基于改進(jìn)合同網(wǎng)的中央冷卻系統(tǒng)多Agent智能控制研究

肖劍波, 胡大斌, 胡錦暉

(海軍工程大學(xué) 動(dòng)力工程學(xué)院, 武漢 430033)

船舶中央冷卻系統(tǒng)用以冷卻動(dòng)力裝置中的推進(jìn)裝置、發(fā)電機(jī)組、各個(gè)輔助設(shè)備以及其他裝置,以確保整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)得到合理的冷卻,并維持正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài),是動(dòng)力裝置安全可靠運(yùn)行的重要保障[1-4]．傳統(tǒng)的中央冷卻系統(tǒng)在正常工況條件下能實(shí)現(xiàn)冷卻水的統(tǒng)一調(diào)配,但在控制功能上仍存在不足:全系統(tǒng)控制規(guī)劃比較粗糙,未具體到單個(gè)部件的精細(xì)控制,系統(tǒng)重構(gòu)能力有限；蝶閥和泵組需要手動(dòng)控制,響應(yīng)能力和實(shí)時(shí)性依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度；故障恢復(fù)和戰(zhàn)損重構(gòu)的能力較弱,局部工作能力的損失會(huì)導(dǎo)致整個(gè)大系統(tǒng)的全部工作能力損失．文中針對上述不足,對某型電力推進(jìn)裝置中央冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究,將多Agent控制技術(shù)[4-6]應(yīng)用于中央冷卻系統(tǒng),并驗(yàn)證了控制效果．

1 中央冷卻系統(tǒng)控制對象

某型電力推進(jìn)裝置中央冷卻系統(tǒng)由海水回路和淡水回路組成．海水回路在前后機(jī)艙各設(shè)一個(gè)中冷分站,主要部件有機(jī)艙海底門、通海閥、海水過濾器、海水冷卻泵(前機(jī)艙設(shè)3個(gè),后機(jī)艙設(shè)4個(gè))、板式冷卻器、管路及其附件等．淡水回路在前后機(jī)艙各設(shè)立一個(gè)淡水冷卻泵單元,每個(gè)單元包括一臺艏部設(shè)備兼停泊冷卻泵、一臺艉部設(shè)備冷卻泵和一臺備用泵[2-3]．海水回路與淡水回路的布置結(jié)構(gòu)如圖1．首先，海水冷卻泵將舷外海水輸送到中冷器,而后，在中冷器內(nèi)進(jìn)行海水與淡水的熱交換,使淡水溫度保持在一定的范圍．海水經(jīng)過熱交換后再排出舷外．淡水冷卻單元的公共冷卻泵將被海水冷卻后的淡水輸送到所需冷卻設(shè)備,再將完成冷卻的淡水輸送回海水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)．

圖1 中央冷卻系統(tǒng)布置原理Fig.1 Schematic of arrangement of a ship′s central cooling system

該電力推進(jìn)裝置正常工況有4種，分別為進(jìn)出港工況、航行工況、錨泊救生工況、動(dòng)力定位救生工況．冷卻系統(tǒng)要按照電力推進(jìn)裝置運(yùn)行狀態(tài)選擇所需冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻,例如航行工況時(shí),前發(fā)電機(jī)艙設(shè)備、后發(fā)電機(jī)艙設(shè)備和艉部推進(jìn)設(shè)備都處于運(yùn)行狀態(tài),且大部分為艉部設(shè)備,因此選擇啟動(dòng)后艙泵組,并要為上述運(yùn)行中的電力設(shè)備提供冷卻水．前后兩個(gè)冷卻泵組單元原則上按照冷卻便捷性進(jìn)行選擇,但也可以互為備用．

2 多Agent系統(tǒng)的Agent劃分與結(jié)構(gòu)

