基于多智能體技術(shù)的HEV組網(wǎng)技術(shù)*

尹忠杰 牛禮民 何遠(yuǎn)洋 詹軍 楊強(qiáng)（安徽工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院）

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV）具有高性能、低能耗和低污染的特點(diǎn)以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面的綜合優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)今最具實(shí)際開(kāi)發(fā)意義的新型清潔汽車(chē)[1]。它采用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，通過(guò)熱能和電力2套系統(tǒng)開(kāi)動(dòng)汽車(chē)，達(dá)到節(jié)省燃料和降低排氣污染的目的，具有排量小、速度高和續(xù)駛里程長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)[2]。要想實(shí)現(xiàn)提高整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性，改善動(dòng)力性，降低排放的目標(biāo)，則需要汽車(chē)根據(jù)不同的工況實(shí)現(xiàn)汽車(chē)內(nèi)各動(dòng)力源的智能協(xié)作。多智能體技術(shù)的應(yīng)用，可很好地實(shí)現(xiàn)智能協(xié)作，從而適應(yīng)各種復(fù)雜的工況，多智能體間的組網(wǎng)交互問(wèn)題成為不可避免的研究熱點(diǎn)。文章對(duì)客戶(hù)端智能體（傳動(dòng)系）和服務(wù)器端智能體（發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)）進(jìn)行建模，基于Visual Basic 6.0環(huán)境建立可視化交互界面，從而實(shí)現(xiàn)基于多智能體技術(shù)的HEV組網(wǎng)技術(shù)仿真研究。

1 多智能體仿真平臺(tái)的構(gòu)建

多智能體系統(tǒng)（MAS）是由多個(gè)彼此間存在著協(xié)商、協(xié)調(diào)和通信等關(guān)系的智能體組成的系統(tǒng)[3]，其中每個(gè)智能體是一個(gè)物理的或抽象的實(shí)體，能作用于自身和環(huán)境,并與其他智能體通訊[4]。多智能體技術(shù)是人工智能技術(shù)的一次質(zhì)的飛躍，該系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)一組智能體的行為（知識(shí)、目標(biāo)、方法和規(guī)劃），以協(xié)同地完成一個(gè)任務(wù)或求解問(wèn)題[5]。由于其具有較強(qiáng)的分布性、魯棒性和協(xié)調(diào)性[6]，已經(jīng)成為分布式人工智能研究的一個(gè)重要分支，并在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[7]。

因此，文章擬將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力輸出裝置和傳動(dòng)系等動(dòng)力耦合裝置進(jìn)行單智能體建模，如圖1所示，通過(guò)組建局域網(wǎng)將各個(gè)單智能體之間聯(lián)系起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)基于多智能體技術(shù)的HEV組網(wǎng)技術(shù)仿真研究。

1.1 與數(shù)據(jù)表格的連接

服務(wù)器端智能體（發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)）產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要及時(shí)保存，而客戶(hù)端智能體（傳動(dòng)系）需要將接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)查閱數(shù)據(jù)表格進(jìn)行反饋。而在數(shù)據(jù)表格軟件中，Excel具有可視化強(qiáng)的特點(diǎn)，可以作為服務(wù)器端和客戶(hù)端的數(shù)據(jù)載體。但是由于Visual Basic 6.0與Excel是2款不同的軟件，所以首先需要實(shí)現(xiàn)Visual Basic 6.0與Excel表格之間的連接。

Visual Basic 6.0的一大功能就是可以通過(guò)勾選“工程”→“引用”中的選項(xiàng)與安裝在電腦里的其他程序相關(guān)聯(lián)。勾選其中的“Microsoft Excel 15.0 Object Library”選項(xiàng)，就可以引用Excel類(lèi)型庫(kù)。此外，還需要在通用聲明端將其賦給自己定義的變量，以便于在程序中使用：

Dim xlApp As Excel.Application‘定義xlApp為Excel對(duì)象

Dim xlBook As Excel.Workbook‘定義 xlBook為Excel工作簿

Dim xlSheet As Excel.Worksheet‘定義 xlSheet為Excel工作表。

1.2 服務(wù)器端智能體建模

服務(wù)器端智能體建模需要實(shí)現(xiàn)將智能體實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、存儲(chǔ)和發(fā)送的功能。該多智能體仿真平臺(tái)主要有發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)2個(gè)智能體作為服務(wù)器端，以發(fā)動(dòng)機(jī)智能體為例，介紹如何在Visual Basic 6.0中實(shí)現(xiàn)其建模：

