基于Agent的智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能控制系統(tǒng)是一個能以人類專家水平完成專門任務(wù)的智能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是伴隨計(jì)算機(jī)研究、應(yīng)用日益發(fā)展的，通過模仿人類專家應(yīng)用其知識與經(jīng)驗(yàn)的方法解決控制問題。在運(yùn)用智能控制系統(tǒng)時，一般有多個控制參數(shù)，因此在做出控制決策時需要進(jìn)行決策分析，從而確定控制方法。所以有必要在智能控制系統(tǒng)中融入決策分析的相關(guān)技術(shù)和方法，使控制決策更科學(xué)、合理。
Agent技術(shù)是分布式人工智能的一個概念。Agent是在一定環(huán)境下能獨(dú)立自主運(yùn)行的實(shí)體，它具有智能，有自己的知識；它具有學(xué)習(xí)功能，能夠感知環(huán)境，并對環(huán)境的變化做出反應(yīng)；多Agent實(shí)現(xiàn)了知識的分布，能夠相互合作，共同完成任務(wù)。隨著人工智能的發(fā)展，Agent技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，把Agent技術(shù)引入工業(yè)控制是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
在以往有關(guān)基于Agent的控制系統(tǒng)研究中，解決Agent合作問題都是將合作協(xié)議嵌入Agent內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)的。這樣缺乏必要的靈活性，而且沒有考慮復(fù)雜控制任務(wù)不能由單個Agent完成的問題。
綜上所述，有必要研究在智能控制系統(tǒng)中引入基于Agent的人工智能和決策分析技術(shù)，以提高控制決策的智能性、靈活性，使控制結(jié)果更準(zhǔn)確。這里設(shè)計(jì)了一個基于Agent的控制系統(tǒng)模型，并以此模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了鍋爐智能控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)由多個Agent組成，如圖1所示。系統(tǒng)包括中心Agent、信息Agent、交互Agent、分析Agent、平衡Agent和控制Agent等，它們各自功能不同，通過相互合作共同完成控制決策任務(wù)。

1)中心Agent 中心Agent是系統(tǒng)的核心部分，其他Agent加人系統(tǒng)都必須向它注冊，它負(fù)責(zé)其他Agent的增加、刪除和變更，并提供總體控制及協(xié)調(diào)功能，關(guān)系到各Agent能否成功地共享資源和合作。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括協(xié)調(diào)模塊、注冊模塊、通信模塊和全局字典。其中協(xié)調(diào)模塊接受各Agent提交的請求，若是資源請求，協(xié)調(diào)模塊通過檢索全局字典提供一系列知識資源；若為問題，則通過查詢注冊模塊的信息以及全局字典提供的合作策略，確定參與控制問題決策的Agent小組，并向各控制決策Agent發(fā)出邀請，同時維護(hù)合作小組的協(xié)同環(huán)境，保證該小組的協(xié)同質(zhì)量。注冊模塊管理其他Agent的注冊、撤消和維護(hù)。全局字典立足全局把握各Agent的資源，它存儲了各Agent的知識資源的概要信息、合作協(xié)議、合作策略。通信模塊負(fù)責(zé)與Agent的通信。
2)交互Agent 交互Agent是由人和計(jì)算機(jī)通過人機(jī)界面組成的一個有機(jī)的整體。交互Agent接受控制任務(wù)，通過通信傳遞給中心Agent，并輸出控制決策結(jié)果。交互Agent建立后，首先要在控制專家的指導(dǎo)下集中學(xué)習(xí)，掌握控制專家處理問題的方法和知識，之后在與專家的交互過程中不斷學(xué)習(xí)總結(jié)。
3)信息Agent信息Agent負(fù)責(zé)信息收集、信息檢索和信息處理，為系統(tǒng)中其他Agent提供執(zhí)行任務(wù)所必需的數(shù)據(jù)和資料，根據(jù)環(huán)境的變化不斷調(diào)整工作策略，盡可能收集有用的信息。
4)平衡Agent 平衡Agent負(fù)責(zé)系統(tǒng)中其他Agent的負(fù)載平衡處理。它體現(xiàn)了Agent可以克隆的特性，克隆是流Agent追求效率和并發(fā)執(zhí)行而對其自身的復(fù)制行為。它能在網(wǎng)絡(luò)中自由移動，通過與服務(wù)設(shè)施和其他Agent相互合作來完成全局性目標(biāo)。當(dāng)某些Agent負(fù)載不均衡時，它負(fù)責(zé)將負(fù)載過重的Agent的任務(wù)轉(zhuǎn)移到負(fù)載較輕的Agent上處理，最后把結(jié)果傳回原來的Agent上。該智能體能夠選擇何時、何地移動，在移動時可以在某一位置根據(jù)要求掛起運(yùn)行，然后轉(zhuǎn)移到另一臺計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
5)分析Agent 當(dāng)需要對控制決策結(jié)果進(jìn)行分析時，就由該Agent完成分析工作，做出各種分析。
6)控制Agent 控制Agentl，…，Agentn承擔(dān)具體的控制決策任務(wù)，數(shù)量不定。每個控制Agent具有交互能力且擁有一定控制決策資源，對應(yīng)不同的決策模型。當(dāng)問題比較復(fù)雜時，單個控制Agent不能獨(dú)立完成控制決策，可向中心Agent請求其他控制Agent幫助，由多個控制Agent共同完成控制決任務(wù)。
在整個系統(tǒng)中，除控制Agent外，Agent的數(shù)量、功能和責(zé)任都是確定的。各個Agent都有自己的使命，它們的能力和知識由設(shè)計(jì)者事先分配，它們何時采用何能力由接收的消息和心智狀態(tài)決定。

2 系統(tǒng)的工作過程
系統(tǒng)提供決策分析是系統(tǒng)內(nèi)多個Agent按照一定的時序關(guān)系對信息進(jìn)行加工的過程。整個系統(tǒng)的工作過程如下：
1)將控制決策問題送至交互Agent，交互Agent接受任務(wù)后，配合中心Agent將其分解成小的控制決策任務(wù)。
2)中心Agent查詢各控制Agent的能力，并與控制任務(wù)相匹配，找到有能力解決此任務(wù)的控制Agent。如果只有一個控制Agent符合要求，那么就將任務(wù)分配給它；如果有多個控制Agent符合要求，就將任務(wù)分配給優(yōu)先權(quán)最高的控制Agent；如果沒有符合要求的控制Agent，那么交互Agent將重新分解控制任務(wù)。