對于多Agent智能控制系統(tǒng)的研究,首先要針對任務(wù)要求，結(jié)合控制需求設(shè)計(jì)一種合理的多Agent系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)[7]．文中根據(jù)冷卻系統(tǒng)的組成特點(diǎn)和控制需求,設(shè)計(jì)了一種多Agent混合控制結(jié)構(gòu)(圖2)，控制結(jié)構(gòu)共分為3層：最高層為任務(wù)規(guī)劃分配層,設(shè)置一個(gè)Agent,其功能為任務(wù)的分解、發(fā)布,以及與中層Agent協(xié)商產(chǎn)生最終任務(wù)執(zhí)行方案;中間層為子系統(tǒng)管理層,系統(tǒng)可以分為8個(gè)子系統(tǒng),因此設(shè)置了8個(gè)子系統(tǒng)管理Agent；底層Agent組成模塊化的結(jié)構(gòu),能夠互相進(jìn)行通信,其功能是接收中層Agent信息并根據(jù)自身情況與中層Agent協(xié)商,產(chǎn)生最終執(zhí)行的方案,并執(zhí)行控制要求．

該混合控制結(jié)構(gòu)將層次結(jié)構(gòu)與模塊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)綜合起來,是一種兩種結(jié)構(gòu)模型共存的體系結(jié)構(gòu)[8-9]．它由從上到下的多級層次結(jié)構(gòu)組成,上層Agent可對下層Agent進(jìn)行控制,并負(fù)責(zé)其下層Agent之間的協(xié)調(diào)與管理．同時(shí)可以將該結(jié)構(gòu)中每個(gè)子系統(tǒng)Agent看作是頂層協(xié)調(diào)控制Agent下屬的一個(gè)模塊,所有屬于同一子系統(tǒng)的底層部件運(yùn)行層Agent處于同一模塊內(nèi),中層子系統(tǒng)Agent之間可以通過通用接口進(jìn)行通信,同一子系統(tǒng)內(nèi)的部件運(yùn)行Agent之間可以直接進(jìn)行通信．因此,這種體系結(jié)構(gòu)簡化了系統(tǒng)的任務(wù)分解過程,降低了通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,防止單個(gè)Agent過多地進(jìn)行任務(wù)投標(biāo),從而提高了協(xié)作效率，降低了通訊量．

圖2 多Agent控制系統(tǒng)混合結(jié)構(gòu)Fig.2 Hybrid structure of the multi-agent control system

3 基于改進(jìn)合同網(wǎng)的多Agent協(xié)作模型

為提高多Agent協(xié)作的有效性，文中在經(jīng)典合同網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上采用了Agent聯(lián)盟[10]的協(xié)作結(jié)構(gòu),并引入了熟人機(jī)制,提出了一種改進(jìn)合同網(wǎng)模型．

3.1 任務(wù)需求與能力值矩陣

針對不同工況條件下各子系統(tǒng)任務(wù)需求，定義任務(wù)需求矩陣Ti,i為任務(wù)編號,取值為1、2、3、4,分別代表航行、進(jìn)出港、錨泊、動(dòng)力定位4種工況．

Ti=[a1a2a3a4a5a6a7a8]ai=0或1

式中：a1表示后艙淡水冷卻泵組；a2表示前艙淡水冷卻泵組；a3表示艉推設(shè)備艙；a4表示后發(fā)電機(jī)艙；a5表示前發(fā)電機(jī)艙；a6表示艏側(cè)推艙；a7表示大流量回路；a8表示小流量回路．1表示任務(wù)需要其表示的設(shè)備運(yùn)行，0表示不需運(yùn)行．因此,定義4種正常工況的總?cè)蝿?wù)需求矩陣為:

每個(gè)正常工況都對應(yīng)一個(gè)系數(shù)矩陣C．對于航行工況,C1=[1 0 0 0],則T1=C1T=[1 1 1 1 1 0 1 1]；對于進(jìn)出港工況,C2=[0 1 0 0],則T2=C2T=[1 1 1 0 1 0 1 1]；對于錨泊工況,C3=[0 0 1 0],則T3=C3T=[1 1 0 0 1 0 0 1]；對于動(dòng)力定位工況，C4=[0 0 0 1],則T4=C4T=[1 1 1 1 1 1 1 1].

