6.3.2　建模实现

为了简化混杂系统的建模，可以采用分块建模的方法，即对每个操作单元分别建模，最后组合在一起，合成一个完整的混杂Petri网模型。钻孔截割协同破岩过程的HPN建模原则如下：

①电机、阀门等状态用离散库所表示。离散库所有效引发相应的连续变量的变化，从而激发后续离散事件的发生。连续变迁的激发速度表示位移、速度、压力等参数的变化情况。

②连续库所的标识代表位移、速度、压力等参数的数值。按照上述建模原则，建立钻孔截割协同破岩过程的混杂Petri网模型如图6.9所示，其各个库所和变迁的含义见表6.1。

图6.9　钻孔截割协同破岩过程HPN模型

图6.9中的混杂Petri网基本覆盖了钻孔截割协同破岩过程中所有连续变量和离散动作信息。HPN的系统动态是由状态标识的变化来表示的。P1中首先置一个token引起变迁激发，从而开始Petri网模型的运行，由于连续变迁不改变离散库所标识，使变迁操作得以持续激发，冲击活塞开始进入冲程状态。离散变迁激发给下游离散库所P2标识数加1，连续库所标识数代表了模拟参数的数值。连续库所P3表示冲击活塞的位移，连续库所P4表示冲击活塞的速度，当冲击活塞的位移达到阈值且速度达到最大值时，冲击活塞将撞击钎尾。此时，换向阀进行换向，离散变迁T5被激活，冲击活塞进入回程状态。当冲击活塞的位移达到阈值且活塞速度减到0时，则表示冲击活塞回到初始位置，离散变迁T8被激活，冲击钻孔电机关闭，冲击钻孔系统停止工作，直至T22被激活时，冲击钻孔系统重新开始工作。当截割电机开启，离散变迁T10被激发，截割头开始对煤（岩）进行截割，则给P9中标识数加1，使Petri网继续运行，P10、P12、P14、P16、P18分别为截割深度、截割头向右、下、左、下几个方向的位移变化情况，当它们的变化达到阈值时，截割头对应进入向右、下、左、下的截割状态，当一轮截割结束后，T21被激发，给P9中标识数加1，便进入下一轮的截割过程。可见，该混杂Petri网是活的、可达的、有界的，表现了钻孔截割协同破岩过程所有的离散事件和连续变量变化特性，体现了钻孔截割协同破岩系统的混杂特性。

表6.1　HPN模型中库所及变迁的含义