《工程机械多智能主体机群优化调度及施工管理仿真系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程机械多智能主体机群优化调度及施工管理仿真系统.pdf（65页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、天津大学硕士学位论文工程机械多智能主体机群优化调度及施工管理仿真系统姓名：陈岳昌申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：王洪礼20070101中文摘要当前公路旌工中存在着摊铺机、压路机、拌和机，自卸车等施工机群设备配置不够合理，物料断流或积压时有发生及生产率低下和劳动强度大等急需解决的问题。对施工机群智能化和动态优化配置调度是解决该问题的重要方法，也是未来工程机械发展的必要趋势和提高我国工程机械产业的市场竞争力和囡产施工设备的装备水平的重要途径。多智能主体技术是人工智能领域的最新成果。多主体系统是一些自主的主体通过协作完成某些任务或达至日某些目标而构成的系统。遗传算法是一种新兴的搜索寻优技术
2、，它仿效生物界的遗传和进化，根据“优胜劣汰”的原则，借助复制、交换、突变等操作，逐步逼近最优解。本文将多智能主体技术应用子在高等级路面上施工的工程机械机群的智能化中，并用遗传算法方法研究了机群施工过程中的动态配置调度问题和在施工过程中物料供应链管理的问题。具体如下：1 通过建立施工过程的成本函数模型，利用遗传算法的搜索寻优技术，快速给出摊铺机和自卸车的合理配置，用以指导工程实践，从而达到降低生产成本和提高生产效率的目的。2、采用将中央控制与分布式控制相结合的方法建立了路面施工机械机群的多智能主体混杂分层式结构。在多主体环境M A G E 上开发了多主体公路施工管理仿真系统，用来解决施工过程中的
3、物料管理、动态调度、资源配置和质量控制等问题。总之，本文应用多智能主体技术、遗传算法对机群的系统结构、机群的动态配置调度和施工过程的管理仿真进行了研究，为机群智能化系统进一步的详细设计奠定了良好的基础。关键词：工程机械，多主体，遗传算法，M A G EA B S T R A C TT h e r ea lem a n yp r o b l e m si nr o a dc o n s t r u c t i o nn o w a d a y s，s u c ha st h ei l l o g i c a lc o n f i g u r a t i o no fm a c h i n e r
4、 yo fc l u s t e r,t h el a c ko ro v e r s t o c ko fm a t e r i a l，t h el o we f f i c i e n c yo fc o n s t r u c t i o n，a n dt h eh i【g hi n t e n s i t yo fw o r k I no r d e rt Os o l v et h e s ep r o b l e m s,w eu s u a l l yh e l p 谢t l lt h ei n t e l l i g e n c e,d y n a m i cs c h e
5、d u l i n ga n do n l i n ep r e d i c t i o no fc o n s t r u c t i o nq u a l i t yo fc o n s t r u c t i o nc l u s t e r s，a n dt h e s ea r ei n e v i t a b l et e n d e n c yo ft h ef u t u r em a c h i n e r yi n d u s t r y T h es i g n i f i c a n c eo fd e v e l o p i n gi n t e l l i g e
6、n te n g i n e e r i n gm a c h i n e r yo fc l u s t e ri ss t e p p i n gu pt h em a n u f a c t u r el e v e lo fe n g i n e e r i n gm a c h i n e r ya n dt h ec o n s t r u c t i o nl e v e lo fn a t i o n a ls i g n i f i c a n ti t e m，a n da d v a n c i n gt h ec o m p e t i t i v e n e s so