發(fā)動(dòng)機(jī)智能體的參數(shù)主要為轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度。首先，需要定義2個(gè)變量來(lái)存放即將導(dǎo)入進(jìn)來(lái)的轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度：

DimZhuanSuAsInteger‘定義ZhuanSu為整型變量

DimETCAs Single‘定義ETC為單精度型變量

在服務(wù)器端窗口創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)簽lblinfo，對(duì)于導(dǎo)入了以后的轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度數(shù)據(jù)，可以在這個(gè)標(biāo)簽上顯示出來(lái)，如圖2所示，方便用戶(hù)了解實(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況：

lblinfo.Caption="發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為："&ZhuanSu&"r/min"&Visual Basic 6.0CrLf&"ETC開(kāi)度為："&ETC&"V"&Visual Basic 6.0CrLf

接下來(lái)，先打開(kāi)待存放數(shù)據(jù)的Excel表格：

Set xlApp=CreateObject("Excel.Application")‘創(chuàng)建Excel對(duì)象

Set xlBook=lApp.Workbooks.Open(App.Path&"發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度表.xls")‘打開(kāi)創(chuàng)建的Excel工作薄文件

xlApp.Visible=True‘設(shè)置Excel對(duì)象可見(jiàn)

Set xlSheet=xlBook.Worksheets("Sheet1")‘設(shè)置sheet1為當(dāng)前工作表

打開(kāi)工作表后，就開(kāi)始向里面寫(xiě)入數(shù)據(jù)。如果是第1次保存數(shù)據(jù)，需要向表格中添加表頭，否則就在上一次保存的數(shù)據(jù)后一行追加寫(xiě)入。此外，為了表格美觀整齊，在寫(xiě)入數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以調(diào)整其對(duì)齊格式，統(tǒng)一保留小數(shù)位數(shù)，為表格加上邊框，自動(dòng)適應(yīng)列寬：

If xlSheet.Cells(i,1)=""Then‘判斷是否第一次保存數(shù)據(jù)

If i=2 Then xlSheet.Cells(2,1)="時(shí)間"‘創(chuàng)建時(shí)間表頭

xlSheet.Cells(2,2)="發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）"‘創(chuàng)建轉(zhuǎn)速表頭

xlSheet.Cells(2,3)="ETC開(kāi)度（V）"‘創(chuàng)建 ETC開(kāi)度表頭

Else

xlSheet.Cells(i,1)=Date&""&Time‘寫(xiě)入時(shí)間

xlSheet.Cells(i,2)=ZhuanSu‘寫(xiě)入轉(zhuǎn)速

xlSheet.Cells(i,3)=ETC‘寫(xiě)入ETC開(kāi)度

For j=2 Toi

xlSheet.Cells(j,3).NumberFormatLocal="0.0"‘ETC開(kāi)度統(tǒng)一保留小數(shù)一位

xlSheet.Cells(m,n).HorizontalAlignment=xlCenter‘所有表格水平居中對(duì)齊

xlSheet.Cells(m,n).VerticalAlignment=xlCenter‘所有表格豎直居中對(duì)齊

xlSheet.Cells(m,n).Borders.LineStyle=1‘為表格加上邊框

xlSheet.Cells.EntireColumn.AutoFit‘自動(dòng)適應(yīng)列寬。

將數(shù)據(jù)寫(xiě)入以后，保存Excel文件并將Excel文件關(guān)閉，同時(shí)結(jié)束Excel對(duì)象的使用：

xlBook.Save‘保存工作簿

xlBook.Close‘關(guān)閉工作薄

xlApp.Quit‘結(jié)束 Excel對(duì)象

最終生成的Excel表格，如圖3所示。

服務(wù)器端通過(guò)winsock控件的senddata方法將轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度發(fā)送給客戶(hù)端，并且在其可視化窗口中的“聊天記錄”中顯示，便于用戶(hù)查看，如圖4所示。

1.3 客戶(hù)端智能體建模

客戶(hù)端智能體從服務(wù)器端智能體接收數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱一個(gè)由Map圖得出的數(shù)據(jù)表格，反饋給服務(wù)器端一個(gè)合適的數(shù)據(jù)并且實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器端進(jìn)行保存。以如何反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)智能體在一定轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度條件下合適的轉(zhuǎn)矩為例，介紹如何在Visual Basic 6.0中實(shí)現(xiàn)其建模：

