0 引言

　　數(shù)控系統(tǒng)具備高精度、高效率、柔性自動化等特征，是各種柔性制造系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)與核心控制單元。近年來，隨著機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大與設(shè)備復(fù)雜度的增加，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)在并行處理及異構(gòu)系統(tǒng)的集成、移植和伸縮性上都已無法滿足現(xiàn)實需求。因此，如何設(shè)計能集成各種自動化加工設(shè)備的開放式數(shù)控系統(tǒng)便成為了研究的熱點。

　　在對開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究中，體系結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)該放在首要位置上。對特定的系統(tǒng)，選擇適當(dāng)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)，是保證該系統(tǒng)后續(xù)工作成功的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)外在開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這個領(lǐng)域都開展了深入的研究，并提出了多種設(shè)計方法。這些方法大多從工程的角度考慮，對傳統(tǒng)的設(shè)計方法提出了改進(jìn)，并取得了一定得成果。但傳統(tǒng)的設(shè)計方法對于數(shù)控系統(tǒng)并不適用，與一般系統(tǒng)相比數(shù)控系統(tǒng)不僅要求具備高性能、高適用性，而且還需要許多智能化技術(shù)，如加工運(yùn)動規(guī)劃、推理、決策能力，對加工環(huán)境的感知能力，智能監(jiān)控及智能控制等。因此，必須從數(shù)控系統(tǒng)自身的特點出發(fā)，為其設(shè)計一種能滿足高智能化特征的系統(tǒng)架構(gòu)方法。

　　多智能體系統(tǒng)(MAS)由多個具有自主決策能力的獨立智能體組成。其中每個獨立智能體均是一個物理的或抽象的實體，不僅具有自主性、分布性及協(xié)調(diào)性等特點，而且具備知識學(xué)習(xí)、推理的能力，能作用于自身和周圍環(huán)境，并通過與其他智能體進(jìn)行通訊，協(xié)作完成具有分布式特征的任務(wù)。多智能體技術(shù)在異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、機(jī)器、不同軟件之問的任務(wù)協(xié)同、消息交換等方面表現(xiàn)極強(qiáng)的能力，將多智能體技術(shù)引入開放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計過程，不僅可以滿足對系統(tǒng)集成能力、可移植性及擴(kuò)展性的要求，而且可以增加數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度。因此，利用多智能體技術(shù)進(jìn)行開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是可行且合理的。

　　綜上所述，本文提出了一種基于多智能體技術(shù)的分布式數(shù)控軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和各功能智能體的實現(xiàn)方法，并對智能體的通信機(jī)制方法進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

1 智能體與多智能體系統(tǒng)

　　1.1 智能體的概念

　　智能體是分布式人工智能領(lǐng)域的一個基本概念。智能體具有自主性、社會能力、反應(yīng)性、推理性等特征。智能體由知識、目標(biāo)和能力三個要素組成。其中，知識主要包括領(lǐng)域知識、通訊知識和控制知識等；目標(biāo)可以根據(jù)變化情況分為靜態(tài)目標(biāo)和動態(tài)目標(biāo)，目標(biāo)可以通過算法編入或顯示給定，也可通過通訊獲得；能力可以顯示地給定、學(xué)習(xí)或通過通訊獲得，包括推理、決策和控制等。

　　1.2 多智能體系統(tǒng)的概念

　　多智能體系統(tǒng)是由多個獨立智能體組成的集合，該系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)一組智能體的行為，以協(xié)同地完成一個任務(wù)或求解問題。各獨立智能體可以有同一個目標(biāo)，也可以有多個相互作用的不同目標(biāo)，它們不僅要共享有關(guān)問題求解方法的指示，而且要就單智能體間的協(xié)調(diào)過程進(jìn)行推理。多智能體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從運(yùn)行模式的角度可分為兩種：

　　(1)集中式結(jié)構(gòu)

由一個核心智能體和多個與之在結(jié)構(gòu)上分散的、獨立的協(xié)作智能體構(gòu)成。核心智能體負(fù)責(zé)任務(wù)的動態(tài)分配與資源的動態(tài)調(diào)度，協(xié)調(diào)各協(xié)作智能體間的通信與資源共享，該類系統(tǒng)比較容易實現(xiàn)系統(tǒng)的管理、控制和調(diào)度；