定義子任務(wù)需求矩陣，Ri=[b1b2…bk…bn]，bk=0或1,n為子系統(tǒng)管理Agent下屬的底層Agent個(gè)數(shù)．這是一個(gè)底層Agent管理的設(shè)備的狀態(tài)組合,一個(gè)特定的狀態(tài)組合能夠完成一種子任務(wù),而通常針對每個(gè)子任務(wù),都有一個(gè)或一個(gè)以上的設(shè)備狀態(tài)組合能夠完成該子任務(wù)．對于每個(gè)系統(tǒng)工況,各個(gè)子任務(wù)的任務(wù)需求矩陣是不同的．

定義中層Agent向頂層Agent發(fā)送的能力值矩陣:

Pi=[x1x2x3x4x5x6x7],x1～x7∈Z+

每個(gè)中層Agent對于頂層Agent發(fā)送的任務(wù)矩陣都會(huì)返回一個(gè)能力矩陣,因此P1～P8分別為資源1Agent、資源2Agent、艉推艙Agent、后發(fā)電機(jī)艙Agent、前發(fā)電機(jī)艙Agent、艏側(cè)推艙Agent、大流量回路Agent、小流量回路Agent的能力值矩陣．

x1～x7與子任務(wù)的對應(yīng)關(guān)系為:

由于大流量回路Agent只能完成大流量回路任務(wù)、小流量回路Agent只能完成小流量回路任務(wù)、艉推艙Agent只能完成艉推艙設(shè)備冷卻任務(wù)、后發(fā)電機(jī)艙Agent只能完成后發(fā)電機(jī)艙設(shè)備冷卻任務(wù)、前發(fā)電機(jī)艙Agent只能完成前發(fā)電機(jī)艙設(shè)備冷卻任務(wù)、艏側(cè)推艙Agent只能完成艏側(cè)推艙設(shè)備冷卻任務(wù),因此在無故障情況下,上述中層Agent的能力值矩陣為:

P3=[0 0 0 1 0 0 0]

P4=[0 0 0 0 1 0 0]

P5=[0 0 0 0 0 1 0]

P6=[0 0 0 0 0 0 1]

P7=[1 0 0 0 0 0 0]

P8=[0 1 0 0 0 0 0]

資源1Agent與資源2Agent都有能力完成子任務(wù)3,具體的能力值隨著工況的不同會(huì)發(fā)生改變,改變的規(guī)則為:

當(dāng)發(fā)生故障而不能完成任務(wù)時(shí),能力值變?yōu)?．

3.2 任務(wù)分配

頂層Agent將任務(wù)分解成7個(gè)子任務(wù),分別為提供冷卻水資源、艉推艙設(shè)備任務(wù)、后發(fā)電機(jī)艙設(shè)備任務(wù)、前發(fā)電機(jī)艙設(shè)備任務(wù)、艏側(cè)推艙設(shè)備任務(wù)、大流量回路任務(wù)、小流量回路任務(wù)．任務(wù)分解后將子任務(wù)分配到中層Agent,首先考慮熟人因素,然后再考慮任務(wù)的能力值大小,最終與各個(gè)中層Agent簽訂任務(wù)合約．

引入中層Agent對各個(gè)子任務(wù)的熟悉度:

式中：x為累計(jì)成功完成任務(wù)的次數(shù)；y為累計(jì)任務(wù)失敗的次數(shù).

當(dāng)任務(wù)分配開始時(shí),頂層Agent首先比較各個(gè)中層Agent對于各個(gè)子任務(wù)的熟悉度,選擇熟悉度較高且不為0的至多兩個(gè)中層Agent進(jìn)行任務(wù)招標(biāo),再比較被招標(biāo)的中層Agent的能力值,選擇完成任務(wù)能力值較高的一個(gè)作為完成指定任務(wù)的對象．

3.3 協(xié)作過程舉例

設(shè)定任務(wù)1為航行工況,系統(tǒng)進(jìn)行多Agent協(xié)作,從頂層Agent發(fā)布任務(wù)到淡水冷卻泵組的最終執(zhí)行的過程描述如下:

