基于多Agent系统的虚拟仪器系统设计方法研究

　　本文阐述的基于多Agent系统(MAS)的虚拟仪器系统设计方法研究,把Agent的概念引入到虚拟仪器系统的设计,按照面向Agent的程序设计思想[1, 2],将虚拟仪器的各个软件单元设计成相互独立的Agen,t通过它们之间的交互和协作共同完成系统的测试任务,从而提高虚拟仪器系统的设计效率和智能化水平。

　　1　基于MAS的虚拟仪器体系结构设计

　　1.1　多Agent系统概述

　　Agent是一个具有自主性、反应性、主动性和社会性等属性的智能主体,它在一定的环境里能够独立地完成某些特定的功能,并且能够通过消息进行交互[3]。MAS是将一组分散的Agent相互连接起来而构成的一个集合。在MAS中,每个Agent独立地工作,并根据它所具有的知识对外界的刺激产生反应,同时不断地获取新的知识对自身进行更新。Agent之间通过消息获取和反馈进行知识和数据的交互,共同协作,达到完成任务的目的。由于MAS结构可以是动态的,可以接受新的Agent的加入和使旧的Agent的退出,因此,MAS可以快速地响应和适应环境的改变,从而使基于Agent的系统结构具有可重构和可扩展的特性,解决问题也更自然、高效和准确[4, 5]。

　　1.2　基于MAS的虚拟仪器体系结构

　　基于MAS的虚拟仪器体系结构如图1所示[7]。按照其功能划分,该体系结构可分为三层,包括任务管理Agent、模块Agent以及功能Agen,t其中模块Agent包括系统重构Agent和资源管理Agen,t而功能Agent则是由硬件控制、数据采集、数据存取、数据分析处理和数据显示等Agent模块所组成。每个层次间既相互独立又相互联系,同一层次内的Agent也通过交互与协作共同完成相应的目标。

　　1.3　基于MAS的虚拟仪器系统设计的优点

　　1)该体系结构将虚拟仪器系统的各个软件单元设计成不同层次的各个独立的Agen,t利用现有的Agent构造方法,由这些Agent通过协调和合作来共同完成系统的测试任务,降低了系统设计的复杂性,提高了设计效率。

　　2)各Agent都具有独立做出局部决策的能力,上层Agent对下层Agent具有监控与协调作用,同层的Agent间可以相互合作;上下层Agent以及同层Agent之间以松散耦合的形式连接,单个Agent的故障仅引起局部效率降低或功能丧失,不会影响其他Agent的正常行为,从而提高了整个系统的可靠性和容错能力。

　　3)该结构建立在分布式对象技术和通讯平台基础上,当需要修改或者加入新的测试任务时,不用更改系统的其他部分,直接通过调整原有的Agent单元或者加入Agent单元即可,使系统的可重构性和可扩展性大大提高,同时也符合虚拟仪器模块化和智能化的发展方向。