　　(2)分布式結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)中各智能體彼此獨立、完全平等、無邏輯上的主從關(guān)系，按特定的通信和協(xié)商機(jī)制確定各自的任務(wù)，協(xié)調(diào)各自的行為活動，實現(xiàn)資源、知識、信息和功能的共享，協(xié)作完成共同的任務(wù)，以達(dá)到整體目標(biāo)，這種結(jié)構(gòu)具有良好的封裝性、容錯性、開放性和可擴(kuò)展性。

　　上述兩種結(jié)構(gòu)可根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇，既可以獨立使用，也可以采用兩者結(jié)合的方式進(jìn)行系統(tǒng)建模。

2 基于多智能體技術(shù)的開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)模型

　　2.1 開放式系統(tǒng)的定義和特征

　　IEEE對于開放式系統(tǒng)的定義如下：經(jīng)過恰當(dāng)實現(xiàn)的應(yīng)用程序能夠在不同廠商的多個平臺上運(yùn)行，能夠與其它系統(tǒng)的應(yīng)用程序互操作，并且能夠提供一致性的人機(jī)交互界面。由定義可知，開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該具有如下特征：

　　(1)模塊化。在系統(tǒng)建模過程中，將其分解為邏輯上互相獨立的模塊，實現(xiàn)模塊與功能之間的相互對應(yīng)關(guān)系，并為每個模塊提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口，利用少量模塊的多種組合形式進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，這樣既能能夠為用戶在硬件選擇上提供更大的自由度，又能滿足用戶的多樣化和層次化的要求。

　　(2)可移植性。系統(tǒng)對各功能接口的數(shù)據(jù)格式、行為模式、通訊方式和交互機(jī)制進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，令用戶可根據(jù)自身的要求選擇適當(dāng)?shù)能浖?。使用戶擁有更大的自由空間，也增加了系統(tǒng)的適用性和可操作性。

　　(3)可伸縮性?？缮炜s性指系統(tǒng)的功能、規(guī)模應(yīng)該是靈活的、可變的，可根據(jù)實際需求增加硬件配置或軟件模塊來對系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展，也可以裁減其功能以適應(yīng)低端的應(yīng)用。

　　上述特征只是開放式系統(tǒng)的基本要求，針對不同的系統(tǒng)，設(shè)計的需求也會相應(yīng)增加。開放式數(shù)控系統(tǒng)屬于智能化柔性制造系統(tǒng)，在其設(shè)計過程中不僅需要滿足上述基本特征，同時也要滿足其智能化的需求，下面闡述開放式數(shù)控系統(tǒng)建模方法。

　　2.2 基于多智能體技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計

　　為了使數(shù)控系統(tǒng)符合開放式系統(tǒng)的要求，并從體系結(jié)構(gòu)上保證其開放性和可重構(gòu)性，則應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計過程中將其決策和控制任務(wù)作為一個統(tǒng)一整體對待，從運(yùn)行機(jī)制、基礎(chǔ)算法方面等保證系統(tǒng)與開放式結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。將多智能體技術(shù)引人開放式數(shù)控系統(tǒng)的建模，不僅可以滿足開放式系統(tǒng)的模塊化需求，且具有更好的獨立性，協(xié)調(diào)性和可重構(gòu)性，并能滿足系統(tǒng)的智能化需求。

　　通過對數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行過程的分析及對其功能模塊的劃分，本文提出基于多智能體技術(shù)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，整個系統(tǒng)由8種不同的智能體組成，采用集中式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并通過特定的協(xié)商和通信機(jī)制來共同完成加工任務(wù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1多智能體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　其中各智能體的功能如下：

　　(1)中央管理智能體。中央管理智能體是核心智能體，負(fù)責(zé)加工過程中各子任務(wù)的決策、系統(tǒng)運(yùn)行方式管理、系統(tǒng)資源的調(diào)度以及智能體的管理等任務(wù)。

　　(2)人機(jī)交互與信息管理智能體。該智能體負(fù)責(zé)數(shù)控系統(tǒng)與外界的信息交換，包括操作信息的輸入、零件程序的輸入以及系統(tǒng)運(yùn)行信息動態(tài)顯示等功能。該智能體通過配置不同的參數(shù)來支持不同的用戶模式和連接權(quán)限。

　　(3)加工數(shù)據(jù)管理智能體。該智能體的主要功能包括對輸入的零件數(shù)控加工程序進(jìn)行語法效驗，對標(biāo)準(zhǔn)代碼編寫的零件加工程序進(jìn)行程序譯碼，將其翻譯成數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部易于處理的形式，并對反饋信息進(jìn)行管理。

