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    智能傳感器采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)(bbbbbded system)，將CPU、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器和輸入、輸出功能集成在一塊芯片上，傳感器信號(hào)可以直接以數(shù)字量形式輸出，使信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換工作從計(jì)算機(jī)端下移到現(xiàn)場(chǎng)端，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代智能儀表的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是除了象傳統(tǒng)傳感器一樣輸出被測(cè)信號(hào)量外，還能給出傳感器自身的狀況信息，使得系統(tǒng)控制人員能隨時(shí)掌握系統(tǒng)中各傳感器的運(yùn)行現(xiàn)狀和維修、更換傳感器的時(shí)間，為整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。智能傳感器的第三個(gè)強(qiáng)有力功能是自帶控制功能，許多簡(jiǎn)單的控制算法(如PID控制)可以直接由智能傳感器完成，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

    智能傳感器與傳統(tǒng)的傳感器有著本質(zhì)的區(qū)別，它是一個(gè)以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)，以CPU為處理核心，以數(shù)字通信為變送方式的傳感器和變送器的統(tǒng)一體。這種傳感器比普通的智能傳感器又增加了數(shù)字通信功能，或者說(shuō)它是面向網(wǎng)絡(luò)的，具有聯(lián)網(wǎng)功能?？偩€式智能傳感器是新一代的信息采集裝置，每個(gè)這樣的傳感器都是智能化網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各自決定系統(tǒng)的運(yùn)行而不需求助于中央控制器的控制。在這種全分布式系統(tǒng)中，測(cè)控點(diǎn)的模件面向網(wǎng)絡(luò)，用軟件規(guī)定系統(tǒng)的行為，而不求助于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的聯(lián)接，不需要復(fù)雜聯(lián)線，可以即插即用，實(shí)際上這種系統(tǒng)是多個(gè)智能傳感器與智能執(zhí)行器的集成。這種系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)具有良好的交互性，因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以是組態(tài)結(jié)點(diǎn)的控制器，所以具有按照意愿的組態(tài)能力，且系統(tǒng)的建立和擴(kuò)展簡(jiǎn)單易行。

    因此，現(xiàn)代智能傳感器和執(zhí)行器的行為更多地表現(xiàn)得象一個(gè)agent。在人工智能領(lǐng)域中，用agent表示具有一定智能的實(shí)體以區(qū)別于一般的實(shí)體（bbbbbb）。它可以是物理實(shí)體或抽象實(shí)體，可以進(jìn)行推理決策和問(wèn)題求解，是一種具有智能的邏輯單元。用agent可以建立一些系統(tǒng)的控制模型，基于agent的模型是一種擬人化的模型，因而可以將控制系統(tǒng)中人的行為和其它控制單元的行為統(tǒng)一起來(lái)，提供一種統(tǒng)一的描述方法。在分布式人工智能中，agent之間通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，agent做為網(wǎng)絡(luò)上的智能結(jié)點(diǎn)，構(gòu)成分布式多agent系統(tǒng)。多agent系統(tǒng)(MAS)具有適應(yīng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)自組織能力，因而在許多領(lǐng)域受到重視。在客觀世界中，由于知識(shí)和活動(dòng)本質(zhì)上是分布的，使得DAI（distributed artificial inbbbligence）具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，同時(shí)，在邏輯上、語(yǔ)義上、時(shí)間上、空間上的分布使得DAI系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，而且它還具有高效率、高可靠性和低成本的特點(diǎn)，這形成了DAI與工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合的強(qiáng)大動(dòng)力。同時(shí)，DAI也提供了一種研究開(kāi)放式系統(tǒng)的途徑。隨著DAI理論在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，agent的含義也得到了擴(kuò)展和延伸。在一些環(huán)境中agent表示具有封閉功能、能自主決策的功能實(shí)體，被稱為“自主體”；在另一些環(huán)境中，agent的作用與其原來(lái)的詞義相同，只是代表功能實(shí)體處理一切外部事務(wù)，根據(jù)功能實(shí)體（當(dāng)事者）的運(yùn)行情況負(fù)責(zé)對(duì)外的合作、協(xié)調(diào)，這種agent被稱為“代理”。無(wú)論作為“自主體”還是“代理”，agent都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)相互傳遞消息進(jìn)行工作，由于agent的擬人化的特征，agent的通信語(yǔ)言也比較接近自然語(yǔ)言。

    控制子系統(tǒng)的智能化為系統(tǒng)工作的協(xié)同化創(chuàng)造了條件。

    6、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作

    控制子系統(tǒng)的智能性和它們之間的協(xié)同工作，使我們認(rèn)識(shí)到在傳感器和執(zhí)行器已具備簡(jiǎn)單智能的前提下，系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵在于如何提高各單元間的協(xié)同性。

    協(xié)同技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興課題，與之相關(guān)的學(xué)科通常被稱為計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作(Computer Supported Cooperative Work ，簡(jiǎn)稱 CSCW) 或群件。群件(Groupware)是指利用計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)為群體提供支持，并使之可協(xié)同工作的系統(tǒng)。關(guān)于群件的理論、技術(shù)、方法和應(yīng)用等相關(guān)研究是計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作研究范疇。“協(xié)同”概念既是CSCW應(yīng)用的重要特征也是CSCW應(yīng)用與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要區(qū)別所在。所以協(xié)同問(wèn)題是CSCW核心課題。

