内容，培养学生从整体的角度认识和设计电力电子电路的能力”的课程教学体系。
整合后的教学内容由三部分组成：功率器件、典型电路、应用及其系统。功率器件是基础，重点讲授开关全控器件及其驱动电路；典型电路是主体，重点讲授基于全控器件的直直、逆变和整流三种变换电路及其控制机理；应用及其系统是提升，重点讲授电力电子在新能源发电、运动控制、电源和柔流输配电技术中的应用原理及其典型系统设计案例。三者层次明晰，但学时又有所侧重。即前两部分作为前续“电力电子技术”课程内容的回顾与拓展，讲授学时占总理论学时的近一半，第三部分作为工程应用与系统提升的重要部分，需着重讲授，以逐次勾勒出一个电力电子技术及其工程应用的整体全貌。
在教学内容的组织与讲授中，凝炼理论教学的内容，在原理的讲授中注意培养学生面向工程的意识和思维，并及时动态地将教学团队获得的最新科研成果以及科研项目的最新进展融合到相关的课程内容中去，让学生接受到来自科研和工程研发第一线的新知识、新技术。
另外，针对基于电力电子技术应用的电气工程及其自动化专业发展的趋势和前沿内容，以及课程中被压缩掉或被取消的专业知识，设置为系列课外专题讲座，聘请对专题内容有深入研究和独特造诣的教师及企业的科技人员讲授，以开拓学生的知识面、培养学生理论联系实际的思维及能力。
3.加强课内实验环节教学，注重理论联系实际
课内实验是在课堂教学的基础上，巩固理论知识，培养动手能力和初步设计技能，增强解决问题和分析问题的能力的必要教学一环。为了突出课程的工程实用性，采取了优选验证性实验，增加了设计型和综合型实验项目的课内实验设置方法。
注重电路的工作机理分析与工程实际问题是验证性实验项目的选择标准。优选的该类实验项目包括：常用PWM控制器件及特性、不控整流的谐波与抑制、SPWM/SVPWM/方波PWM逆变策略的实现电路及特性等。
注重工程实用性是设计型和综合型实验项目的选择标准。我们要求学生们对该类型的实验项目遵循“理论设计计算—>计算机仿真验证—>硬件实验电路测试—>波形数据分析总结”的顺序开展路线，以强化学生对知识点的掌握和实验内容的理解，并促进学生形成理论联系实际的科学实验作风。
增设的实验项目包括：各型升/降压直直变换器设计、有源功率因数校正器设计、谐振软开关设计、三相高频PWM整流器设计，以及他们的复合系统设计等。
课内实验项目设置为必修和开放式的选修两类，以弥补实验授课学时不足的矛盾，同时采取“案例讲解法”、“实物演示法”等不同的教学方法，在实验课上认真讲解实验内容、步骤和注意事项，以激发学生兴趣，调动其积极性。
此外，应改革课内实验成绩的评定方式，突出对实验过程的考核，鼓励探索性的设计型实验。具体措施包括增加课内实验在课程总成绩中的权重，增加实验预习报告、实验操作测评、实验过程问辩三方面的成绩考核项等，通过确立科学合理的考核方法，调动学生自主学习的积极性，形成务实的学习风气。
4.优化课程设计环节，培养工程设计能力
课程设计是对学生工程设计和应用能力、创新意识和创新精神培养的重要环节，其课时安排在全部理论课程讲授完毕后进行。
该实践环节依托于以现代电力电子技术与运动控制实验室为主体，以工程训练中心、控制电机、虚拟仪器、风力发电动模实验室等其他专业实验室为辅助的课程设计开放式创新训练实验平台。[3，4]课程设计内容以学生熟悉并感兴趣的热点工程为背景，从南通大学电气工程学院专业与学科特色以及科研项目中，提炼出其中典型的技术问题，设计出合理的课程设计项目。可选的背景包括：风力发电、光伏发电、精密电机伺服驱动、电力无功与谐波控制、磁悬浮控制、特种电源等。其中的典型技术问题包括：整流、正弦逆变、直直变换、Delta逆变、闭环自动控制、检测技术等。
针对少部分优秀学生采用“导师制”的课程设计教学方法，通过细致的指导，紧密的设计过程跟踪，来进一步提高课程设计质量，并促进这部分学生研究性论文、专利、小制作等方面成果的形成。