7、 fn a t i o n a le n g i n e e r i n gm a c h i n e r yi n d u s t r ya n de q u i p m e n tl e v e lo fn a t i o n a lc o n s t r u c t i o ne q u i p m e n tw i 廿ln e wt e c h n o l o g y T h em u l t i-a g e n ti st h em o s ta d v a n c e dt e c h n o l o g yo fa r t i f i c i a li n t e l l i g
8、 e n c e,t h eM A Si sc o m p o s i t e db ym i t r l-a g e n tw h oC a nf i n i s ht h et a s kw i t he a c ho t h e r G e n e t i ca l g o r i t h m s(G A)a r en e wt e c h n o l o g i e sf o ro p t i m i z a t i o n，w h i c hs i m u l a t ei n h e r i ta n de v o l u t i o ni nt h en a t u r ea n
9、 dg e to p t i m a ls o l u t i o n st h r o u g hr e p r o d u c t i o n，c r o s s o v e ra n dm u t a t i o no p e r a t i o n s 1 1 1 i sp a p e ra p p l yt h em u l t i a g e n ts y s t e mt Oi n t e l l i g e n c er e a l i z i n go fh i g hw a yc o n s t r u c t i o nm a c h i n e r yo fc l u
10、s t e r,a n ds t u d yt h ed y n a m i ca r r a n g e m e n t-s c h e d u l eo ft h ee n g i n e e r i n gm a c h i n e r yo fc l u s t e ri nc o n s t r u c t i o nw i t ht h eg e n e t i ca l g o r i t h ma n ds t u d yt h em a t e r i a ls u p p l yc h a i no f m u l t i a g e n ts y s t e mo f e
11、 n g i n e e r i n gm a c h i n e r yo f c l u s t e r T h ef i r s t,i tb u i l d st h ec o s tf u n c t i o no ft h ec l u s t e ro fe n g i n e e r i n gm a c h i n e r yi nt h ec o n s t r u c t i o n，t h e nt h er e s u l tc a nb er a p i d l yc o u n t e db yt h eg e n e t i ca l g o r i t h m
12、 n er e s u l tc a nb eu s e di ng u i d i n gt h ep r o c e d u r eo fc o n s t r u c t i o n，i no r d e rt or a i s ep r o d u c t i v i t ya n dr e d u c et h ec o s t 强es e c o n d，i tg i v e st h eh y b r i dl a y e r e dm u l t i-a g e n ts y s t e mc o n f i g u r a t i o no fr o a dc o n s t
