分层递阶控制下的智能机群技术

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了分层递阶控制下的智能机群技术范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：基础设施建设规模逐渐增加，工程机械智能化机群的应用是提升工程机械技术水平的关键，已经得到了社会各界的广泛关注。本文将围绕分层递阶控制技术与智能化机群进行阐述，详细分析基于分层递阶控制的智能机群技术的应用方式，坚持实事求是的基本原则，旨在为以后研究工作的顺利进行奠定基础。

关键词：分层递阶控制；智能机群技术；组织结构；控制技术

详细分析分层递阶控制技术与智能化机群，对智能控制系统分层递阶结构进行研究，关注分层递阶与智能体的实际情况，实现二者之间有效的结合。分层递阶控制的层次具有多样性，并与机群的功能层进行有机的对应。加强人与机械之间的协同与发展，注重发挥人机协作的优势，使之适应机群系统运行的需要。

1分层递阶控制技术与智能化机群

1.1分层递阶控制技术

分层递阶控制旨在实现智能功能，将规划以及决策等有效地结合在一起，最终实现智能控制。从分层递阶智能控制系统角度进行分析，主要涉及组织级、协调级、执行级以及对象，可以分为上层与下层，前者将对知识的处理作为重点，以人的知识系统为出发点，将规划以及决策结合在一起；对下层的控制精度以及智能程度进行了解，前者呈现出由上至下递阶增加，而后者相反。其中，组织层、协调层、执行层分别由人工智能占主导地位的功能组件充当、由运筹学占主导地位的功能组件充当、由控制理论占主导地位的功能组件充当。对分层递阶智能控制的结构以及控制原理进行研究，第一，组织级。以人工智能为基础，以任务规划作为核心，及时收集外部命令或者任务，结合任务的具体情况逐层划分为子任务，并与协调级保持联系，实现子任务的传达。任务的完成主要由执行级完成，在将执行的结果进行反馈的前期需要做好任务的评价。第二，协调级。及时获取组织级的命令，并对其进行处理，最终以产生具体工作序列的形式展现。协调级内部协调器的数量较多，为实现通信提供了支撑。第三，执行级。执行级执行装置主要负责完成协调级所发送的指令任务，与功能协调器保持联系，实现反馈任务的传输。

1.2智能化机群

智能化机群从机器人方面进行分析，将多个机器人结合在一起，为了激发完成任务的潜能，将合作机器人有效地应用其中。多机械人系统的任务领域较为广泛，且工作效率更高，在具体应用的过程中，所需要的经济成本较低，具有分布式的感知与作用。对开发多机器人系统进行研究，在实际操作的环节中，结合不同任务环境的动态变化情况，在处理任务的过程中，实现自动化的规划，处理任务的效率较高。从工程机械方面进行分析，随着城市化进程的逐渐加快，公路施工规模逐渐增加，在该领域中，机群智能化已经被广泛地应用，将压路机以及拌合机整合在一起，针对配置不合理的现象借助机群智能化进行有效的解决，而且将智能机群应用在工程项目中，可以有效地减少人力、物力以及财力资源的消耗。

2基于智能体的分层递阶智能控制在机群智能化中的应用研究

2.1智能机群中的智能体

一方面，从人机共栖智能体角度进行分析。将感知层、决策层以及执行层整合在一起。了解传感器以及效应器的组成方式，前者主要有机器传感器以及人的感觉器官，后者主要包括各种机器马达和人的器官。人的获取信息的过程中，与机器智能决策模块进行连接，借助人机接口的形式进行传输。掌握智能体的决策模块，将人机协调模块结合在一起，分为智能体决策以及人脑决策，随即驱动效应器，最终实现了人机一体化。另一方面，从人机决策智能体角度进行分析。该智能体涉及的模块较多，将感知、建模以及通信整合在一起。在显示信息的过程中，借助感知模块以及人的感觉器官来实现，此时，将不同环境信息的类型进行分类处理，分别对应各自的处理模块。与反应模块进行连接，对感知到的信息进行分析，并与行动模块相连接，实现动作命令的传输。此时，动作模块在做出动作时，主要是通过传入的动作命令来操作的。

2.2人机智能体的实现方案

对人机智能体的实施方案进行了解，主要包括反应模块、规划模块、建模模块、决策模块、通信模块、人机交互模块。反应模块，在做出行为的过程中，主要以感知的信息为基础；规划模块将对中短期行为作出规划为重点，智能体在执行动作的过程中，以动作序列为基准；建模模块的功能较为显著，一方面，从智能体建立的现实世界进行分析，建模模块可以对其记性定期的维护与更新；另一方面，是实现对行动所作出的预测，以当前感知的信息为基础；决策模块可以起到协调的作用，将各个模块有效地整合在一起，在与通信模块进行连接的过程中实现信息的请求，将冲突检查作为重点；通信模块实现信息的交换，在此环节中，要加强各智能体之间的联系，智能体之间在协商的过程中结合通信语言的具体情况，完成语言信息的交换；人机交互模块实现信息的双向流动，机器智能体育操作员相互合作，为操作员做决策提供理论依据。