针对大部分学生采用“项目驱动教学法”的课程设计教学方法。学生以小组为单位，在选题库中自由选题，利用书刊、网络查找相关资料，自主形成完成项目的各种设计思路，以培养学生独立思考问题、解决问题的能力。
通过课程设计的锻炼，使学生将书本上的理论知识和实践经验真正融入了自己的知识链，提高了其综合能力以及自主创新和团队协作能力。
5.注重网络教学资源建设，提高自主性学习能力
网络教学是弥补课堂教学学时局限，开拓课程学习的知识面，引导学生开展自主性学习，提高人才培养质量的重要途径。课程组以校Blackboard网络教学平台为基础，通过长期投入、持续积累、动态跟踪的建设方式，建立了课程的网络辅助教学平台。
网站的教学材料提供了与课程相关的丰富的资源，内容包括教学资源库（课程教学大纲、多媒体课件、实验指导书、数值仿真实验例程、实验设备操作视频等文件）、参考资源库（经典学术论文、典型芯片和模块的使用手册、常用仿真软件说明、典型应用设计案例、产业趋势和研究热点等信息）、复习思考题库等版面区。
此外，课程组充分利用Blackboard网络平台的交互功能，完成诸如教学信息、在线电子试卷测试、远程答疑和讨论等教学工作，提高了教学的效率和效果。
三、结语
通过上述教学改革措施，同学们在课程学习的主动性、系统级的分析设计能力、实践动手能力以及理论联系实际的工程应用能力等方面均得到了提高，培养的学生在近年来的挑战杯、机器人和电子设计大赛等学科竞赛中均取得了良好成绩。
显然，基于应用型人才培养的课程改革是一项持续而动态的工作，课程教学中需依据卓越工程师教育培养思想，以实现人才培养需求与区域经济社会发展需求的无缝对接为导向，明确树立学生的主体观，合理安排理论和实践教学内容，运用合理的教学方法和手段以及科学的评价体系，以切实提高教学效果和人才培养质量。
参考文献：
[1]陈坚，康勇.电力电子学：电力电子变换和控制技术[M].第三版.北京：高等教育出版社，2011.
[2]刘晋，牛印锁，文俊.国内外“电力电子技术”课程教学研究[J].中国电力教育，2012，（6）：64-65.
【关键词】智能化技术；电气工程；自动化
1、前言
人工智能特殊性是由于其具备三种能力：行为能力、感知能力以及思维能力，因而，人工智能发展的潜力无限大。电气工程自动化作为一门电气信息类的新兴学科，主要应用于信息处理、控制运动、管理及决策、电子电力的技术、工业过程的控制、检测及自动化的仪表与电子及计算机技术等领域。智能化技术的应用促进电气工程自动化学科尤其是自动控制的领域发展，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。
2、人工智能运用的理论
人工智能概念在1956年的时候首次提出后，其发展的状态一直良好，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，其属于计算机科学中重要的分支，对智能本质有较好的阐述，且生产了与人类的智能机器相仿的机器，实现了多种研究。随着科技的发展与进步，计算机编程技术可模仿人类的大脑，例如分析、收集、回馈、处理以及交换信息，因而，计算机以模仿人类大脑的形式，在一定的程度上促进电气工程的自动化发展的步伐。在日常生产、分配、流通与交换中，均需电气工程的自动化控制，并且通过电气工程自动化的控制，可有效实现自动化电气工程，提高工作的效率，进而促使生产与工作总体的效率有所提升[1]。
3、人工智能的控制优势
对于不同人工智能的控制，需运用不同方式进行探讨，由于部分人工智能的控制器，例如神经、模糊、模糊神经以及遗传算法均属于类非线形函数的近似器；采用此分类有利于了解总体，以及促进对人工智能控制策略综合性的开发，以上人工智能的函数近似器具备常规函数的估计器不具有的优点。