13、 r u c t i o nm a c h i n e r yo fc l u s t e rw i t ht h em e t h o do fi n t e g r a t i n gc e n t r ec o n t r o la n dd i s t r i b u t e dc o n t r o lf o rp r e d i g e s t i n gs y s t e md e s i g n i td e v e l o p e dt h es y s t e mo ft h ec o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n ti nt h
14、 eM A G E I tc a ns o l v et h ep r o b l e mo ft h em a t e r i a l-m a n a g e m e n t、d y n a m i c s c h e d u l ea n dq u a l i t y-c o n t r 0 1 O n ew o r d，t h i sp a p e rs t u d y st h es y s t e mc o n f i g u r a t i o n，t h em a t e r i a ls u p p l yc h a i na n dc o n s t r u c t i o
15、nc o n t r o lp r o c e s so fm a c h i n e r yo fc l u s t e rp r e p a r a t o r y,w i t hm u l t i a g e n t,t h eg e n e t i ca l g o r i t h mw h i c hc a l ll a yag o o df o u n d a t i o nf o rt h ef a r t h e rp a r t i c u l a rd e s i g no fm a c h i n e r yo f e l u s t e K E YW O R D S：e
16、 n g i n e e r i n gm a c h i n e r y,M A S，t h eg e n e t i ca l g o r i t h m，M A G E独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：j 7 岔磋易签字日期：M7m；月f，夕E l学位论文版权使用授权书，本学位论文作者完全了解叁洼叁堂
17、有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：p 芽毛吕签字日期：年肛月f 夕日导师签名：彤刈签字日期：沙z 年f2，月夕日天津大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1 1 工程机械智能化的研究现状1 1 1 工程机械智能化研究的必要性2 0 世纪8 0 年代以来，我国的基础建设发展非常迅速。为了满足基础建设的规模和技术水平的要求，我们在引进和吸收国外先进技术的基础上，已迅速发展
18、成为工程机械的生产大国和主要市场之一，销售收入已突破1 0 0 0 亿元。目前我国工程机械行业年销售额位居世界第三，主要产品年产量达到4 0 万台以上，位居世界第二。2 0 0 6 年作为“十一五”的开局之年，我国工程机械市场更加广阔，其中包括投资1 5 0 0 多亿元的“南水北调”工程，5 2 6 0 亿元的“西电动送”工程，2 8 0 0 亿元的北京2 0 0 8 奥运会场馆建设，而且“十一五”期间全国公路和高速公路的建设项目也相继开工，这些都会拉动我国工程机械行业的快速发展。然而长期以来，国内大多数企业主要还是依赖国外技术，拥有自主知识产权的精品不多。我国习惯于注重对硬件的引进，全国公路
19、部门花了大量的外汇进口了很多筑路机械、施工设备、试验仪器设备，以及大量的沥青材料。因此我国目前只是一个工程机械行业的生产大国，而不是生产强国。要实现从生产大国向生产强国的跨越，加强技术创新是首要任务。为了避免盲目模仿和跟踪，必须改变企业多年来追求单机高性能的传统思想，而代之以系统集成的思想，用信息技术对传统机械产业进行改造提升，发展智能机械与系统。机群智能化工程机械是一个具有行业带动性的、在国家经济建设中具有全局性的重大而迫切的问题【l】。为此，在国家“8 6 3 计划”的“先进制造与自动化技术领域中就设立了“智能机器与系统 专题，2 0 0 1 年就将“智能化工程机械 列为其中的重点项目。本