3.3.1 任務(wù)識別

頂層Agent接收到操作者給予的運(yùn)行任務(wù)1的命令時(shí),獲得工況系數(shù)矩陣C1=[1 0 0 0],進(jìn)行任務(wù)識別,得到任務(wù)矩陣T1=C1T=[1 1 1 1 1 0 1 1]．該矩陣同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了任務(wù)的分解．

3.3.2 子任務(wù)分配與合同簽訂

根據(jù)任務(wù)矩陣T1分析系統(tǒng)運(yùn)行要求:

a7=1?高壓冷卻回路貫通， 子任務(wù)1；

a8=1?低壓冷卻回路貫通， 子任務(wù)2；

a3=1?艉推設(shè)備運(yùn)行，子任務(wù)4；

a4=1?后發(fā)電機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行，子任務(wù)5；

a5=1?前發(fā)電機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行，子任務(wù)6；

a6=0?艏側(cè)推艙設(shè)備不運(yùn)行，子任務(wù)7.

頂層Agent將任務(wù)矩陣T1發(fā)送到各個(gè)中層Agent后,各個(gè)中層Agent針對各個(gè)子任務(wù)進(jìn)行投標(biāo)．資源1Agent與資源2Agent都對任務(wù)3進(jìn)行投標(biāo),向頂層Agent發(fā)送的能力矩陣分別為:

資源1Agent:P1=[0 0 2 0 0 0 0]

資源2Agent:P2=[0 0 1 0 0 0 0]

頂層Agent收到標(biāo)書后,根據(jù)能力值大小確定任務(wù)分配方案,對于任務(wù)3,由于資源1Agent的能力值2大于資源2Agent的能力值1,頂層Agent選擇資源1Agent來完成子任務(wù)3．

資源1Agent接收了子任務(wù)3后,查詢自身所管理的底層Agent的狀態(tài),如果設(shè)備正常,則底層Agent發(fā)送1到資源1Agent,如果發(fā)生故障,則發(fā)送0到資源1Agent．資源1Agent根據(jù)底層發(fā)送的狀態(tài)值得出狀態(tài)矩陣S,再根據(jù)S與任務(wù)矩陣R生成子任務(wù)3的子任務(wù)分配矩陣Q．

S=[s1s2s3s4s5]si∈{0,1},i=1,2,3,4,5

任務(wù)矩陣R的每一行都為一種能夠完成任務(wù)的設(shè)備狀態(tài)組合,設(shè)第i行的組合矩陣為Ri．

Ri=[ri1ri2ri3ri4ri5]rij∈{0,1},j=1,2,3,4,5

若Q=[s1ri1s2ri2s3ri3s4ri4s5ri5]=Ri(i的數(shù)值由小到大進(jìn)行運(yùn)算,等式成立后即不再進(jìn)行運(yùn)算),則確定Q為最終子任務(wù)分配矩陣,中層Agent將矩陣Q發(fā)送給底層Agent進(jìn)行執(zhí)行．

本例設(shè)置后艙淡水冷卻泵組無故障,因此:

S=[1 1 1 1 1 1]

Q=[1 1 0 0 0]

底層Agent接收到各自的任務(wù)后,完成相應(yīng)的動(dòng)作,即后艙淡水冷卻泵組大小流量電動(dòng)泵啟動(dòng)，備用泵關(guān)閉，兩個(gè)回路選擇閥關(guān)閉,完成控制任務(wù)后,底層Agent將任務(wù)完成的信息反饋到資源1Agent,資源1Agent將任務(wù)完成的信息發(fā)送到頂層Agent,并改寫其對于完成子任務(wù)3的熟悉度．

正常工況的多Agent系統(tǒng)協(xié)作流程如圖3．頂層任務(wù)協(xié)調(diào)控制Agent從外界獲取任務(wù)信息,首先將任務(wù)信息發(fā)送給熟人Agent,如果該Agent能夠成功完成任務(wù),則立即簽訂任務(wù)合同,由該Agent來完成此任務(wù),如果該Agent反饋信息不能完成任務(wù),則頂層Agent再將任務(wù)信息發(fā)布到其他Agent聯(lián)盟,按照任務(wù)投標(biāo)信息來選擇最佳的Agent來完成該任務(wù)．

