多智能體環境下的船舶機電系統控制系統設計

劉波

摘?要：針對國內和國際的船舶機電控制系統仿真平臺技術和建模技術相對落后，以及存在實時性和仿真精度難以兼顧的缺陷。基于智能系統的控制下，對船舶機電控制系統進行設計，對該機電控制系統的從硬件選型、應用軟件生成以及系統運行進行分析。實驗表明：該控制系統能有效提高機電系統工作效率，較普通控制系統縮短運行周期50%以上，失誤率及錯誤工作狀態出現率下降63%，并具有良好的適配性和使用壽命。

關鍵詞：智能體;機電控制;系統設計;仿真實驗

中圖分類號：U664??文獻標識碼：A

隨著我國科技的不斷進步，船舶機電控制技術也在不斷發展，現已經形成了一種綜合性的技術，其中涉及到信息處理技術、自動控制技術和伺服傳動技術等。[1]而對于當前船舶機電控制系統相對落后及諸多不足的情況，多智能體環境下開發的控制系統可以實現機電控制系統設計的人性化、智能化和綠色化，對于促進機電控制甚至人類發展都具有重要的作用。

1 船舶機電系統控制系統硬件設計

船舶機電控制系統硬件設計主要包括：可編程程序控制器（PLC）、數據采集和儲存器、單片微機（MCU）。其中，PLC和數據采集系統是船舶機電控制系統設計的最關鍵部分。

在船舶機電控制系統硬件設施中，最主要的是可編程控制器（PLC），該裝置較普通的控制器相比，具有非常好的抗干擾性能，適用性強，在發生故障時，可以實現斷電保護及故障智能檢測。PLC裝置具有獨立編程器元件，編程過程操作簡單，學習時間短，成本較普通控制器低。在船舶機電控制系統中更換為我國研發的智能模塊PLC控制裝置，能夠實現順序化控制和過程化控制的相互結合，確保船舶機電控制系統在整個工作流程中能夠全面控制。

2 船舶機電系統控制系統軟件設計

船舶機電控制系統軟件設計主要包括控制程序設計和數據處理程序設計。控制程序設計主要包括啟動子程序、功率子程序及智能節能子程序組成。其中，啟動子程序主要功能有預警、減速器油泵裝置啟動、推進裝置啟動及電機啟動功能。功率子程序主要對變頻器功率、電機轉矩平衡及穩定運行發揮作用。節能子程序主要功能為調節運轉速度、數據處理、電氣元件開關提供保障。

3 仿真實驗

為了驗證提出的船舶機電系統控制系統設計的有效性，對統船舶機電控制系統（1號）與多智能體環境下的船舶機電控制系統（2號）的工作效率、運行速度及其他方面的性能進行比較，對二者進行了對比的仿真實驗。將傳統機電控制系統作為對照組，多智能體環境改進機電控制系統為實驗組，采用信號采集儀對二者的工作時間和效率進行測試，采集儀嚴格按照相同的工作環境（室溫室壓）和效率（額定功率）下運行，以采集儀顯示系統電力不足和采集數據大小為終止條件。

其次，應用采集儀測量在同一時間下采集同一數據的循環周期為對比，對二者工作效率進行實驗測試。采集時實驗組和對照組各參數保持一致，如表1所示。

在進行了多組對比仿真實驗后，取多組實驗結果的平均值，我們得到以下的實驗結果，如表2所示。

通過上述仿真實驗結果，對比后可得出以下結論：

（1）在多智能體環境下的船舶電氣控制系統能夠大大提高工作效率，相同工作環境下能夠增加循環次數50%以上，這與控制系統采用的可編程程序控制器（PLC）有關，PLC設備相較于傳統控制器能夠大幅度節省運算時間，減少計算量，從而實現更多的實驗循環。

（2）工作時間大幅増長，耗電量降低，實現了低能耗高運作的目標，這與多智能體環境下軟件設計中智能節能子程序密切相關。智能節能子程序能夠根據控制系統當前的運作狀態，判斷當前必須與非必須的運算程序，自動識別并終止無關運行和錯誤運行的指令。從而達到節約能源和減少錯誤率的作用。

4 結論

本文提出的多智能體環境下的船舶機電系統控制系統設計，能夠改善傳統機電控制系統的高能耗、高錯誤率的缺點，本著更智能化和高效化、節能化的目的，希望本文的研究能夠為多智能體下船舶機電控制系統的更優化設計提供理論依據。

參考文獻：

[1]叔晟竹，吳校生，王振瑜.基于FPGA的矢量信號分析系統設計與測試[J].傳感器與微系統，2019，38（1）.

[2]陳祀紅.機電控制系統自動控制技術與一體化設計[J].電子技術與軟件工程，2018（2）：138.