20、文以公路路面施工机群为例，进行工程机械机群智能化研究。当前的路面施工过程需要多个机种的参与，摊铺机、压路机、自卸卡车、拌和机等设备同时存在一个标段上，主要靠人工通讯指挥，存在着如下弊端：(1)资源配置不尽合理；(2)施工中信息交换量小，实时性差；(3)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)；天津大学硕士学位论文第一章绪论(4)能耗大，生产率低，劳动强度大。以上情况在国内外的工程机械施工过程中普遍存在。1 1 2 国外研究现状2 0 世纪9 0 年代以来，国外工程机械进入了一个以微电子、因特网为重要标志的信息时代。信息化是国外r T 程机械新技术的主攻方向。许多国际著名的工
21、程机械制造商都斥巨资、集中精锐力量研发新一代I T(I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y)工程机械，力图取得市场先机。工程机械信息化的应用包括以下方面：(1)机器遥控与智能化作业：(2)提高机器可靠性和利用率的远程故障监控系统：(3)提高大型施工项目效率的机群控制系统。1 机器遥控与智能化作业(1)三维工程机械控制系统采用该系统对曲面形状施工进行控制，从而实现道路修筑和场地修筑工程的自动化，该系统还包含了施工数据管理。有两种形式：一是三维全站仪控制系统，采用全站仪对工程机械进行控制；二是三维G P S 控制系统，采用G P S 对工程机械进行控制。(
22、2)遥控与无人驾驶已开发了自卸卡车无人自动行走系统，装载机自动掘削系统，挖掘机遥控系统等无人驾驶与遥控系统。H a t a m u r a t 2 J、H a n a m o t 0 1 3 分别以挖掘机和液压挖掘机为例，介绍了以实现智能挖掘为目的的挖掘过程分析，认为了解土壤和建筑机械之间的相互作用很重要，通过测试各种物理参数来检测实际的挖掘过程以实现智能挖掘，智能挖掘机械的工作不仅是自动化的，还可根据不同的能量消耗、操作时间和挖掘轨迹达到最佳工作状态。M i n a m o t o 4 介绍了一种遥控系统，使人们能有效地遥控工程机械，例如在安全距离内和舒适环境中，可利用影像对反铲轮式自卸车和
23、推土机等一些工程机械实行遥控，此系统在日本长崎的一个火山1 2 1 区使用了一年。H i r a n o 5】介绍了一种工程机械控制器，可根据工地施工计划来控制工程机械的坡度属具。F r e u n d 6 1 介绍了基于虚拟技术的模拟器，可以模拟挖掘机和工程机械的工作，从而研究一位操作者如何遥控一系列在矿山环境作业的挖掘机。2 提高机器可靠性和利用率的远程故障监控系统天津大学硕士学位论文第一章绪论具有代表性的有美国C A S E 公司的F l c e t l i n k 车队管理系统和瑞典D y n a p a c的D Y M I C 远程监控及机器信息系统。其中，前者是一套管理工具，可以帮
24、助设备业主降低成本和取得最大的效益。该系统用电子数据系统(E D S)设计，借助G P S 系统、移动电话技术和互联网络传递设备的位置信息、保养时间间隔、工作时间和电池电压等参数。业主通过网站接收来自车队的信息，并利用计算机对车队的-T 作区域进行管理，检测工时信号，对利用不足的设备随时进行转移。该系统还自动跟踪保养时间。同时，利用该系统租赁设备的经营者可以精确掌握租赁设备的使用时间。D Y M I C 同样融合了网络技术、G P S 技术，同时使用了无线通讯技术，帮助用户更合理有效地制定维修保养技术和施工使用计划，维修服务预提示，迅速发现失窃设备，并及时准确地提供机器的实时性能状态，为用户提
25、供距离现场最近的闲置设备信息。H i r a t a 7 1 介绍了管理工程机械的方法和系统，以及算法处理器，其方法是：将工作现场的每一台液压挖掘机的信号通过卫星或软盘传送给基站计算机进行比较，确定挖掘机是否适宜的型号，即确证是哪一位顾客租用的机器，并根据机器使用的工况给出相应建议。E n d oH i t o s h i i 8】等人申请了关于自动化机群管理系统及控制方法的专利，提出通过迅速确定停机位置等方法以缩短机群中各机械的启动时间。3 提高大型施工项目效率的机群控制系统在该领域中具有代表性的有美国卡特彼勒公司采矿铲土运输技术系统M E T S 和计算机辅助自动推土系统C A E S u