首先，在多数情况下，精确了解控制对象动态方程是相对比较复杂的，所以控制器设计实际的控制对象模型，通常会出现许多不确定因素，例如参数变化与非线性时等，往往无法掌握新的信息。但人工智能的控制器设计，可不需参照控制对象模型。按照鲁棒性、响应时间与下降的时间不一样，人工智能的控制器可经过适当调整以提升自身性能，例如，在下降的时间上，模糊逻辑的控制器可比PID控制器还要快四倍；在上升的时间上，模糊逻辑的控制器可比PID控制器还要快两倍。同古典的控制器比较，人工智能的控制器更具备易调节的特点。尽管缺少专家现场的指引，人工智能的控制器也可以采取响应数据进行设计。
此外，还可由相应的信息以及语言等形式开展设计工作，人工智能的控制器一致性极强，输入陌生数据便可以出现很高的估测，还可忽视驱动器对控制器的影响。针对部分控制对象而言，尽管目前未采取人工智能的控制器，也能有良好效果，不过对其他控制的对象而言，不一定能产生良好的效果，因而，设计时需遵守具体问题应具体分析原则。在模糊化与反模糊化的过程中，若运用隶属函数、规则库以及适合模糊神经的控制器，便可精确进行实时的确定[2]。
4、智能化技术的运用
由人工智能的技术不断发展，运用智能化技术控制的领域也逐渐广阔，包含人工智能运用在电气产品的优化设计、控制及保护、故障的预测与诊断等方面。
4.1电气产品的优化设计
电气产品优化设计的工作是相对比较复杂的，其主要综合了两方面内容：理论学科的知识与经验知识。电气产品传统的设计方式主要是设计经验综合大量实验手段的验证，缺少相关技术的支持，效率比较低，工作量比较大，难以设计出科学合理的方案。由计算机技术迅速发展，以及人工智能的技术应用，电气产品设计逐渐从手工转入计算机辅助的设计，从一定程度上而言，减少产品从构思至设计至生产时间，并使得设计逐渐迈向智能化、优质化以及高效化的时代。
在人工智能的技术运用在优化设计中，主要有两种主要方法：遗传算法与专家系统。遗传算法特征是直接操作结构对象，具备内在隐并行性与全局寻优的能力；可指导优化与自动获取搜索空间，以及自行调整搜索的方向，不需标准的要求。这些遗传算法的特征特别适合产品的优化设计，进而其广泛运用在电气产品人工智能的优化设计之中。专家系统运用于计算机技术与人工智能的技术，主要是依据某领域的一个或是多个专家提供经验与知识，进行合理的判断与推理，模仿人类专家决策的过程，以此处理需人类专家处理复杂的问题，并且其更是产品的优化设计重要的方式，但目前尚处于研究的阶段，实际的应用比较少，未来的发展前景较大。
4.2故障的诊断
电气设施故障具备非线性、复杂性以及不确定性等特征，运用传统方式进行的诊断效率较低、准确率低。人工智能的方式引进极大提升了故障的诊断准确率，而人工智能的技术运用在故障的诊断方式主要有三种：神经网络、模糊逻辑以及专家系统。例如，运用人工智能的技术，对电动机与发电机进行故障诊断的时候，结合神经网络与模糊理论，不但保留故障诊断的模糊性，更结合神经网络的学习能力强优势，共同对电机故障进行诊断，极大提升了故障的诊断准确率。
4.3人工智能控制技术
人工智能的控制技术将是未来生产的发展趋势，并且目前在电气工程的自动化方面也已广泛运用。控制的方式主要有模糊的控制、专家系统的控制以及神经网络的控制，主要运用的方面是：记录故障且实行在线分析；采集及处理全部模拟量与开关量实时的数据；实时智能的监视各个主要的设施与系统运行的状态；通过鼠标或是键盘达到控制系统的目的[3]。
5、小结
总而言之，人工智能的理论是经过对人的智能实行模拟、开发与延伸实现的理论，其体现电气自动化的特点。因而智能化技术运用于电气工程的自动化中，可发挥巨大的作用，促进电气优化的设计，及时诊断故障，并且还可实现智能控制，不断提升电气工程的效率，更好地服务于社会。
参考文献
[1]娅.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用[J].科技致富向导，2012（27）：217-217.
