[發明專利]基于行為流空間狀態傳遞Petri網的發動機空間序列建模方法

無效

• 申請號: 201210289606.2
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN103064995A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 郝泳濤;樓狄明;王力生
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及發動機空間序列建模領域，特別是涉及一種基于行為流空間狀態傳遞Petri網的發動機空間序列建模方法。?

背景技術

產品設計是將客戶需求轉換成物理結構的一系列過程。在這些過程中，概念設計是最重要的階段。研究表明，概念設計階段決定了產品全生命周期成本的70%--80％，并且決定了最終產品的創新水平。由于概念設計處于產品生命周期的最早期階段，對后續的設計、制造、使用等環節有著極大的影響。概念設計從根本上或基本上決定了產品的功能、質量、成本和開發時間，尤其是從根本上或基本上決定了產品的創新性。概念設計包括設計人員對設計任務的理解，設計靈感的表達，設計理念的發揮。?

在概念設計階段，設計者從功能規范產生滿足特定需求功能的物理配置。在以往的研究中，功能-結構映射可以歸結為兩大類：直接映射和間接映射。目錄驅動功能-結構映射實現屬于直接映射。功能-行為-結構(FBS)模型是典型的間接映射。Gero及其合作者提出FBS模型作為理解設計的理論手段及輔助設計計算機工具的概念基礎。根據FBS模型，功能層首先映射到行為層，然后行為層再映射到結構層。然而，在FBS模型中，并沒有涉及各層之間映射的規則。?

在FBS模型中，行為層的出現使得功能到結構的映射更加自然和客觀，當前許多概念設計方面的研究都是以此為基礎。Christophe?F等人在FBS模型中集成知識模型，使之成為便于計算機應用實現的概念設計模型。Chen和Pan在BFS模型的基礎上提出一種基于狀態空間擴展的探索性創造設計模型，該模型在結構、行為或功能相似的基礎上進行基于類比的設計，從而使新的結構、行為或功能從源設計引入目標設計。情境FBS模型添加了情境模型，并重構了FBS模型的八個設計過程，使模型符合設計上下文的動態特性。Wan等人考慮基?

本結構的多功能屬性，用粒度更細的基本操作表達FBS模型的功能元和基本結構的行為，以商空間理論作為數學工具，建立FBS功能分解與結構匹配的商空間模型，用于再創新設計但在基于FBS模型的眾多研究中，幾乎沒有對FBS模型中關鍵變量行為進行過系統定義和建模。?

行為流是在發動機產品建模研究中提出的概念，并被定義為物質狀態在行為過程中的變?化過程。行為流概念可以表達出行為在實現功能過程中的連續性和動態性，是對行為的概念的一種提升。本發明結合FBS模型，對行為流概念進行重新系統本體定義，并將行為流思想貫穿到整個FBS模型中。空間序列是行為流在結構層上的實現，本發明將提出一種表達方式，用于描述行為流的空間序列，并用這種表達方式對發動機產品進行行為流空間序列建模。?

最后，本發明提出一種基于行為流模型的概念設計框架。?

發明內容

鑒于以上所述，本發明的目的在于提供一種基于行為流空間狀態傳遞Petri網的發動機空間序列建模方法，用于實現發動機模型的自動化設計以及創新。?

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基于行為流空間狀態傳遞Petri網的發動機空間序列建模方法，其特征在于，該方法至少包括以下步驟：?

步驟一，通過分析發動機的組件及環境對象缸體內混合氣體之間相互聯接關系的類型對發動機產品建立行為流空間語義網絡；?

步驟二，建立對發動機進行空間狀態傳遞Petri網；分別建立進氣行為流、壓縮行為流、燃燒行為流和排氣行為流空間狀態傳遞Petri網；?

步驟三，使用空間狀態傳遞Petri網，對發動機設計實例進行行為流狀態分析，從而驗證設計的可行性。?

優選地，所述步驟二具體如下：發動機總功能F可以分解為四個子功能：進氣、壓縮、燃燒以及排氣，對于每一個子功能，都對應著一個行為流，分別是進氣行為流、壓縮行為流、燃燒行為流和排氣行為流；對于每個行為流，將分別進行空間狀態傳遞分析，并建立Petri網。?

優選地，所述步驟三中進行行為流狀態分析步驟包括?

1）進行功能分解及行為流構建；?

2）根據行為流過程模型，映射出對應行為流的空間序列；根據行為之間的輸入輸出連接關系，選擇適合行為要求的聯接關系，從而得到行為流空間聯接序列。?

優選地，所述步驟1）中進行功能分解及行為流構建是指將功能映射到行為集合，然后用“串”和“并”關系組合這些行為，從而得出該功能行為流。?

優選地，所述步驟1）中對于行為流的構建是采用逆向推理：即行為用輸入輸出流表達。?