基本概念
混合键图由键图的基本元素以及表示离散状态和转换的额外元素组成。键图是一种基于能量流动的图形建模工具，它通过描述系统中的能量存储、能量耗散和能量转换来揭示系统的行为。混合键图通过引入状态元素和转换，将键图扩展到能够描述离散事件的系统。
关键元素
- 能量端口（1-键和0-键）: 类似于传统键图，它们表示能量的传递。
- 状态元件 (例如，电容和惯性): 用于描述连续动态行为。
- 状态元素 (状态) : 表示系统的离散状态。
- 转换: 表示系统从一个状态到另一个状态的转变，通常由逻辑条件触发。
- 逻辑元件: 用于实现状态转换条件，例如，AND、OR、NOT门。
建模流程
使用混合键图进行建模通常包括以下步骤：
- 定义系统边界: 确定要建模的系统范围。
- 识别能量存储和能量传递: 确定系统中的能量储存元件、能量流动途径以及能量转换机制。
- 确定离散状态和转换条件: 识别系统的离散状态以及触发状态转换的条件，例如传感器触发、控制信号等。
- 绘制键图: 使用键图基本元素和状态元素构建连续动态部分的键图。
- 添加状态元素和转换: 将离散状态和转换添加到键图中，连接状态元素和逻辑元件。
- 验证和仿真: 使用仿真工具（例如，Simulink或者专用的混合系统建模工具）对模型进行验证和仿真，以分析系统行为。
优势和应用
混合键图的优势在于它能够统一地描述连续动态行为和离散事件。这使得设计人员能够在一个统一的框架下对复杂的混合系统进行建模、分析和控制。 应用包括：
- 混合动力汽车: 对发动机、电池、电机和控制系统进行建模。
- 机器人: 对机器人的运动规划和控制进行建模。
- 制造过程: 对生产线的自动化控制进行建模。
- 机电系统: 对包含机械、电气和控制元件的系统进行建模。
结论
混合键图是一种强大的建模工具，能够有效地描述包含连续动态行为和离散事件的复杂系统。它通过结合键图和有限状态机的优点，提供了一种统一的建模框架，简化了混合系统的分析和设计过程，特别是在控制工程和系统工程中具有重要的应用价值。