多智能体环境下的船舶机电系统控制系统设计

刘波

摘 要：针对国内和国际的船舶机电控制系统仿真平台技术和建模技术相对落后，以及存在实时性和仿真精度难以兼顾的缺陷。基于智能系统的控制下，对船舶机电控制系统进行设计，对该机电控制系统的从硬件选型、应用软件生成以及系统运行进行分析。实验表明：该控制系统能有效提高机电系统工作效率，较普通控制系统缩短运行周期50%以上，失误率及错误工作状态出现率下降63%，并具有良好的适配性和使用寿命。

关键词：智能体;机电控制;系统设计;仿真实验

中图分类号：U664  文献标识码：A

随着我国科技的不断进步，船舶机电控制技术也在不断发展，现已经形成了一种综合性的技术，其中涉及到信息处理技术、自动控制技术和伺服传动技术等。[1]而对于当前船舶机电控制系统相对落后及诸多不足的情况，多智能体环境下开发的控制系统可以实现机电控制系统设计的人性化、智能化和绿色化，对于促进机电控制甚至人类发展都具有重要的作用。

1 船舶机电系统控制系统硬件设计

船舶机电控制系统硬件设计主要包括：可编程程序控制器（PLC）、数据采集和储存器、单片微机（MCU）。其中，PLC和数据采集系统是船舶机电控制系统设计的最关键部分。

在船舶机电控制系统硬件设施中，最主要的是可编程控制器（PLC），该装置较普通的控制器相比，具有非常好的抗干扰性能，适用性强，在发生故障时，可以实现断电保护及故障智能检测。PLC装置具有独立编程器元件，编程过程操作简单，学习时间短，成本较普通控制器低。在船舶机电控制系统中更换为我国研发的智能模块PLC控制装置，能够实现顺序化控制和过程化控制的相互结合，确保船舶机电控制系统在整个工作流程中能够全面控制。

2 船舶机电系统控制系统软件设计

船舶机电控制系统软件设计主要包括控制程序设计和数据处理程序设计。控制程序设计主要包括启动子程序、功率子程序及智能节能子程序组成。其中，启动子程序主要功能有预警、减速器油泵装置启动、推进装置启动及电机启动功能。功率子程序主要对变频器功率、电机转矩平衡及稳定运行发挥作用。节能子程序主要功能为调节运转速度、数据处理、电气元件开关提供保障。

3 仿真实验

为了验证提出的船舶机电系统控制系统设计的有效性，对统船舶机电控制系统（1号）与多智能体环境下的船舶机电控制系统（2号）的工作效率、运行速度及其他方面的性能进行比较，对二者进行了对比的仿真实验。将传统机电控制系统作为对照组，多智能体环境改进机电控制系统为实验组，采用信号采集仪对二者的工作时间和效率进行测试，采集仪严格按照相同的工作环境（室温室压）和效率（额定功率）下运行，以采集仪显示系统电力不足和采集数据大小为终止条件。

其次，应用采集仪测量在同一时间下采集同一数据的循环周期为对比，对二者工作效率进行实验测试。采集时实验组和对照组各参数保持一致，如表1所示。

在进行了多组对比仿真实验后，取多组实验结果的平均值，我们得到以下的实验结果，如表2所示。

通过上述仿真实验结果，对比后可得出以下结论：

（1）在多智能体环境下的船舶电气控制系统能够大大提高工作效率，相同工作环境下能够增加循环次数50%以上，这与控制系统采用的可编程程序控制器（PLC）有关，PLC设备相较于传统控制器能够大幅度节省运算时间，减少计算量，从而实现更多的实验循环。

（2）工作时间大幅増长，耗电量降低，实现了低能耗高运作的目标，这与多智能体环境下软件设计中智能节能子程序密切相关。智能节能子程序能够根据控制系統当前的运作状态，判断当前必须与非必须的运算程序，自动识别并终止无关运行和错误运行的指令。从而达到节约能源和减少错误率的作用。

4 结论

本文提出的多智能体环境下的船舶机电系统控制系统设计，能够改善传统机电控制系统的高能耗、高错误率的缺点，本着更智能化和高效化、节能化的目的，希望本文的研究能够为多智能体下船舶机电控制系统的更优化设计提供理论依据。

参考文献：

[1]叔晟竹，吴校生，王振瑜.基于FPGA的矢量信号分析系统设计与测试[J].传感器与微系统，2019，38（1）.

[2]陈祀红.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].电子技术与软件工程，2018（2）：138.