多智能體環(huán)境下的船舶機電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計

劉波

摘?要：針對國內(nèi)和國際的船舶機電控制系統(tǒng)仿真平臺技術(shù)和建模技術(shù)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(tǒng)的控制下，對船舶機電控制系統(tǒng)進行設計，對該機電控制系統(tǒng)的從硬件選型、應用軟件生成以及系統(tǒng)運行進行分析。實驗表明：該控制系統(tǒng)能有效提高機電系統(tǒng)工作效率，較普通控制系統(tǒng)縮短運行周期50%以上，失誤率及錯誤工作狀態(tài)出現(xiàn)率下降63%，并具有良好的適配性和使用壽命。

關(guān)鍵詞：智能體;機電控制;系統(tǒng)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(shù)也在不斷發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)形成了一種綜合性的技術(shù)，其中涉及到信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和伺服傳動技術(shù)等。[1]而對于當前船舶機電控制系統(tǒng)相對落后及諸多不足的情況，多智能體環(huán)境下開發(fā)的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)機電控制系統(tǒng)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(fā)展都具有重要的作用。

1 船舶機電系統(tǒng)控制系統(tǒng)硬件設計

船舶機電控制系統(tǒng)硬件設計主要包括：可編程程序控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集和儲存器、單片微機（MCU）。其中，PLC和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是船舶機電控制系統(tǒng)設計的最關(guān)鍵部分。

在船舶機電控制系統(tǒng)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(fā)生故障時，可以實現(xiàn)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(tǒng)中更換為我國研發(fā)的智能模塊PLC控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)順序化控制和過程化控制的相互結(jié)合，確保船舶機電控制系統(tǒng)在整個工作流程中能夠全面控制。

2 船舶機電系統(tǒng)控制系統(tǒng)軟件設計

船舶機電控制系統(tǒng)軟件設計主要包括控制程序設計和數(shù)據(jù)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(jié)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(zhuǎn)矩平衡及穩(wěn)定運行發(fā)揮作用。節(jié)能子程序主要功能為調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)速度、數(shù)據(jù)處理、電氣元件開關(guān)提供保障。

3 仿真實驗

為了驗證提出的船舶機電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計的有效性，對統(tǒng)船舶機電控制系統(tǒng)（1號）與多智能體環(huán)境下的船舶機電控制系統(tǒng)（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(tǒng)機電控制系統(tǒng)作為對照組，多智能體環(huán)境改進機電控制系統(tǒng)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(huán)境（室溫室壓）和效率（額定功率）下運行，以采集儀顯示系統(tǒng)電力不足和采集數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的循環(huán)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(shù)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(jié)果的平均值，我們得到以下的實驗結(jié)果，如表2所示。

通過上述仿真實驗結(jié)果，對比后可得出以下結(jié)論：

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

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

4 結(jié)論

本文提出的多智能體環(huán)境下的船舶機電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計，能夠改善傳統(tǒng)機電控制系統(tǒng)的高能耗、高錯誤率的缺點，本著更智能化和高效化、節(jié)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(tǒng)的更優(yōu)化設計提供理論依據(jù)。

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(tǒng)設計與測試[J].傳感器與微系統(tǒng)，2019，38（1）.

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