筑路机械机群智能化的多智能主体系统研究

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1、筑路机械机群智能化的多智能主体系统研究　　摘要：多智能主体技术是人工智能领域的最新成果之一，应用它来进行工程机械的机群智能化，可提高机群整体的智能化水平。将多智能主体技术应用于筑路工程机械机群，建立并深入探究了改工程机械机群的分层混杂体系结构，这种结构能以较低的成本实现很高的智能化程度，且具有灵活、易扩展等特点。　　关键词：多智能主体；筑路机械机群；研究　　　　1筑路机械机群智能化的多智能主体系统基础　　　　1.1筑路机械机群系统混杂分层结构　　与一般的多智能主体系统不同，在本文中，多智能主体系统被应用于工程机械机群的智能化，具体来说，是以高等级路面施工机群的智能化为研究

2、对象。　　高等级路面施工机群主要由以下5种机械设备组成：沥青拌合设备、摊铺机、振动压路机、装载机和自卸车。由于是路面施工，这些设备的工作环境以高噪声、高振动、受天气状况影响大等为特点。而且，结合现阶段工程实际，要尽量控制机群智能化所需成本，否则，将会降低施工企业对机群智能化改造的接受程度。　　当前的筑路工程中，主要靠人工指挥，机械由人工操作，存在着如下弊端：资源配置不够合理；施工信息交换量小，实时性差；易出现物料断流或积压（因为物料具有实效性，所以造成极大浪费）；能耗大，生产率低。　　当前的筑路工程中，主要靠人工指挥，机械由人工操作，存在着如下弊端：资源配置不够合理；施工

3、信息交换量小，实时性差；易出现物料断流或积压（因为物料具有实效性，所以造成极大浪费）；能耗大，生产率低。　　　　1.2机群系统中的多智能主体系统结构　　一般的，在多智能主体系统中，多采用分布式控制策略，即各个智能主体的区别在于完成不同的职能，相互之间并无控制关系。这样做的好处是系统最大地体现了分布式控制的优点，系统灵活性强，易扩展，鲁棒性强，可重用性好。缺点在于这样的系统史多地适用于纯软件环境，在应用于硬件实现的系统中时，会造成系统成本过高、设计过于复杂、系统反应速度较低。对于本文所研究的机群系统而言，为了降低系统的最终成本，系统面向筑路工程机械机群设计，采用了混杂分层式

4、的系统结构（如图1所示）。采用该结构的优点在于可以大大简化系统设计，将传统的中央控制与分布式控制结合起来，在提高系统灵活性的同时，保持系统的反应速度和不过于增加系统的复杂性。　　该系统中的智能主体可分为两类：一类是动作执行智能主体，即各单机智能主体；另一类是控制智能主体，包括中央智能控制主体及其他控制主体。　　　　该系统中，各智能化单机（包括智能化拌和机、摊铺机、压路机、自卸车等）构成了系统的底层。单机本身具有一定的智能和自主权，在一定范围内控制自身运行状态。同时，这些单机都要受上层智能控制主体的控制。上层智能控制主体可按照其职能划分为5个：中央控制智能主体，混合料拌和智

5、能主体，混合料运输智能主体，混合料摊铺智能主体和道路压实智能主体。中央主体处于最高层，有最大的权限，其他智能主体处于第二层，负责各自的专项工作，有相对的局部权限，这是与工程实际相对应的。中央控制智能主体负责监督、协调工程现场，综合现场的各种信息，为工程指挥提供决策支持，并负责对工程指挥的决策进行解释和任务分配。混合料拌和智能主体指挥拌和机完成混合料的拌和，并指挥装载机组协同完成工作。混合料运输智能主体指挥自卸车组，完成混合料由拌和机到摊铺机的输送，以及混合料原料的运输。混合料摊铺智能主体负责调度和指挥各摊铺机，完成路面摊铺工作。道路压实智能主体负责调度和指挥压路机组，完成

6、路面压实任务。路面质量检测系统负责反馈路面质量信息给中央主体。各个主体之间由无线的微波信道构成通讯链路，交换信息，共享信息，构成多智能主体协同工作的机群智能化系统。　　中央控制主体是机群系统的核心，用于协调系统的运作。包括如下主要功能：　　①任务规划调度，负责管理所有任务的内容，进展状态，性质，合作者情况等信息，根据当前所有任务的级别和调度规则，形成任务调度队列；　　②协调控制中心负责协调整个系统的运行，是实现人-机交互的主要功能模块，同时还解决协作过程中的冲突和矛盾，具有应变意外情况的能力。在中央控制主体中构建了知识库系统作为决策支持。　　其余的控制主体有如下特征：　　

7、①空间的分布化：处于不同的物理坐标；　　②内建的平行化：在同一时间各自执行不同的任务；　　③功能的专门化：各控制主体的任务小同，在各个控制主体内部可采用不同的控制方式。　　　　1.3采用多智能主体设计机群系统的优点　　（1）分布式智能。将一个复杂的筑路任务通过分布式智能主体分解为有限复杂程度的多个了任务，由中央主体、拌和主体、运输主体、摊铺主体和压实主体这5个主体各自负担相应的子任务，充分发挥各个主体的功能与能动性，减轻了中央主体的工作负担与控制的复杂程度。同时，由于各个主体也进行了智能化，提高了对环境的适应性。在传统的集中控