圖3 正常工況協(xié)作流程Fig.3 Collaborative processe in normal condition

4 任務(wù)切換試驗(yàn)

某型電力推進(jìn)裝置正常運(yùn)行工況為:進(jìn)出港工況、航行工況、錨泊工況和動(dòng)力定位工況．文中以航行工況切換到進(jìn)出港工況任務(wù)切換情況進(jìn)行試驗(yàn)分析,針對各個(gè)Agent的動(dòng)作、協(xié)作過程、運(yùn)行情況以及各元器件的工作狀態(tài)進(jìn)行觀察和分析,驗(yàn)證該Agent系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性．

當(dāng)下達(dá)切換指令時(shí),頂層協(xié)調(diào)控制Agent接收到任務(wù)信息而被激活,將該任務(wù)分為7個(gè)部分，并下發(fā)到中間層子系統(tǒng)管理Agent．7個(gè)子任務(wù)分別為:① 為大流量回路提供冷卻水;② 為小流量回路提供冷卻水;③ 啟動(dòng)泵組,供應(yīng)冷卻水;④ 為艉推進(jìn)設(shè)備提供冷卻水進(jìn)行冷卻;⑤ 后發(fā)電機(jī)艙設(shè)備不提供冷卻水;⑥ 為前發(fā)電機(jī)艙設(shè)備提供冷卻水進(jìn)行冷卻;⑦ 艏側(cè)推進(jìn)器不提供冷卻水．各子系統(tǒng)管理Agent接收到任務(wù)信息后被激活,并根據(jù)自身能力值發(fā)送招標(biāo)信息到頂層協(xié)調(diào)控制Agent．正常工作情況下中層子系統(tǒng)管理Agent對7個(gè)部分的子任務(wù)的能力值如表1．當(dāng)任務(wù)改變或某中層子系統(tǒng)管理Agent下的底層部件運(yùn)行層Agent出現(xiàn)故障,則中層子系統(tǒng)管理Agent會(huì)根據(jù)其知識庫重新計(jì)算其能力值．

表1 正常工作情況中層子系統(tǒng)管理 Agent對各子任務(wù)的能力值Table 1 Values of the middle agent for each subtask in normal condition

頂層協(xié)調(diào)控制Agent根據(jù)招標(biāo)信息確定各個(gè)子任務(wù)的具體分配．根據(jù)本次試驗(yàn)內(nèi)容,資源管理1Agent投標(biāo)任務(wù)3,發(fā)送能力值矩陣P1=[0 0 2 0 0 0 0]到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;資源管理2Agent投標(biāo)任務(wù)3,發(fā)送能力值矩陣P2=[0 0 1 0 0 0 0]到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;艉推進(jìn)設(shè)備Agent投標(biāo)任務(wù)4,發(fā)送能力值矩陣P3=[0 0 0 1 0 0 0]到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;后發(fā)電機(jī)艙Agent投標(biāo)任務(wù)5,發(fā)送能力值矩陣P4=[0 0 0 0 1 0 0]到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;前發(fā)電機(jī)艙Agent投標(biāo)任務(wù)6,發(fā)送能力值矩陣P5=[0 0 0 0 0 1 0]到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;艏側(cè)推進(jìn)設(shè)備Agent投標(biāo)任務(wù)7,發(fā)送能力值矩陣P6=[0 0 0 0 0 0 1]到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;大流量管路管理Agent投標(biāo)任務(wù)1,發(fā)送能力值矩陣P7=[1 0 0 0 0 0 0] 到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;小流量管路管理Agent投標(biāo)任務(wù)2,發(fā)送能力值矩陣P8=[0 1 0 0 0 0 0] 到頂層協(xié)調(diào)控制Agent;頂層協(xié)調(diào)控制Agent比較P1～P8各相同位上的數(shù)值大小(矩陣第i個(gè)元素為第i位,表示第i個(gè)子任務(wù)),按每一位數(shù)值的大小,給具有最大能力值的Agent分配相應(yīng)的子任務(wù)．如資源管理1Agent與資源管理2Agent共同競標(biāo)任務(wù)3,資源管理1Agent發(fā)送的P1(3)=2,資源管理2Agent發(fā)送的P2(3)=1,因此P1(3)>P2(3),頂層協(xié)調(diào)控制Agent選擇資源管理1Agent來完成任務(wù)3．其他幾個(gè)子任務(wù)分配過程與此類似．