26、 l t r a。前者由计算机辅助铲土运输系统C A E S、关键信息管理系统V I M S 和C A E S 办公软件组成。C A E S 采用了机载计算机、G P S 定位和无限通讯三项技术。在机器运行过程中，机载系统通过无线电接收整个无线网络中的铲土运输数据、工程数据或现场规划数据。这些数据都显示在驾驶室内的屏幕上，司机可以直观地了解机器的作业位置，并判断需要挖掘、回填或装载的土方量；通过无线通讯，将数据从这台机器传送到业主办公室。C A E S 办公软件产生一个集成的实时作业模型，使业主能实时和“现场监控各种作业。C A E S u l t r a 系统利用车载计算机、相应软件、G P
27、 S 和数据无线通讯装置，允许采矿工程师将计划设计方案无线传输给车载计算机。车载计算机显示该采矿计划，使操作者可以了解：机器与设计区域的相对位置；当前的地面情况；最终设计的地面位置；施工对象的水文地质资料图。该系统识别出地质状况，跟踪记录操作手的工作进展，并将这些信息传送到工程办公室进行分析和归档。系统中的天津大学硕士学位论文第一章绪论办公软件具有以下能力：产生用户报告，提供生产数据、生产周期、施工量和地质状况。软件的核心是机群物流的动态管理，根据施工状态与生产目标对资源进行实时任务分配，通讯系统实现中心控制系统与机载系统间的信息沟通，机载显示单元指挥操作人员工作。对施工过程中的物料流和施工机
28、械进行集中式管理和调度。P e y r e t l 9 1 等人设计了计算机集成公路施工系统，在筑路施工中引进最新的控制和监视工具，通过在办公室和施工现场之间建立一条数据链，使施工过程得到改进，机器的原型被分为地面子系统、随机和定位子系统。T s e m g I l o】等人提出了一种机器交互运动的编制方法和若干运算法则，建立了一个自动化填土系统，用于多机种参与的填土工程，通过在填土计划编制前先模仿填土机械和设备的操作过程，找到在施工过程中能自动控制填土设备有效避免碰撞的运动模式，并通过G P S 联网，使每一台设备的有效交通路线和避免碰撞的途径都可以通过一个工地三维几何模型来计算。1 1 3
29、 国内研究现状国内的研究现状是：经过“八五”“九五的发展，我国的单机自动化技术已经比较成熟。对于机群智能化技术的研究则刚刚起步，在机群控制的方案设计上取得一定成果。在工程机械机群的优化配置与优化控制方面，国内学者做了一些研究。郑录社【l l j 介绍了根据施工机械中，挖掘机及其配套机械机群之间的配置关系、配置原则和评价指标，利用关系数据库系统实现路基施工机群的微机最优配置。饶运清等1 1 2 1 设计了基于无线集群通信的工程机械机群集成控制与智能化管理系统，该系统拟合理配置、调度施工机械，从而提高施工的质量和效率、缩短工期、节省成本。陈放【l3 J 对筑路机械施工机群配置优化问题进行了详细分类
30、，分析了机群配置优化的一般过程，并归纳了机群优化的一般方法。刘青洋和关绍裘【H】主要讨论了诚实改性沥青混凝土路面施工机群的选型与配套，提出了沥青混凝土摊铺机、碾压机生产率的计算方法及运输车辆的配置计算。赵德胜等【l5】通过分析土石方工程施工机械选型及组配在施工中的重要性，以及人工求解问题的主要步骤，提出开发该领域智能决策支持系统的适宜性，对系统开发的思想及策略进行了研究，并初步确定系统的实现步骤及模型。另外，国内学者还对工程机械的实时监测、故障诊断等进行了研究。何福忠等【l6】介绍了一种工程机械用智能化仪表的基本功能、软硬件设计基本思路，运用8 0 3 1 单片机和点阵式液晶显示器，实现了对液
31、压挖掘机主要运行程序工况的实时在线监测。刁倩等【l7】介绍了一种以8 0 9 8 单片机为核心的智能化实时工业测试天津大学硕士学位论文第一章绪论系统，此系统用于大型建筑机械一静压桩机上，监视和记录静压桩机的工作压力、深度和倾斜度等数据，并对传感器输出的信号进行采集、转换和调理，最终完成显示和打印这些数据的功能。李立等i 1 8】以液压挖掘机为对象，将专家系统与咨询推理系统结合起来，建立了一个面向实用的液压系统故障诊断的智能化系统，并介绍了此系统的基本结构、主要功能及特点。牛占文等【l9】设计了基于网络移动作业机群工程机械故障智能化诊断系统，可对故障信息进行分析，判断故障原因，提出处理意见，预测