客戶(hù)端智能體在接收數(shù)據(jù)之前，也同樣需要定義變量來(lái)存放服務(wù)器端發(fā)送過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度：

Dim ZhuanSu As Integer‘定義ZhuanSu為整型變量

DimETCAs Single‘定義ETC為單精度型變量

客戶(hù)端通過(guò)winsock控件的getdata方法接收服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且把它存放在臨時(shí)變量tempS里，在判斷發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)速還是ETC開(kāi)度之后，存儲(chǔ)在剛才定義好的變量里，并且通過(guò)與服務(wù)器端智能體建模類(lèi)似的方式，顯示在界面上，如圖5所示。

在接收到服務(wù)器端發(fā)送的轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度后，客戶(hù)端根據(jù)查詢(xún)它們與轉(zhuǎn)矩關(guān)系的表格，查詢(xún)到與此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和ETC開(kāi)度所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，存放在定義的ZhuanJu變量里，顯示在lblinfo標(biāo)簽上，如圖6所示，并且通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送回服務(wù)器端：

Dim ZhuanJu As Single‘定義ZhuanJu為單精度型變量

lblinfo.Caption=lblinfo.Caption&"發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為："&ZhuanJu&"N·m"&Visual Basic 6.0CrLf‘顯示轉(zhuǎn)矩

wskserver.SendData Str(ZhuanJu)‘發(fā)送轉(zhuǎn)矩

服務(wù)器端在收到轉(zhuǎn)矩之后，把其存在服務(wù)器端定義的ZhuanJu變量里，加到聊天記錄里面，顯示在lblinfo標(biāo)簽上，保存在另一個(gè)Excel工作表里，如圖7所示，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式與服務(wù)器端智能體建模時(shí)類(lèi)似，唯一的區(qū)別是增加一列接收到的轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)。

1.4 多智能體局域網(wǎng)組建

在單智能體建模完成后，需要組建多智能體局域網(wǎng)。此時(shí)需將工具欄→“部件”→“控件”中的“Microsoft Winsock Control 6.0”控件（簡(jiǎn)稱(chēng)winsock控件）添加到窗口，并且將其名稱(chēng)改為“wskclient”和“wskserver”。

通過(guò)按下客戶(hù)端的“連接”按鈕，客戶(hù)端首先向服務(wù)器端發(fā)起連接的需求：

DimIP As String‘定義IP為字符型變量

IP=InputBox("請(qǐng)輸入要連接的IP","輸入的IP",""‘輸入要連接的服務(wù)器的IP

wskclient.RemoteHost=IP‘設(shè)置通訊對(duì)方的IP

wskclient.RemotePort=1024‘設(shè)置通訊的端口號(hào)

wskclient.Connect‘向?qū)Ψ桨l(fā)出連接請(qǐng)求

然后在服務(wù)器端的wskserver的ConnectionRequest事件中接受客戶(hù)端的連接需求：

wskserver.Close‘關(guān)閉控件以防報(bào)錯(cuò)

wskserver.Accept requestID‘接收客戶(hù)端的連接請(qǐng)求

此時(shí)彈出對(duì)話(huà)框“組網(wǎng)成功！”，即完成了多智能體局域網(wǎng)的組建。

2 多智能體交互的仿真模擬

在完成對(duì)于服務(wù)器端智能體和客戶(hù)端智能體的建模之后，可以進(jìn)行模擬仿真，發(fā)動(dòng)機(jī)端和客戶(hù)端用戶(hù)界面，如圖8和圖9所示，從而實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車(chē)的研究。

3 結(jié)論

通過(guò)Visual Basic 6.0的平臺(tái)，生成了一款面向用戶(hù)的可視化軟件，該軟件建立了客戶(hù)端和服務(wù)器端智能體模型，通過(guò)仿真目前可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、ETC開(kāi)度參數(shù)的導(dǎo)入、顯示及保存，以及通過(guò)局域網(wǎng)連接獲得對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，制定出混合動(dòng)力汽車(chē)的一套智能控制策略，從而為混合動(dòng)力汽車(chē)的仿真研究提供了一種新的途徑。