劉波

摘?要：針對(duì)國內(nèi)和國際的船舶機(jī)電控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)技術(shù)和建模技術(shù)相對(duì)落后，以及存在實(shí)時(shí)性和仿真精度難以兼顧的缺陷?；谥悄芟到y(tǒng)的控制下，對(duì)船舶機(jī)電控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)該機(jī)電控制系統(tǒng)的從硬件選型、應(yīng)用軟件生成以及系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)表明：該控制系統(tǒng)能有效提高機(jī)電系統(tǒng)工作效率，較普通控制系統(tǒng)縮短運(yùn)行周期50%以上，失誤率及錯(cuò)誤工作狀態(tài)出現(xiàn)率下降63%，并具有良好的適配性和使用壽命。

關(guān)鍵詞：智能體;機(jī)電控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì);仿真實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U664??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國科技的不斷進(jìn)步，船舶機(jī)電控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)形成了一種綜合性的技術(shù)，其中涉及到信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和伺服傳動(dòng)技術(shù)等。[1]而對(duì)于當(dāng)前船舶機(jī)電控制系統(tǒng)相對(duì)落后及諸多不足的情況，多智能體環(huán)境下開發(fā)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人性化、智能化和綠色化，對(duì)于促進(jìn)機(jī)電控制甚至人類發(fā)展都具有重要的作用。

1 船舶機(jī)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

船舶機(jī)電控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括：可編程程序控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存器、單片微機(jī)（MCU）。其中，PLC和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是船舶機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵部分。

在船舶機(jī)電控制系統(tǒng)硬件設(shè)施中，最主要的是可編程控制器（PLC），該裝置較普通的控制器相比，具有非常好的抗干擾性能，適用性強(qiáng)，在發(fā)生故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)及故障智能檢測。PLC裝置具有獨(dú)立編程器元件，編程過程操作簡單，學(xué)習(xí)時(shí)間短，成本較普通控制器低。在船舶機(jī)電控制系統(tǒng)中更換為我國研發(fā)的智能模塊PLC控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)順序化控制和過程化控制的相互結(jié)合，確保船舶機(jī)電控制系統(tǒng)在整個(gè)工作流程中能夠全面控制。

2 船舶機(jī)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

船舶機(jī)電控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括控制程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)主要包括啟動(dòng)子程序、功率子程序及智能節(jié)能子程序組成。其中，啟動(dòng)子程序主要功能有預(yù)警、減速器油泵裝置啟動(dòng)、推進(jìn)裝置啟動(dòng)及電機(jī)啟動(dòng)功能。功率子程序主要對(duì)變頻器功率、電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡及穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮作用。節(jié)能子程序主要功能為調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、數(shù)據(jù)處理、電氣元件開關(guān)提供保障。

3 仿真實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證提出的船舶機(jī)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，對(duì)統(tǒng)船舶機(jī)電控制系統(tǒng)（1號(hào)）與多智能體環(huán)境下的船舶機(jī)電控制系統(tǒng)（2號(hào)）的工作效率、運(yùn)行速度及其他方面的性能進(jìn)行比較，對(duì)二者進(jìn)行了對(duì)比的仿真實(shí)驗(yàn)。將傳統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)作為對(duì)照組，多智能體環(huán)境改進(jìn)機(jī)電控制系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)組，采用信號(hào)采集儀對(duì)二者的工作時(shí)間和效率進(jìn)行測試，采集儀嚴(yán)格按照相同的工作環(huán)境（室溫室壓）和效率（額定功率）下運(yùn)行，以采集儀顯示系統(tǒng)電力不足和采集數(shù)據(jù)大小為終止條件。

其次，應(yīng)用采集儀測量在同一時(shí)間下采集同一數(shù)據(jù)的循環(huán)周期為對(duì)比，對(duì)二者工作效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。采集時(shí)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各參數(shù)保持一致，如表1所示。

在進(jìn)行了多組對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)后，取多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，我們得到以下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表2所示。

通過上述仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比后可得出以下結(jié)論：

（1）在多智能體環(huán)境下的船舶電氣控制系統(tǒng)能夠大大提高工作效率，相同工作環(huán)境下能夠增加循環(huán)次數(shù)50%以上，這與控制系統(tǒng)采用的可編程程序控制器（PLC）有關(guān)，PLC設(shè)備相較于傳統(tǒng)控制器能夠大幅度節(jié)省運(yùn)算時(shí)間，減少計(jì)算量，從而實(shí)現(xiàn)更多的實(shí)驗(yàn)循環(huán)。

（2）工作時(shí)間大幅増長，耗電量降低，實(shí)現(xiàn)了低能耗高運(yùn)作的目標(biāo)，這與多智能體環(huán)境下軟件設(shè)計(jì)中智能節(jié)能子程序密切相關(guān)。智能節(jié)能子程序能夠根據(jù)控制系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)作狀態(tài)，判斷當(dāng)前必須與非必須的運(yùn)算程序，自動(dòng)識(shí)別并終止無關(guān)運(yùn)行和錯(cuò)誤運(yùn)行的指令。從而達(dá)到節(jié)約能源和減少錯(cuò)誤率的作用。

4 結(jié)論

本文提出的多智能體環(huán)境下的船舶機(jī)電系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠改善傳統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)的高能耗、高錯(cuò)誤率的缺點(diǎn)，本著更智能化和高效化、節(jié)能化的目的，希望本文的研究能夠?yàn)槎嘀悄荏w下船舶機(jī)電控制系統(tǒng)的更優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]叔晟竹，吳校生，王振瑜.基于FPGA的矢量信號(hào)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測試[J].傳感器與微系統(tǒng)，2019，38（1）.

[2]陳祀紅.機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)與一體化設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（2）：138.