1 电气工程自动化控制中智能化技术的特点
1.1 智能化控制器能够实现无人化操控
电气工程在实际运用中，传统的自动化技术要逊于智能化的自动化论文。因此，电气工程施工企业更倾向于使用智能化控制器。智能化控制器的控制程度与以下方面有关：鲁棒性变化、响应时间、下降时间。智能化控制器能够将上述原因结合并进行调节，保证在自动化运行过程中不会出现意外状况。企业使用智能化技术控制并调整电气工程中所用的电气设备，从而为企业省去大量人员的开销，帮助企业解放大量的劳动力。企业所雇用的员工只需掌握一定技术便能够令设备形成自我调节模式，无需工作人员进行长时间的监控或管理。除此以外，工作人员在固定区域内使设备在无人控制的情况下实现自动调节。
1.2 智能化控制器不需要控制模型
在电气工程企业所使用的传统自动化控制器中，自动化控制器紧密系数不高，传统控制器在具体工作中技术水平的含量并不高，不能对含有复杂动态方程的控制对象进行管理与控制，使自动化控制器出现失控的现象，而关于该控制对象的所有工作都将受到不同程度的影响，电气工程进度也将因此变得缓慢甚至停止，给电气工程施工企业带来大量损失。而智能化技术将设计控制对象模型这一工序直接省略，智能化控制器不再控制模型，因此在电气工程施工中也不存在对控制对象不能进行评估或预测的问题。
1.3 智能化控制器具备较高的一致性
无论工作人员录入什么数据，智能化控制器都可以对其进行处理，并在处理之后获得较为准确的预测。智能化控制器在处理数据的过程中往往会收到输入复杂且使用率不高的数据，智能化控制器依旧能够对该数据实施分析评测。控制对象具有较强的变更性且不同的控制对象在控制器中显现的控制效果也存在差异。如今，电气工程中的控制对象呈现多样化，智能化控制器也无法控制所有的控制对象。尽管智能化控制器能够在无人操作的情况下对大部分控制对象进行有效控制，但智能化控制并不是万能的，工作人员不能利用智能化控制器控制所有的控制对象。这代表我国智能化控制器的开发与升级还有较大的空间，我国应更为积极地开发智能化控制器，为我国电气工程行业的发展提供帮助。
2 智能化技术在电气自动化控制中的具体应用
2.1 神经网络系统
神经网络系统中共拥有两个子系统：一个子系统借电气内部动态参数的协助对定子电流进行分析与辨认；另一个子系统则借机电系统参数对转子速度进行分析与辨认。神经网络中的构造往往含有多层，并且每一层构造都具有前馈性，因此神经系统更偏向于运用反向学习算法。工作人员在使用神经网络对电气工程驱动系统以及交流电机的运行状态进行确认、检测与监督过程中，能够充分体现出神经网络在使用反向学习算法。神经网络反向转波算法在电气工程内较为常用，其能够帮助工作人员有效管理非初始速度以及负载转矩所产生的变化，也能大幅缩减定位时间，这是传统梯形控制所不能比拟的。智能化神经中有网络函数估计器，它具有较高的抗扰性，同时也具有较好的防噪音能力，其一致性也优于一般控制器，无需控制模型。上述优点使得智能神经网络在模式识别与信号处理中的应用较为频繁，对电气传动控制起到良好的作用。智能化神经网络使得电气设备的诊断系统和条件监控决策得以强化，使其使用更为稳定可靠。之所以能够实现两者的强化，和智能神经网络与不同传感器录入的并行结构相符有关。工作人员若希望神经网络可以长久安全运行，需使智能神经系统具有以下三个条件：（1）智能神经网络中含有大量的激励函数；（2）智能神经函数内含有隐藏层；（3）智能神经网络中含有隐藏节点，如BP网络模型（如图1所示）。工作人员在选择激励函数和最优隐藏节点以及层数时，可使用尝试法选择。工作人员能够通过反向转波算法调动并优化网络全冲，以便神经网络得以长久安全且流畅地运行。
2.2 故障诊断及优化设备
