[发明专利]基于行为流空间状态传递Petri网的发动机空间序列建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机空间序列建模领域，特别是涉及一种基于行为流空间状态传递Petri网的发动机空间序列建模方法。 

背景技术

产品设计是将客户需求转换成物理结构的一系列过程。在这些过程中，概念设计是最重要的阶段。研究表明，概念设计阶段决定了产品全生命周期成本的70%--80％，并且决定了最终产品的创新水平。由于概念设计处于产品生命周期的最早期阶段，对后续的设计、制造、使用等环节有着极大的影响。概念设计从根本上或基本上决定了产品的功能、质量、成本和开发时间，尤其是从根本上或基本上决定了产品的创新性。概念设计包括设计人员对设计任务的理解，设计灵感的表达，设计理念的发挥。 

在概念设计阶段，设计者从功能规范产生满足特定需求功能的物理配置。在以往的研究中，功能-结构映射可以归结为两大类：直接映射和间接映射。目录驱动功能-结构映射实现属于直接映射。功能-行为-结构(FBS)模型是典型的间接映射。Gero及其合作者提出FBS模型作为理解设计的理论手段及辅助设计计算机工具的概念基础。根据FBS模型，功能层首先映射到行为层，然后行为层再映射到结构层。然而，在FBS模型中，并没有涉及各层之间映射的规则。 

在FBS模型中，行为层的出现使得功能到结构的映射更加自然和客观，当前许多概念设计方面的研究都是以此为基础。Christophe F等人在FBS模型中集成知识模型，使之成为便于计算机应用实现的概念设计模型。Chen和Pan在BFS模型的基础上提出一种基于状态空间扩展的探索性创造设计模型，该模型在结构、行为或功能相似的基础上进行基于类比的设计，从而使新的结构、行为或功能从源设计引入目标设计。情境FBS模型添加了情境模型，并重构了FBS模型的八个设计过程，使模型符合设计上下文的动态特性。Wan等人考虑基 

本结构的多功能属性，用粒度更细的基本操作表达FBS模型的功能元和基本结构的行为，以商空间理论作为数学工具，建立FBS功能分解与结构匹配的商空间模型，用于再创新设计但在基于FBS模型的众多研究中，几乎没有对FBS模型中关键变量行为进行过系统定义和建模。 

行为流是在发动机产品建模研究中提出的概念，并被定义为物质状态在行为过程中的变 化过程。行为流概念可以表达出行为在实现功能过程中的连续性和动态性，是对行为的概念的一种提升。本发明结合FBS模型，对行为流概念进行重新系统本体定义，并将行为流思想贯穿到整个FBS模型中。空间序列是行为流在结构层上的实现，本发明将提出一种表达方式，用于描述行为流的空间序列，并用这种表达方式对发动机产品进行行为流空间序列建模。 

最后，本发明提出一种基于行为流模型的概念设计框架。 

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种基于行为流空间状态传递Petri网的发动机空间序列建模方法，用于实现发动机模型的自动化设计以及创新。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于行为流空间状态传递Petri网的发动机空间序列建模方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤： 

步骤一，通过分析发动机的组件及环境对象缸体内混合气体之间相互联接关系的类型对发动机产品建立行为流空间语义网络； 

步骤二，建立对发动机进行空间状态传递Petri网；分别建立进气行为流、压缩行为流、燃烧行为流和排气行为流空间状态传递Petri网； 

步骤三，使用空间状态传递Petri网，对发动机设计实例进行行为流状态分析，从而验证设计的可行性。 

优选地，所述步骤二具体如下：发动机总功能F可以分解为四个子功能：进气、压缩、燃烧以及排气，对于每一个子功能，都对应着一个行为流，分别是进气行为流、压缩行为流、燃烧行为流和排气行为流；对于每个行为流，将分别进行空间状态传递分析，并建立Petri网。 

优选地，所述步骤三中进行行为流状态分析步骤包括 

1）进行功能分解及行为流构建； 

2）根据行为流过程模型，映射出对应行为流的空间序列；根据行为之间的输入输出连接关系，选择适合行为要求的联接关系，从而得到行为流空间联接序列。 

优选地，所述步骤1）中进行功能分解及行为流构建是指将功能映射到行为集合，然后用“串”和“并”关系组合这些行为，从而得出该功能行为流。 

优选地，所述步骤1）中对于行为流的构建是采用逆向推理：即行为用输入输出流表达。