　　(4)刀具路徑規(guī)劃智能體。對加丁數(shù)據(jù)信息進(jìn)行特征提取，實現(xiàn)插補(bǔ)算法的自動選擇，通過實時插補(bǔ)以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等步驟完成刀具軌跡的自動規(guī)劃生成。

　　(5)仿真智能體。利用從加工信息中提取的幾何信息進(jìn)行加工仿真。

　　(6)運(yùn)動控制智能體。包括對進(jìn)給軸運(yùn)動和誤差的控制，對主軸的轉(zhuǎn)速、方向及伺服的控制，對進(jìn)給速度處理控制及自動加減速控制，以及對開關(guān)量控制等功能。

　　(7)機(jī)床設(shè)備監(jiān)控智能體。對加工過程進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)有異常，向中央管理智能體發(fā)送異常信號。

　　(8)故障診斷學(xué)習(xí)智能體。通過分析故障特征信息，結(jié)合特定的診斷方法和知識庫中存儲的診斷信息進(jìn)行故障診斷和新知識學(xué)習(xí)。

　　在系統(tǒng)建模過程中發(fā)現(xiàn)需解決的兩個關(guān)鍵技術(shù)問題分別是各智能體的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計，以及智能體間通信機(jī)制的設(shè)計，下面分別進(jìn)行分析。

3 模型中典型智能體的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　上述8種智能體是設(shè)計基于多智能體技術(shù)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。下面以刀具路徑規(guī)劃智能體和故障診斷學(xué)習(xí)智能體為例說明其實現(xiàn)的具體方法和原理。

　　3.1 刀具路徑規(guī)劃智能體

　　刀具路徑規(guī)劃智能體的核心功能是進(jìn)行軌跡插補(bǔ)的自動選擇，并進(jìn)行實時插補(bǔ)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，最終完成刀具路徑規(guī)劃。

　　要實現(xiàn)插補(bǔ)算法的自動選擇，首先要對插補(bǔ)技術(shù)的特征進(jìn)行分析。軌跡插補(bǔ)是數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)，插補(bǔ)算法的優(yōu)劣與否是直接影響加工效果的決定性岡素，因此對算法精度和速度要求非常嚴(yán)格，插補(bǔ)算法的設(shè)計一直是數(shù)控領(lǐng)域的研究熱點和難點?，F(xiàn)有的插補(bǔ)算法十分豐富，包括線性插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、高速采樣插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)、自由曲面插補(bǔ)、刀具矢量插補(bǔ)方法等。每種插補(bǔ)方法均有各自不同的適用加工條件，且各有優(yōu)劣。以線性插補(bǔ)為例，該算法的優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，計算量小，因此特別適于簡單規(guī)則的曲面加工，在三軸機(jī)床加工中應(yīng)用廣泛。但對于復(fù)雜空間曲面而言，一般采用多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工以獲得更好的加工精度。如還選用線性插補(bǔ)方法則會產(chǎn)生非線性誤差，易造成刀具與工件問的碰撞和干涉。這就需要選擇一種能滿足多軸機(jī)床進(jìn)行復(fù)雜曲面加工的插補(bǔ)算法，刀具矢量插補(bǔ)法可以保證加工過程中的刀軸矢量始終位于首末向量所決定的平面，因而可減少非線性誤差，從而克服了線性插補(bǔ)的不足，但刀具矢量插補(bǔ)法在提高傳統(tǒng)線性插補(bǔ)的精度的同時也增加了算法復(fù)雜度，對于簡單曲面的加工有些得不償失。因此，在實際加工中，我們不應(yīng)只局限于選擇單一的插補(bǔ)方法，而是應(yīng)該針對不同的加工需求進(jìn)行具體分析，選擇適合的插補(bǔ)方法。

　　為了實現(xiàn)插補(bǔ)算法的自動選擇，可采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方法，通過數(shù)據(jù)庫中存儲的已知加工實例訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。在實際加工過程中，通過對加工信息進(jìn)行特征提取，并通過以訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模式識別完成插補(bǔ)算法的自動選擇功能。之后通過插補(bǔ)計算產(chǎn)生各坐標(biāo)軸的運(yùn)動指令進(jìn)行與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，最終完成刀具路徑規(guī)劃。智能體的具體功能流程如圖2所示。