32、停机时间。1 2 多智能主体技术研究的历史与现状1 2 1 多智能主体研究的发展1 9 5 0 年，英国的A M 图灵发表了计算机和智力，提出把思维赋予机器的观点，可以视为人们为机器赋予智力的最初起源。由此，引出了人工智能的发展。而在人工智能中，核心问题是主体。斯坦福大学计算机系的B a r b a r aH a y e s R o t h在I J C A I 9 5 的特约报告【2 0】中谈到：“智能的计算机主体既是人工智能的最初目标，也是人工智能的最终目标。9 0 年代，随着计算机网络、计算机通讯等技术的发展，对于主体以及多主体系统的研究成为分布式人工智能研究的一个热点。主体技术提供了一种
33、新的计算和问题求解范型。在人工智能研究中，主体概念的回归不单是因为人们意识到应该把人工智能各个领域的研究成果集成为一个具有智能行为概念的“人”，更重要的原因是人们意识到人类智能的本质是一种社会性的智能。现在，关于主体的研究不仅得到了人工智能研究人员的关注，也吸引了数据通讯、人机界面设计、机器人、并行工程等各领域研究人员的兴趣。S a r g e n t 2 l J 认为：“基于主体的计算将成为软件开发的下一个重要突破。H e w i t t 指出：什么是主体对基于主体的计算来说是个尴尬的问题，就像人工智能主流研究中什么是智能这个问题一样。一般认为，主体是一种处于一定环境下包装的计算机系统，为了
34、实现设计目的，能在那种环境下灵活地、自主地活动。关于主体的概念，在下一章中将进行详述。1 9 8 7 年，B r a t m a n l 2 2 I 从哲学上对行为意图的研究对人工智能产生了广泛的影响，他认为只有保持信念、愿望和意图的理性平衡，才能有效地解决问题。M o o r e l 2 3 1 首次使用形式逻辑对主体进行建模，主要研究主体拥有的知识和实现的动作的关系。R a o f f l G e o r g e f f l 2 4】提出了理性A g e n t 的B D I 模型，采用了非线性的分支时态逻辑，使用了三个基本模态算符：信念、愿望和意图。天津大学硕士学位论文第一章绪论美国M
35、I T 的B r o o k s 提出基于行为的人工智制2 5 洲，在此基础上，人们发展了基于行为的主体理论，作为反应主体的基础。主体不仅应用于人工智能领域，还广泛地应用于人机界面、通信、并行工程、软件工程、搜索引擎等。很多计算机软件都可以纳入主体的范畴里来，例如处理I n t e r n e t 事务【2 7 1，帮助用户处理E 哪a i l 的助理主体等。以上的主体都是静态主体，在整个生命周期中停留在某个固定位置。而移动主体通过在网络中漫游来完成任务。近年来，有关移动主体技术的研究已对智能网以及移动系统产生了巨大的影响。智能网目前都在引入C O R B A 技术。多主体系统(M A S)研
36、究的是一组自治智能主体之间智能行为的协调，它们怎样协调它们的知识、目标、技巧和规划，联合起来采取行动或求解问题。在多主体系统中可能有一个求解的目标，也可能有多个交互的日标【2 9】。知识、规划、不同技能和自身动作的协调是一个过程，在多主体系统中非常重要【3 0】。由于M A S 更能体现人类的社会智能，具有更大的灵活性和适应性，更加适合开放、动态的世界环境，因而受到越来越多人的重视。随着近年来因特网的迅猛发展，M A S 研究已不再局限于传统的分布式人工智能。以前对M A S 的研究主要是从面向合作的角度出发，现在则趋向于从单个智能主体的角度来考虑更一般的问题，即主体应具有什么样的结构、能力才
37、能在一个有限时间约束、开放的多主体环境中自主地行动、决策以及与其它主体交流。关于智能主体、多主体系统的研究已成为人工智能，甚至计算机科学的研究热点。W o o l d r i d g e 和J e n n i n g s 从单个主体的角度出发，认为可以从三个方面来看待主体【3 1】：(1)主体理论。研究什么是主体，主体应具有什么特性，应该怎样形式地表示和研究这些特性。(2)主体结构。对人们所期望的特性，应该怎样构造满足这些特性的主体，什么样的软件或硬件是适当的。(3)主体语言。怎样对主体进行编程设计，什么样的指令可用于描述主体，怎样有效地编译和执行主体程序。C h a i b-d r a a