如今，计算技术的发展速度加快，计算机技术逐渐应用于我国各个领域，其中便包括我国的电气工程行业。计算机对我国电气工程行业设备的更新具有积极作用。电气工程注重施工企业的施工效率与施工质量，施工企业若依旧运用手工进行施工方案的设计与规划，电气工程的施工不能满足当今社会的需求。就目前而言，手工设计图纸的弊端逐渐显现出来，有以下两点：（1）所需时间较长；（2）图纸精细度不足，容易出现偏差。无论上述哪一点都会对电力工程的施工产生不良的影响。大部分电力工程设计人员已开始运用CAD软件设计图纸。不仅如此，设计人员利用CAD设计图纸能够在通过网络获得大量的资源，如电机、磁场以及电路的相关知识，从而使自身设计图纸的价值得到提升。工作人员通过CAD软件设计图纸，不管电气设备的设计图纸多么复杂，设计人员都可以在CAD软件中绘制出来并保证图纸数据的精准。工作人员还可以在CAD中引入智能化技术，使CAD软件的设计质量得到提升。智能化CAD软件能够提高工作人员的工作效率，减少我国电气设备的研究与开发时间，从而使我国电气设备得到优化与升级。
遗传算法是智能化技术的功能之一，可以进行高精度的计算，工作人员将其运用于设备的升级与优化中能够使我国电气工程中常用的电气设备质量得到提升。除此以外，工作人员还可以将智能技术引入电气工程的电气设备中。当电气设备处在使用中时，智能控制器便开始自动检测电气设备的运行状态。倘若电气设备在运行中出现故障，智能控制器便会根据设备的现存状况进行诊断，排查问题并将排查结果显示在显示器中。工作人员根据显示结果组织维修人员对设备进行维修，从而保证在短时间内使电气设备得以正常运行，减小设备故障对电气工程施工进度的影响。
2.3 模糊逻辑控制
英国大学发明了模糊控制器并开始在电气工程中使用，实现电气化设备的自动化控制，代替原有的传统PID控制器。模糊控制器往往应用于数字动态触动系统中。现今模糊逻辑控制应用分为M型与S型两种。上述两种模糊逻辑控制在具体的应用过程中，M型控制器是唯一可以实施调速控制的控制器。无论是M型还是S型控制器，其本身具有规则库。控制器的规则库被人们统称为if then模糊规则集。模糊集分G与H，其中if为G，Y为H，那么此时可得W=（fX，Y）。按照该运行规则运行的控制器便是S型控制器。推理机、非模糊化以及模糊化等安装部件则是M型控制器的重要组成部分。其中推理机是M型控制器中必不可少的部分，当模糊控制出现在设备管理过程中时，推理机便会根据当前状况进行判断处理。上述两种控制器的知识库有两部分，分别为语言控制的规则库和数据库。规则库本身具有拓宽方式，工作人员在建模过程中运用模糊控制器中的推理机，同时借助神经网络中的推理机实施操作，以便对电气设备进行有效控制。如模糊控制在DC/DC变换器中的应用（如图2所示）。模糊化具有多种不同的表现形式，可以使工作人员有效地测量、量化以及模糊化变量。模糊逻辑在电气工程自动化中的运用与操作能够促进我国电气工程行业的发展与进步。
3 结语
电力工程施工企业应积极将智能化技术引入电气工程的施工活动中，实现电气设备的自动化控制，从而提高电力工程施工企业的工程质量和生产效率，为我国电力工程的施工企业节省了大量的人力资源，对企业发展产生了积极的影响。企业运用智能化技术解决了部分企业人才短缺的状况，企业可以将多余人员抽调到更为适合的岗位，为企业节省了成本，间接增加了企业的经济效益，提高了企业的竞争实力，使得企业能够在严酷的市场竞争中存活下来，并得到长久的发展。
参考文献
[1] 张桂昌.探究当前智能化技术在电气工程自动化控制中的运用[J].通讯世界，2015，（10）.
[2] 任军.智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用探析[J].电子技术与软件工程，2014，（15）.
[3] 孙强.分析在电气工程自动化控制中智能化技术的应用价值[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013，（16）.
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