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基于Agent的智能控制系统的设计

电子设计工程 周光明?? 2010年09月06日 ?? 收藏0

  智能控制系统是一个能以人类专家水平完成专门任务的智能计算机控制系统,是伴随计算机研究、应用日益发展的,通过模仿人类专家应用其知识与经验的方法解决控制问题。在运用智能控制系统时,一般有多个控制参数,因此在做出控制决策时需要进行决策分析,从而确定控制方法。所以有必要在智能控制系统中融入决策分析的相关技术和方法,使控制决策更科学、合理。

  Agent技术是分布式人工智能的一个概念。Agent是在一定环境下能独立自主运行的实体,它具有智能,有自己的知识;它具有学习功能,能够感知环境,并对环境的变化做出反应;多Agent实现了知识的分布,能够相互合作,共同完成任务。随着人工智能的发展,Agent技术得到广泛应用,把Agent技术引入工业控制是当前的研究热点。

  在以往有关基于Agent的控制系统研究中,解决Agent合作问题都是将合作协议嵌入Agent内部来实现的。这样缺乏必要的灵活性,而且没有考虑复杂控制任务不能由单个Agent完成的问题。

  综上所述,有必要研究在智能控制系统中引入基于Agent的人工智能和决策分析技术,以提高控制决策的智能性、灵活性,使控制结果更准确。这里设计了一个基于Agent的控制系统模型,并以此模型为基础,实现了锅炉智能控制系统。

  1 系统结构

  整个系统由多个Agent组成,如图1所示。系统包括中心Agent、信息Agent、交互Agent、分析Agent、平衡Agent和控制Agent等,它们各自功能不同,通过相互合作共同完成控制决策任务。

系统结构

  1)中心Agent 中心Agent是系统的核心部分,其他Agent加人系统都必须向它注册,它负责其他Agent的增加、删除和变更,并提供总体控制及协调功能,关系到各 Agent能否成功地共享资源和合作。其内部结构主要包括协调模块、注册模块、通信模块和全局字典。其中协调模块接受各Agent提交的请求,若是资源请求,协调模块通过检索全局字典提供一系列知识资源;若为问题,则通过查询注册模块的信息以及全局字典提供的合作策略,确定参与控制问题决策的Agent小组,并向各控制决策Agent发出邀请,同时维护合作小组的协同环境,保证该小组的协同质量。注册模块管理其他Agent的注册、撤消和维护。全局字典立足全局把握各Agent的资源,它存储了各Agent的知识资源的概要信息、合作协议、合作策略。通信模块负责与Agent的通信。

  2)交互Agent 交互Agent是由人和计算机通过人机界面组成的一个有机的整体。交互Agent接受控制任务,通过通信传递给中心Agent,并输出控制决策结果。交互 Agent建立后,首先要在控制专家的指导下集中学习,掌握控制专家处理问题的方法和知识,之后在与专家的交互过程中不断学习总结。

  3)信息Agent信息Agent负责信息收集、信息检索和信息处理,为系统中其他Agent提供执行任务所必需的数据和资料,根据环境的变化不断调整工作策略,尽可能收集有用的信息。

  4)平衡Agent 平衡Agent负责系统中其他Agent的负载平衡处理。它体现了Agent可以克隆的特性,克隆是流Agent追求效率和并发执行而对其自身的复制行为。它能在网络中自由移动,通过与服务设施和其他Agent相互合作来完成全局性目标。当某些Agent负载不均衡时,它负责将负载过重的Agent的任务转移到负载较轻的Agent上处理,最后把结果传回原来的Agent上。该智能体能够选择何时、何地移动,在移动时可以在某一位置根据要求挂起运行,然后转移到另一台计算机上运行。

  5)分析Agent 当需要对控制决策结果进行分析时,就由该Agent完成分析工作,做出各种分析。

  6)控制Agent 控制Agentl,…,Agentn承担具体的控制决策任务,数量不定。每个控制Agent具有交互能力且拥有一定控制决策资源,对应不同的决策模型。当问题比较复杂时,单个控制Agent不能独立完成控制决策,可向中心Agent请求其他控制Agent帮助,由多个控制Agent共同完成控制决任务。
在整个系统中,除控制Agent外,Agent的数量、功能和责任都是确定的。各个Agent都有自己的使命,它们的能力和知识由设计者事先分配,它们何时采用何能力由接收的消息和心智状态决定。

  2 系统的工作过程

  系统提供决策分析是系统内多个Agent按照一定的时序关系对信息进行加工的过程。整个系统的工作过程如下:

  1)将控制决策问题送至交互Agent,交互Agent接受任务后,配合中心Agent将其分解成小的控制决策任务。


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