各中層子系統(tǒng)管理Agent接受到具體的子任務(wù)后,再將該子任務(wù)進(jìn)行細(xì)分,并分配到各自的底層部件運(yùn)行層Agent．以后發(fā)電機(jī)艙Agent進(jìn)行子任務(wù)再分配為例進(jìn)行分析．后發(fā)電機(jī)艙Agent接受到的子任務(wù)為關(guān)閉后發(fā)電機(jī)艙電磁閥,不提供冷卻水．后發(fā)電機(jī)艙Agent再將此子任務(wù)分解成4個(gè)分任務(wù),分別為:① 11號電磁閥關(guān)閉；② 12號電磁閥關(guān)閉；③ 13號電磁閥關(guān)閉；④ 14號電磁閥關(guān)閉．任務(wù)信息以矩陣方式發(fā)送給其下屬4個(gè)底層部件運(yùn)行層Agent,發(fā)送的矩陣為T=[0 0 0 0]．

底層部件層Agent接收到任務(wù)信息后,發(fā)送能力值矩陣到后發(fā)電機(jī)艙Agent．4個(gè)電磁閥所在的底層Agent按照次序分別向后發(fā)電機(jī)艙Agent發(fā)送矩陣B1=[1 0 0 0]，B2=[0 1 0 0]，B3=[0 0 1 0]，B4=[0 0 0 1]．后發(fā)電機(jī)艙Agent再根據(jù)發(fā)回的能力矩陣選擇合適的底層Agent完成分任務(wù)1～4．其他中層子系統(tǒng)管理層Agent進(jìn)行子任務(wù)再分配的過程與此類似．

底層Agent接收到各自的任務(wù)后,完成相應(yīng)的動(dòng)作并將完成信息反饋至頂層Agent,改寫完成子任務(wù)的熟悉度．頂層Agent再次實(shí)現(xiàn)子任務(wù)分配時(shí),根據(jù)熟悉度,確定各任務(wù)分配．

試驗(yàn)的協(xié)作過程如圖4．

圖4 航行工況切換到進(jìn)出港工況協(xié)作過程Fig.4 Collaborative process when sailing condition changed to inbound or outbound condition

中央冷卻系統(tǒng)原型試驗(yàn)裝置有21個(gè)冷卻用戶,每個(gè)用戶都設(shè)置了一個(gè)底層部件層Agent進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和控制．底層部件層Agent實(shí)時(shí)記錄流量值,并保存到數(shù)據(jù)庫文件中．從航行工況切換到進(jìn)出港工況時(shí),記錄數(shù)據(jù)顯示后發(fā)電機(jī)艙4個(gè)電磁閥關(guān)閉,停止了冷卻水的供應(yīng),該多Agent系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)和控制．

5 故障恢復(fù)試驗(yàn)

在正常工況下,多Agent系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),底層部件運(yùn)行層Agent保持激活狀態(tài),時(shí)刻監(jiān)控其管理設(shè)備的狀態(tài),包括運(yùn)行狀態(tài)、是否故障,中層和頂層Agent處于休眠狀態(tài)．當(dāng)系統(tǒng)某處發(fā)生故障時(shí),相應(yīng)管理故障設(shè)備的底層Agent將故障信息傳送到其上層所屬的中層子系統(tǒng)管理Agent進(jìn)行故障處理,如果該子系統(tǒng)管理Agent不能處理該故障,則再將此故障信息向頂層Agent發(fā)送,由頂層Agent進(jìn)行協(xié)調(diào)處理．