2.3机群的层次施工组织结构

以施工组织结构为例进行研究，将智能机群有效地应用其中，结合施工机群的实际特点将机群系统进行分类，主要包括管理层、执行层以及施工层。对该系统中智能体的执行智能体进行分析，涉及智能化压路机以及拌合机等。时刻关注自身的运行状态，并对其进行自动化的控制，并与上层智能体进行连接，接受控制。对该系统的中央控制智能体进行分析，为了提供决策支持，将知识库系统应用其中，对施工现场的实际情况进行勘察，收集现场各项数据信息，保证工程现场的有序运行。该智能体的优势较为显著，在任务分配的过程中，通过工程指挥的决策来完成的。例如,在混合料拌和的环节中，借助智能体指挥拌合机来实现，与装卸机组进行联系，指挥完成装卸任务，在混合料输送的过程中，发挥混合料运输智能体的优势，在拌合机与摊铺机进行混合料传输时指挥自卸车组来进行，随即开展路面的摊铺工作，借助混合料摊铺智能体的作用，对各摊铺机组取得联系，指挥完成。

2.4智能机群中分层递阶智能控制技术

结合组织层、执行层以及施工层的实际情况，注重加强施工过程中信息的交流，优化施工体系。结合分层递阶控制的运行状态，实现组织级以及协调级的有效划分，在对智能机群施工层次结构进行对比的环节中，可以发现二者之间呈现出一致性，在执行级的确认上，主要以单机智能体为核心。在对智能机群中分层递阶智能控制技术进行研究的过程中，要充分结合各施工层的实际情况，其中，施工管理层主要与分层递阶智能控制系统中的组织层相对应，施工执行层与协调层相对应，施工层与执行层相对应。结合施工机群的具体情况，将分层递阶智能控制系统有效地应用其中，需要结合施工现场的具体情况，构建完善的分布式智能系统，以此保证施工有层次地进行。组织层主要与管理层相对应，关注智能体的实际情况，将人机决策智能体应用其中，完成推理决策，且在实际施工的过程中，借助具备较强认知功能的优势可以准确地作出决策，主要在智能机群中的顶层发挥作用。调节层主要与组织层相对应，掌握施工过程全过程，将人机决策智能体应用其中对施工进行协调，并与组织层以及执行层进行联系。执行层与施工层相对应，关注施工现场的具体情况，以人机执行智能体的方式作出反应。

2.5机群递阶智能控制系统设计

机群递阶智能控制系统设计主要包括组织级、协调级、执行级、多传感器信息融合处理等几种形式。组织级智能体结合施工管理的实际情况，收集施工任务，并对其进行集中的规划以及调度。并与智能协调级进行连接，开展一系列的监督以及指导。组织级智能体的优势较为显著，与操作人员进行互动，对智能协调接存在的不足进行修改，以生产目标为发展的核心，旨在提升智能控制系统的品质。协调级智能体在收集反馈信息的过程中，与组织级保持联系，在对施工执行级进行监控的过程中，主要以在线实时监测为主。协调级优势较为显著，关注执行级的执行过程，并对其进行有效的协调，保证任务的顺利进行。协调级智能体的反应能力较好，能够准确地识别施工现场存在的突发事件，并进行及时的应对。执行级智能体需要掌握施工各环节的具体情况，在对施工现场进行控制的过程中，将相关的速度、位移点等被控对象进行整合。在应用执行级的过程中，要将过程数学模型应用其中，及时接受协调级发出的指令信息，整合控制问题，保证工程的有序进行。多传感器信息融合处理将感知器以及知识库等模块结合在一起，获取外界信息，随即完成任务。其中，目标模块主要负责对完成的任务进行记载，在传递信息以及表达信息的过程中，则通过通信机制来实现的。多传感器信息融合处理可以实时地了解设备的运行状态以及参数信息，关注当前施工的过程状态，借助该智能体可以实现设备故障的诊断以及识别，应用效果较好。

3结语

经过上述分析可知，基于智能体的分层递阶智能控制在机群智能化中的应用方式具有多样性，在具体应用的过程中，掌握智能机群中的智能体的模式，了解人机智能体的实施方案，详细分析智能机群中分层递阶智能控制技术的应用方式，加强机群递阶智能控制系统设计，以此提升工程机械机群智能化研究水平。

参考文献：

[1]杨晓川.一种分层递阶智能控制系统中的信息安全研究[D].北京邮电大学,2019.

[2]陈俐均,杜尚丰,何耀枫等.温室温度分层递阶控制系统的设计与仿真[J].北京理工大学学报,2018,38(08):835-840.

[3]陈俐均.温室生产分层递阶控制系统设计方法研究[D].中国农业大学，2018.

作者：李宝霞 尹彬 单位：山重建机有限公司