浅谈智能控制在生活中的应用

2022-03-30 08:59
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浅谈智能控制在生活中的应用

摘 要:智能控制是自动控制发展的高级阶段,是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成,是一门新的交叉前沿学科。从广义上讲,智能控制是研究对复杂的不确定性被控对象(过程)采用人工智能的方法有效地克服系统的不确定性,使系统从无序到期望的有序状态转移的方法及其规律。

关键词:人工智能;控制;专家;监控

中图分类号:TP29 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)029(C)-0208-01

一、智能控制在各行各业的应用

1、工业过程中的智能控制

生产过程的智能控制主要包括两个方面:局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计,例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等。研究热点是智能PID控制器,因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势,且可用于控制一些非线性的复杂对象。

2、机械制造中的智能控制

在现代先进制造系统中,需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况,人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业,它利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。

3、电力电子学研究领域中的智能控制

电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。遗传算法是一种先进的优化算法,采用此方法来对电器设备的设计进行优化,可以降低成本,缩短计算时间,提高产品设计的效率和质量。

二、生活中的智能监控开发实例

智能监控归纳起来,无外乎以下两个层面:一是从图像中获得更多的信息,实现系统的预警功能;一是系统具有更高的友好性和可操作性,适应日益增大的系统规模。两者的实质都是要改变传统视频监控系统对图像信息的处理方式。确实图像识别技术在安防系统中应用前景是非常广阔的,安防系统智能化的一个主要方向。目前,它们的应用主要有两种方式:

1、验证:是把当事人的身份与正在发生的行为联系在一起,确认其合法性。这是安全防范系统的典型应用,把人的生物特征视作一把钥匙或一张卡。验证系统因可对特征的输入加以更多的控制,系统的可靠性和稳定性好,也相对成熟,已广泛地应用于出入管理系统中。它的基本工作方式是把特征输入装置读取的特征与系统存储的有限量的特征样本(这些样本代表了一定的授权)进行比对,来确定请求合法性。通常系统的存储样本的数量不是很多,现场特征输入的条件又可以加以控制,所以,系统的识别率很高(误识率和误拒率很低)。由于生物特征来自人自身,不需要进行同一认证,具有极高的安全性,因此、适用于高安全性要求的场所。

2、识别:对输入特征与存储在数据库中的大量的参考进行比对,来确定目标的身份。这样的系统首先要建立一个海量的基础样本数据库,如各城市人口的指纹库等。对于人脸等生物特征,要求输入的环境与建库的环境具有足够的相关性,以保证输入特征与样本特征的可比性。所以,建立一个稍加控制的环境,以排除或限制影响特征采集不真实(失真、不完整、伪装)的各种因素是系统应用的必要条件。如边防检查系统设立专门的人员通道来采集出入境人员的面部特征;机场安检信息系统在验征台处摄取旅客的面部图像。

三、智能监控关键技术

实现智能监控,各厂家提出了不同的技术方案,但关键点都集中于图像内容分析技术。这是正确的方向,可以说图像内容分析技术的发展过程就是智能监控的发展过程。智能监控的实现必须有图像内容分析技术的突破作为支撑。智能监控技术的发展过程或图像内容分析技术的研究可分为以下几个阶段:

1、将(运动)目标从视频图像中分离出来。这是体现图像技术的优势,实现目标探测的前题。传统的视频(运动)探测其实是亮度探测,并没有发挥图像技术的特点。确定图像中是否有探测目标(人、物等),并将目标从背景图像中分离出来是图像内容分析的首要任务,进而对目标分类、统计、关联。判断图像中有无目标、目标的复合或离散是图像过滤的基础。

2、对目标进行行为分析,判定其运动的方向、方式,并能发现和告警异常的行为;产生目标的运动轨迹,并能进行目标的自动跟踪。实现运动目标的跟踪是很难的事,它要求系统能分析、预测目标的运动轨迹,并能实时地作出修正。同时,由于运动过程与伺服机构间传递函数的非线性,伺服系统也是很复杂的。

3、在复杂环境下实现目标的分离、行为分析和运动跟踪,特别是实现多目标的跟踪。

上述两点目前已有产品和应用,但基本上在简单环境下,针对少数目标的情况。在复杂环境(既通常的视频监控环境)下实现这些功能,是图像内容分析技术具有真正应用价值的关键。同时、解决多个图像的综合分析,图像间目标的关联,目标跟踪的连续。这都是市场迫切需要,目前还没有解决的问题。

这个过程是逐步发展、与时俱进的,没有终极的结果。实现智能监控的目标,要经过不断的技术积累,特别是核心技术的突破,它需要一个过程,不可能一蹴而就,认为监控技术智能化已经实现的观点是不确切的。

作者单位:湖北省咸宁职业技术学院网络中心

参考文献:

[1]王建国,丁祖军.《智能控制》课程教学改革探讨《科技信息》,2009年第36期.

[2]郭广颂,苏艳苹.“智能控制”课程教学内容探讨《管理工程师》,2010年,第1期.

[3]安宁,邱玮炜,戚.智能控制综述.《技术与市场》,2010年,第5期.

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