試驗(yàn)過程中故障采用軟件設(shè)定實(shí)現(xiàn),對電動(dòng)泵和電磁閥的故障作了限制,規(guī)定電動(dòng)泵與電磁閥的故障情況分別為電動(dòng)泵不能啟動(dòng)、電磁閥堵塞．

當(dāng)后艙淡水冷卻泵組的大流量電動(dòng)泵發(fā)生故障時(shí),其所在底層Agent立即捕捉到故障信息,將故障信息發(fā)送到資源管理1Agent,資源管理1Agent接收到故障信息后被激活．被激活后,資源管理1Agent查看當(dāng)前任務(wù)信息,根據(jù)整體任務(wù)將任務(wù)信息分成為大流量回路提供冷卻水、為小流量回路提供冷卻水兩個(gè)子任務(wù)，發(fā)送到下層Agent進(jìn)行再招標(biāo)．資源管理1Agent下屬有5個(gè)底層部件運(yùn)行Agent:大流量電動(dòng)泵Agent、備用泵Agent、小流量泵Agent、大流量回路選擇閥Agent、小流量回路選擇閥Agent．底層部件運(yùn)行Agent之間能夠進(jìn)行相互通信,合作投標(biāo)．根據(jù)能力值大小,資源管理1Agent發(fā)布的兩個(gè)分任務(wù)的招標(biāo)結(jié)果為:備用泵Agent與大流量回路選擇閥Agent組合，完成為大流量回路提供冷卻水的任務(wù),小流量泵Agent依然完成為小流量回路提供冷卻水的任務(wù)．任務(wù)完成分配后,各個(gè)Agent控制相應(yīng)的部件完成需要的動(dòng)作，大流量回路選擇閥打開,備用泵打開．小流量泵維持原來的狀態(tài),繼續(xù)為小流量回路提供冷卻水．

進(jìn)出港工況時(shí),艉推進(jìn)設(shè)備運(yùn)行，前發(fā)電機(jī)艙設(shè)備運(yùn)行,因此冷卻用戶1～10和冷卻用戶15～18有冷卻水通過．故障試驗(yàn)前后的部分流量計(jì)讀數(shù)記錄曲線如圖5．設(shè)置了后艙淡水冷卻泵組的大流量泵發(fā)生故障后,大流量回路冷卻的2個(gè)艉推進(jìn)設(shè)備用戶的流量值大幅下降,經(jīng)過約5 s,流量值又恢復(fù)到故障前的水平,并略有增加．試驗(yàn)結(jié)果表明,該多Agent系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行快速有效的故障處理．

圖5 單個(gè)電動(dòng)泵故障情況的艉推設(shè)備流量變化Fig.5 Change of flow of stern propulsion devices in the fault condition of single pump

6 結(jié)論

文中針對傳統(tǒng)中央冷卻系統(tǒng)控制功能的不足，將多Agent智能控制引入中央冷卻系統(tǒng),并對多Agent協(xié)作模型進(jìn)行了研究,提出一種引入Agent聯(lián)盟與熟人機(jī)制的改進(jìn)合同網(wǎng)模型．試驗(yàn)研究證明,該多Agent智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對正常工況切換的自動(dòng)控制,具備如下特點(diǎn):① 實(shí)現(xiàn)了中央冷卻系統(tǒng)的精確控制,能夠控制每個(gè)設(shè)備的冷卻水供應(yīng),控制艙與艙之間的管路通斷；② 可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)任務(wù)切換,能夠自動(dòng)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)及冷卻水供應(yīng)的切換；③ 自動(dòng)故障恢復(fù),電磁閥或者電動(dòng)泵如果出現(xiàn)故障,系統(tǒng)能夠自動(dòng)啟用備用設(shè)備,完成故障恢復(fù)，管路如果發(fā)生泄漏,系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉泄漏段管路,啟用其他管路進(jìn)行故障恢復(fù)．

文中為提高艦船中央冷卻系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和智能控制能力,提供了新的思路．研究成果同時(shí)可推廣應(yīng)用于其他復(fù)雜流體系統(tǒng)的智能控制．