38、等人f 3 2 J 从多主体系统的社会智能的角度指出应从如下三个方向来进行研究：(1)多主体组织，包括合作程度和通信。(2)动态性，包括行为一致性、协调和协商。(3)社会能力，包括对其它主体的推理、分布式情景评估。天津大学硕士学位论文第一章绪论1 2 2 多智能主体研究的现状关于智能主体和多主体系统的研究是一个具有广泛参与面的、生机勃勃的研究领域。已经有几个国际会议专门面向主体理论和多主体系统，并且许多著名的人工智能会议也把多主体系统列为单独的主题。但是，总的来看，目前研究还都处于起步阶段，许多重要的问题有待进一步研究。B r o o k s 2 5,2 6 提出了基于行为建模的智能主体建模方
39、式，主张：“行为产生智能，智能是主体与环境交互的结果。”之后，智能主体发展出了慎思主体、反应主体和混合结构。R a 0 和G e o r g e 停3 3 J 提出了一个简单的B D I 解释器，B D I 结构是一种典型的慎思主体。B r a t m a n 掣3 4 1 基于B D I 结构，研制了I 砌雌系统。与I R M A 相比，G R A T E*3 5 1更多地考虑了多主体系统的协作特性，采用一种层次结构，主体的行为由心智状态决定。采用该结构的主体社团曾在电力传输管理系统中做过实验。反应主体方面，C h a p m a n 和A g r e 实现了一个P E N G I 系统m
40、l，该系统基于这样一种思想：由于大部分决策都是常规的，可以把它们编码成一种低级的结构，只要在一定的时期更新这个结构就可以。类似的系统还有M a e s 的“A g e n tN e t w o r k”结构【3 7】。德国的F i s c h e r、M u l l e r 和P i s c h e l 研制了一种混和主体结构I N T E R R A P，将反应、慎思和协作能力结合起来1 3 8,3 9 1。国内的史忠植等人 4 0,4 1 4 2】提出了在智能主体中有机组合多种相对独立、并行执行的智能形态的主体混合结构一M A P E，并提出了插件式构造主体的方法。以上介绍了在智能主体结构
41、方面的研究，下面介绍在主体通信方面的研究。英国哲学家和语言学家A u s t i n 提出了基于言语的行为理论【4 3 1，这一理论成为主体通信语言的理论基础。美国A 狻的知识共享计划】中提出两个相关的主体通信语言：K Q M L 和K I F。K Q M L 定义了一种主体之间传递信息的标准语法以及一些“动作表达式。K I F 贝I J 给信息的内容提供一种语法。K Q M L 是一种最通用的主体通信语言。1 9 9 7 年F i n i n 和L a b r o u 4 5】建议了一种K Q M L 新规范。与原有规范相比，在保留的消息类型集、含义和使用方面有重大改变。根据K Q M L
42、规范，史忠植等设计了一种软件主体使用的通信语言S A C L t 4 6 1，该语言用于M A P E 环境中，采用了设置专门的通信服务器的通信方法。智能物理主体基金F I P A t 4 7】制定了A C L 规范【4 引，该规范独立于内容的规则含义，要求主体本身能够正确地解释任何一种己知的消息内容，没有强制任何表示消息内容的形式化方式。随着网络技术快速发展，为了在组织和个人之间，以及软件系统之间进行交流与协作，本体论应运而生，它是概念化的明确表示与描述【4 9,5 0,5 1 1。对某一领域天津大学硕士学位论文第一章绪论中的概念有共同理解，可以提高交流和协作的效率，从而提高软件的重用性、互
43、操作性和可靠性。对本体论的研究主要集中于以下几个方面：建立本体的方法和过程：本体设计和评估的形式方法；本体论的应用研究。K r a u s 掣5 2 J 指出：在计算机科学领域，最具有挑战性的目标之一就是如何建立能够在一起工作的计算机系统。主体问的协作是保证系统能在一起工作的关键。在现阶段，针对主体协作的研究大体上可分为两类，一类是将其它领域(博弈论、经典力学等)研究多实体行为的方法和技术用于研究主体协作【5 2 1，另一类从主体的目标、意图、规划等心智态度出发来研究，如F A C 模型【5 3】、联合意图框架 5 4,5 5】、共享规划1 5 6 J 等。前一类方法的使用范围远不如后一类广，
44、后一类方法较偏重于问题的规划与求解，所假定的协作过程差异显著。1 9 8 0 年，S m i t h 在分布式问题求解中提出了一种合同网协测5，这种协议后来广泛应用于多主体系统的协调。主体之间的通信经常建立在约定的消息格式上。S h o a n 等1 5 8 J 提出为人工主体社会规定一套法规，要求每个主体必须遵守，并且相信别的主体也会相信。这些法规一方面会限制每个主体所能采取的行动，另一方面也可以确保其它主体会有什么样的行为方式，从而保证本主体行为的可实现性。D e c k e r 等 5 9】提出一种用于分布式传感器网络的动态协调算法，各主体按照一个统一的标准动态修改本主体负责的传感器区域