圖2 刀具軌跡規(guī)劃智能體功能流程圖

　　3.2 故障診斷學(xué)習(xí)智能體

　　故障診斷一直是數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的核心功能之一，也是最能體現(xiàn)其智能化程度的功能模塊。故障診斷學(xué)習(xí)智能體通過知識庫中存儲的診斷知識和智能診斷方法對出現(xiàn)的異常故障進(jìn)行診斷和解釋，以確定故障發(fā)生的位置和原因。其診斷的效率和質(zhì)量主要取決于其知識庫中知識模型和推理策略的設(shè)計。本文采用模糊Petri網(wǎng)(FPN)構(gòu)建診斷知識庫中的知識模型，其異步、并發(fā)、模糊性等特征與多智能體技術(shù)的要求十分吻合。傳統(tǒng)Petri網(wǎng)的推理方法包括矩陣推理法、搜索樹遍歷法等。本文設(shè)計了一種基于FPN的正反雙向結(jié)合的推理方法，首先通過逆向推理確定與決策目標(biāo)有關(guān)的規(guī)則或條件，對FPN進(jìn)行化簡，縮小問題求解空間，然后通過極大代數(shù)的矩陣算式實現(xiàn)正向的置信度推理算法。算法流程如圖3所示。

圖3故障診斷推理算法流程圖

　　縮小搜索空間將有助于提高搜索速度，對于提高大型知識庫處理效率有很好的效果，不僅容易滿足實時性的要求，也能滿足決策支持的要求。

　　通過上述步驟完成了知識模型的設(shè)計。一個高效的診斷系統(tǒng)不僅需要具備適合的知識模型及推理算法，而且需要在知識庫中存儲足夠的診斷知識。但現(xiàn)實里，任何知識庫在初始構(gòu)建時都不可能涵蓋故障診斷過程中所要用到的全部知識，這就需要設(shè)計一種學(xué)習(xí)機(jī)制，能夠?qū)⒃谏a(chǎn)過程中及診斷過程中發(fā)現(xiàn)的新規(guī)則以知識模型的形式添加到系統(tǒng)知識庫中，完成對知識庫的不斷更新、完善。故障診斷智能體的診斷流程如圖4所示。

圖4診斷知識學(xué)習(xí)流程圖

　　系統(tǒng)在進(jìn)行故障診斷的過程中遇到新的故障規(guī)則，首先診斷智能體與知識庫中的診斷知識進(jìn)行匹配，如知識庫中已包含該規(guī)則，則只需按推理算法進(jìn)行診斷即可，若不包含該規(guī)則，則需要通過學(xué)習(xí)機(jī)制進(jìn)行規(guī)則提取，并添加到知識庫中進(jìn)行更新。本文采用基于人工免疫網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)制，利用抗原相似濃度算法進(jìn)行免疫網(wǎng)絡(luò)中抗體數(shù)目的生存，通過訓(xùn)練免疫網(wǎng)絡(luò)確定相關(guān)系數(shù)，計算免疫反應(yīng)能力，最終實現(xiàn)規(guī)則的提取和學(xué)習(xí)。

4 智能體通信機(jī)制的研究

　　多智能體系統(tǒng)研究的核心是一個由自主的智能體組成的群體怎樣通過交互作用來解決現(xiàn)實中原本具有分布性的復(fù)雜問題。由于問題的分布性和內(nèi)部相關(guān)性，智能體間通信機(jī)制的效率將對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生決定性的影響。因此，通信機(jī)制的設(shè)計也成為系統(tǒng)構(gòu)建的核心問題。對智能體問通信機(jī)制的設(shè)計主要包括智能體間通信模式的選擇及通信語言的標(biāo)準(zhǔn)化兩個步驟。

　　4.1 通信模式的選擇

　　智能體之間常用的通信模式包括：

　　(1)“點對點”的直接通信模式。在這種模式下，智能體之間不管主次、遠(yuǎn)近都直接進(jìn)行通信。在由Ⅳ個智能體構(gòu)成的系統(tǒng)中。每個節(jié)點之間需要有上N(N-1)／2個連接，系統(tǒng)復(fù)雜度為O(N2)。