    在CSCW系統(tǒng)中，事務(wù)處理的主體是agent。這些agent可以是自動(dòng)機(jī)器，也可以是人、組織、人—機(jī)系統(tǒng)（包括各種計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)）。在分布式控制系統(tǒng)中，agent就是智能傳感器和智能執(zhí)行器以及與技術(shù)管理、控制、維護(hù)有關(guān)的人員和控制設(shè)備。將它們變成自治單元agent一方面要豐富和完善子系統(tǒng)本身的問(wèn)題求解能力，另一方面要增強(qiáng)子系統(tǒng)與外界環(huán)境保持協(xié)調(diào)一致的能力。一個(gè)有效的方法是為各子系統(tǒng)增加一些功能，如自主決策功能、通信功能、局部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、全局?jǐn)?shù)據(jù)訪問(wèn)功能等，使子系統(tǒng)能自主決策，同時(shí)又能與其它子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。通過(guò)這種方法，可以將控制系統(tǒng)由原來(lái)的遞階控制，緊密耦合的方式轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮Ⅰ詈系姆绞?，從而提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和容錯(cuò)性。

    智能控制網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)點(diǎn)在行為上是自治的，功能上是完整的，各結(jié)點(diǎn)相互平等，不存在嚴(yán)格的相互依賴關(guān)系，但它們之間可以相互傳遞消息，不同的消息類(lèi)型、不同的內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致消息接受者不同的響應(yīng)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)其所能發(fā)出的消息和所能接收的消息都需要預(yù)先定義，每個(gè)結(jié)點(diǎn)的agent負(fù)責(zé)對(duì)消息進(jìn)行識(shí)別、解釋和處理。網(wǎng)絡(luò)上的消息都進(jìn)行編碼，每條消息擁有唯一的ID號(hào)，消息按作用分類(lèi)，消息的種類(lèi)和數(shù)量都允許擴(kuò)展。消息的傳遞按需要可采用廣播方式和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。消息的形式有兩類(lèi)：一類(lèi)是通知消息，另一類(lèi)是查詢消息。通知消息主動(dòng)告知接收者某些信息，如最新任務(wù)消息，包括任務(wù)的類(lèi)型、復(fù)雜程度、交貨期要求、質(zhì)量要求等信息；查詢消息是消息發(fā)送者要得到別的結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息。

    由于智能agent具有自治的特點(diǎn)，它擁有自己的局部數(shù)據(jù)庫(kù)、局部知識(shí)庫(kù)和模型庫(kù)，當(dāng)它需要外部數(shù)據(jù)時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行查詢。每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)組件起著局部控制的作用，對(duì)結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行進(jìn)行規(guī)劃。正因?yàn)槠渚植靠刂频奶攸c(diǎn)，控制優(yōu)化的目標(biāo)是以其本身利益為主的，其決策的依據(jù)一方面是領(lǐng)域知識(shí)，另一方面是網(wǎng)絡(luò)上的信息，在由多個(gè)結(jié)點(diǎn)合作完成同一任務(wù)的情況下，往往完全的局部控制不能達(dá)到最優(yōu)效果，需要提供一種協(xié)調(diào)機(jī)制。完全的局部控制和完全的全局控制都不能使系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。在智能制造系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的各結(jié)點(diǎn)分布自治，同時(shí)也相互協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)者是動(dòng)態(tài)的，不是事先指定的，根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)的分配動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生協(xié)調(diào)者，協(xié)調(diào)的方法是傳遞不同內(nèi)容的消息，通過(guò)談判協(xié)商來(lái)達(dá)到協(xié)調(diào)的目的。同時(shí)，還可以在智能制造網(wǎng)絡(luò)上增加具有特殊功能的結(jié)點(diǎn)，起監(jiān)視作用，這可視系統(tǒng)功能的需求而定。監(jiān)視結(jié)點(diǎn)不能直接控制所監(jiān)視的結(jié)點(diǎn)的行為，監(jiān)視和協(xié)調(diào)仍然采用消息傳遞的方法，這是智能制造系統(tǒng)的控制模式，通過(guò)這樣的模式，網(wǎng)絡(luò)上各結(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)盡管不同，而網(wǎng)絡(luò)接口基本相似。

    基于agent的智能控制系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)：賦予系統(tǒng)各組成實(shí)體或子系統(tǒng)以較大的自主權(quán)，使其形成智能自主體，以智能結(jié)點(diǎn)的形式用計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，各結(jié)點(diǎn)在邏輯上是平等的（相互之間沒(méi)有直接控制的關(guān)系），在物理上是分散的，在功能上是獨(dú)立的，各結(jié)點(diǎn)之間是一種松散耦合的關(guān)系，結(jié)點(diǎn)間通過(guò)傳遞消息相互聯(lián)系，在共同的通信語(yǔ)言基礎(chǔ)上相互協(xié)調(diào)合作，共同完成任務(wù)。智能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。

圖8 智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    7、總結(jié)

    本文詳細(xì)分析介紹了智能分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展和面臨的問(wèn)題，在傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，參考CSCW、ICMMS，提出了一個(gè)基于多agent的分布式智能控制系統(tǒng)框架。利用分布式人工智能原理，建立一種沒(méi)有中心控制器的智能控制環(huán)境，控制系統(tǒng)中的各功能子系統(tǒng)通過(guò)智能agent連接到智能控制網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)消息機(jī)制進(jìn)行交流，使得信息、知識(shí)、控制設(shè)備以及人的智能都成為網(wǎng)絡(luò)上的共享資源。這種結(jié)構(gòu)符合了子系統(tǒng)的智能化和系統(tǒng)控制的協(xié)同化兩大趨勢(shì)。