45、，可以自动达成各区域边界的协调。协作过程的形式化描述方法有：I n v e m o 等【6 0】使用的Z 表示法；F i s h e r l 6 1】等使用的时序逻辑；R a o 6 2 等使用的基于分支时间的模态逻辑。史忠植等【2 9 1 将以上方法结合起来，实现了主体间的协作规划。其它协作规划方法还有：部分全局规划、基于约束传播的规划、基于生态学的协作等。D e c k e r 掣5 9】对部分全局规划模型进行扩充，利用通用部分全局规划G P G P 提供新的部件来处理动态主体重复改变求解策略等问题，弥补P G P 的不足。O s a w a 6 3】以机器人协作为背景，提出一种在开放环境
46、下(知识不完备、不准确、能力不同)构造协作规划的方法。该方法在一定程度上解决了开放环境中主体协作的问题，但将各主体效用简单相加再平均的方法仍然太弱。G r o s z 叫将主体的信念、愿望、意图理论应用到协商中。该方法不使用子规划，使用意图进行协商，减少通信量。在该方法中，假定主体是完全合作关系。王学军等【6 5】用对策论重新定义意图，主体通过交换子意图进行协商。李云峰 6 6 1 提出了基于范例推理的合同网协商方法，利用主体在过去决策过程中的经验。以上是多智能主体系统的理论研究方面的进展，而其应用方面的研究主要集中在信息检索、电子商务、智能决策支持、智能控制等领域，智能控制中包括了空中交通管
47、理系统和智能机器人等。天津大学硕士学位论文第一章绪论史忠植等设计了J M A T 分布信息检索系统1 6 7 1，利用J M A T 的任务移动主体T M A 的高度自治性和移动性，进行分布环境下的信息检索。A n d r e a s 掣醒】将用户按兴趣进行分组，检索采用相量空间模型，将移动主体派往信息源，进行信息搜集和过滤。该系统降低了获取信息的费用，比搜索引擎具有更大的获取信息范围，保护了灵活性和可扩展性，提高了信息检索的质量。我们将多智能主体技术应用于电力公司客户数据库的数据挖掘过程1 6 9】，该数据挖掘过程的最终目标是提供决策知识；还应用于工程机械群控研刭7 0 J，对基于多智能主体
48、的工程机械群控问题进行了初步研究，取得了一些成果；还将此技术应用于 企业E R P 系统的建立1 7，基于多智能主体系统设计了企业E R P 的结构。A r k i n l 7 2 1 设计了战场搜索车辆的队形控制的控制策略，进一步强调主体问的协作与目标处理的并行化。L j u n g b e r g 等!。7 3】将多主体系统应用于机场管理。S t e i n e r等1 7 4 J 则将多主体系统应用于自动驾驶的研究。J e n n i n g s 应用多主体系统进行分布式电力管型7 5 1。O H a r e 7 6】提出了一种基于主体的社会机器人，它们协同工作进行目标求解，由主体创建环
49、境、机器人层和环境层组成，一系列基本行为在机器人级实现，机器人创建环境相当于一个慎思主体。T a I m b e【7 7】将团队领域的工作应用于机器人足球队的构建中，并指出独立的主体无法在群体活动中完成其任务，必须知道队友的角色和行为，他还引入学习概念，学习射门方向和抢断方向等。W e r g e r t 7 8】继承了B r o o k s 的理论，认为在R o b o C u p 中可用简单行为构成高层次的复杂活动，无需外部环境的模型、显示通讯和大量的计算。K u i H o n gP a r k 7 9】等也研究了足球机器人，强调多智能主体系统中主体间的合作。吴建兵和杨杰【舳】基于遗传算
50、法，利用三个自主式机器人向时变的目标推运物体，研究自主机器人之间的合作和对环境的适应，并讨论了局部作用和全局作用在多智能机器人系统群体智能中的作用。林怡青等【8 l】以离散事件动态系统的监控理论为指导，以运行于多智能主体系统框架下的运动规划系统为例研究了自主机器人的单元结构，提出并论证了满足能控性和一致性条件的一种运行结构，并对原型程序的运动结果进行了分析。穗段广洪等【8 2】详细讨论了将多智能主体技术应用于制造业的可行性及关键技术，并给出了多智能主体技术应用于制造业的几个研究实例。陈庆新等【8 3】针对由项目驱动的虚拟车间，提出一些尚待研究的问题，内容涉及虚拟车间的项目异地规划、异地作业计划