　　(2)“黑板結(jié)構(gòu)”的間接通信模式。稱其為間接模式是因為在這種模式下，系統(tǒng)為所有智能體設(shè)置一個中間媒介，稱為“黑板”區(qū)域。其作用是存儲共享數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)智能體之間的通信和數(shù)據(jù)共享。各智能體可以隨時訪問黑板，而在智能體之間則不存在直接通信。這種通信方式的系統(tǒng)復(fù)雜度為O(N)。

　　上述兩種通信方法各有優(yōu)劣，直接通信的系統(tǒng)復(fù)雜度較間接通信高，但其通信可靠性勝于后者。由于本系統(tǒng)采用集中式結(jié)構(gòu)設(shè)計，中央管理智能體為整個系統(tǒng)的核心智能體，而其他功能智能體的關(guān)系相對模糊。因此單一的通信方式無法滿足全部的

　　系統(tǒng)需求，本文采用“混合式”通信方式，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

<img alt=""混合式”通信結(jié)構(gòu)" src="http://images.ilinkmall.com/news/20151229/130261926647838701_new.jpg" style="width: 382px; height: 202px" />圖5&ldquo;混合式&rdquo;通信結(jié)構(gòu)

　　從主次關(guān)系出發(fā)，中央管理智能體與各功能智能體間采用直接通信模式，以滿足中央管理智能體決策的通信可靠性要求。此外系統(tǒng)將為各功能級智能體設(shè)立&ldquo;黑板&rdquo;區(qū)域，采用間接通信模式，由于各功能級智能體問通信頻度較高，且資源共享度高，設(shè)立資源共享區(qū)域?qū)⒂兄谔岣咄ㄐ判?。中央管理智能體可以直接對&ldquo;黑板&rdquo;區(qū)域進(jìn)行訪問，并對共享內(nèi)容進(jìn)行管理。上述步驟完成了對智能體通信機(jī)制中通信結(jié)構(gòu)的設(shè)計，下面闡述如何對通信語言進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化封裝。

　　4.2 通信語言的標(biāo)準(zhǔn)化

　　智能體的通信語言(ACL)是實現(xiàn)智能體之間互操作性的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。目前智能體主流的通信語言標(biāo)準(zhǔn)有KQML和FIPA ACL兩種。兩者在基本概念和規(guī)則上幾乎是相同的，其差別主要表現(xiàn)為語義框架不同。其中FIPA ACL具有精確的形式化語義，而KQML則利用六個特定謂詞的邏輯組合形式來描述。從應(yīng)用情況看，兩種語言標(biāo)準(zhǔn)均在國內(nèi)外取得了豐碩的理論研究成果，并且都有相應(yīng)的實現(xiàn)平臺或工具。但在應(yīng)用過程中也都產(chǎn)生了一些問題，包括：

　　(1)ACL很難解析。其主要原因有兩點。第一，KQML和FIPA ACL都是沒有格式(或弱格式)的字符串，這給ACL的解析帶來很大難度；第二，兩者均利用嵌套結(jié)構(gòu)來增加ACL的描述能力，但同時也增加了解析的復(fù)雜度。

　　(2)均不易擴(kuò)展。

　　(3)缺少對有效性的檢查。

　　(4)跨平臺性差，代碼難以移植。

　　因此，要克服現(xiàn)有ACL標(biāo)準(zhǔn)存在的問題，就必須找到一種標(biāo)準(zhǔn)的語言規(guī)則來重新對ACL進(jìn)行封裝。

　　XML是基于文本的可擴(kuò)展的標(biāo)識語言規(guī)范，是一種可以表達(dá)數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)的共同語法的標(biāo)識語言。XML使用文檔類型定義(DTD)規(guī)定一套關(guān)于標(biāo)記符號的語法、語義規(guī)則，比較準(zhǔn)確地描述文本數(shù)據(jù)的內(nèi)容、含義、結(jié)構(gòu)、特征和關(guān)系等信息，而把數(shù)據(jù)的外觀表現(xiàn)形式交給樣式表處理，這就把數(shù)據(jù)的內(nèi)容與表現(xiàn)形式分離開來，從而大大提高XML數(shù)據(jù)的可理解性、可交換性和重用性。另外，XML文檔是純文本，獨立于操作系統(tǒng)平臺和應(yīng)用，使用者可自由定義標(biāo)簽和文檔結(jié)構(gòu)，亦可增添或擴(kuò)展已有文檔結(jié)構(gòu)定義，以滿足新應(yīng)用需求，而不需破壞原有的應(yīng)用，因此具有更好的靈活性和可擴(kuò)展性。

　　綜上所述，本系統(tǒng)選擇用XML對KQML和FIPAACL進(jìn)行封裝。這里以對FIPA ACL消息封裝為例進(jìn)行分析。FIPA ACL使用了一種類似于鏈表處理的語法來對智能體的通信消息進(jìn)行描述，用XML對ACL消息內(nèi)容進(jìn)行編碼可以使其語法更規(guī)范。XML編碼了包含了解析信息，方便了接收方對消息的解析；并且用XML描述的FIPA ACL消息中的參數(shù)值可以不是字符串而是鏈接，這種處理方式不僅可以避免嵌套，使格式統(tǒng)一；還可以更好地描述智能體的交互能力、協(xié)議和語義，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)充性。因此，采用XML對封裝FIPA ACL消息是可行且合理的，其步驟如下：

　　(1)針對每個ACL消息設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的DTD文件；

　　(2)生成與各通信消息對應(yīng)的XML文件，并與對應(yīng)的DTD進(jìn)行合法性對比檢測；

　　(3)將消息中的各種參數(shù)表示為樹狀結(jié)構(gòu)中的節(jié)點，可按結(jié)構(gòu)等級進(jìn)行劃分，將類型參數(shù)作為根節(jié)點，而其他參數(shù)表示為子節(jié)點，依次逐層劃分。對于嵌套動作，可對其生成一個獨立的XML文件，只在消息的XML文件屬性中，保留指向描述該動作的XML文件的一個連接。

　　4.3 基于XML的通信流程

　　通過上述分析，得到了用XML封裝FIPA ACL消息的方法，利用XML既可以封裝FIPA ACL原語消息，也可描述其通信的內(nèi)容。下面給出針對兩種不同的通信模式智能體的通信流程：

　　(1)&ldquo;點對點&rdquo;結(jié)構(gòu)的通信流程

　　其流程如圖。當(dāng)A智能體與向B智能體進(jìn)行通信時，首先它生成標(biāo)準(zhǔn)的ACL消息，并嵌入FIPAACL內(nèi)容層；然后使用XML進(jìn)行封裝，生成相應(yīng)的XML文檔；最后向B智能體傳送XML文檔。B智能體在接收到該文檔時，使用XML解析器從中分離出FIPA ACL消息，并與數(shù)據(jù)庫交互，進(jìn)行推理或計算，得出結(jié)果，并生成標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)答消息，進(jìn)行XML封裝，將XML文檔回傳給A智能體，完成交互過程。

　　(2)&ldquo;黑板結(jié)構(gòu)&rdquo;的通信流程

　　與點對點結(jié)構(gòu)通信相似，同樣由智能體對各自生成標(biāo)準(zhǔn)的ACL消息，再利用XML進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化封裝。其不同點主要表現(xiàn)在，點對點結(jié)構(gòu)是通過兩個智能體間直接的XML文件傳輸實現(xiàn)消息的傳遞，而間接模式是通過在通信結(jié)構(gòu)中設(shè)置的黑板區(qū)域來存放輸入數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、不同問題求解過程中的各種狀態(tài)及所需其它數(shù)據(jù)，記錄了各智能體所需要的信息和各群體決策成員產(chǎn)生的決策結(jié)論、意見反饋等，通過共享的模式進(jìn)行消息交互。

5 結(jié)束語

　　本文分析了數(shù)控系統(tǒng)的開放式發(fā)展方向，針對開放式系統(tǒng)模塊化設(shè)計的需求，指出數(shù)控系統(tǒng)各功能模塊之間的特點：既相互獨立，又相互關(guān)聯(lián)，需要頻繁地進(jìn)行信息交互，彼此之間需要密切的相互協(xié)作。然后，指出多智能體技術(shù)的特點與開放式系統(tǒng)的要求十分吻合，設(shè)計了基于多智能體技術(shù)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)方法，分別抽象出系統(tǒng)中8種不同的智能體結(jié)構(gòu)。并以系統(tǒng)中的兩個典型智能體為例，闡述了其具體實現(xiàn)方法。最后，對系統(tǒng)中各智能體間的通信機(jī)制進(jìn)行了設(shè)計。目前針對開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究在國內(nèi)外還處于起步階段，許多問題尚未有定論，本文提出一種基于多智能體技術(shù)構(gòu)建開放式數(shù)控系統(tǒng)的策略和方法，僅是對開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究作了初步的探索。許多問題還有待于深化。