混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法、推理方法和快速设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法，在构建混合动力汽车传动系统的知识库和实例库的基础上建立混合动力汽车传动系统知识本体模型，结合混合动力汽车传动系统的特点，将混合动力汽车传动系统知识本体模型设置为包括传动方案本体、组件结构本体、参数计算模型本体和设计过程知识关系集合而后通过实体识别、关系抽取和实体对齐的知识加工，能够准确、高效地从大数据萃取新的知识，有利于知识挖掘和知识扩散，把知识图谱的应用范围从数据检索和定性决策提升至综合决策，从而有效解决制造场景中的复杂问题。本发明专利技术还公开了一种混合动力汽车传动系统知识图谱推理方法的原理框图和一种混合动力汽车传动系统快速设计系统。快速设计系统。快速设计系统。

【技术实现步骤摘要】
混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法、推理方法和快速设计系统


[0001]本专利技术属于传动系统设计
，具体的为一种混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法、推理方法和快速设计系统。

技术介绍

[0002]混合动力汽车的出现对汽车的动力性能和节能减排提供了可平衡的解决方案。混合动力汽车在传动方案的选型、结构、参数匹配等方面的设计对汽车动力、续航、燃油经济性和结构紧凑性有着直接影响。
[0003]在设计过程中，涉及大量的设计标准、规范、工艺规程等标准的限制，存在多种结构方案、零配件选择等选型问题，以及需要复杂的过程计算和参数匹配，这导致很难开发全过程智能设计系统。因此，设计师仍需花费大量的时间和精力来完成一个完整的传统系统设计。另一方面，受不同车型或同一车型不同性能要求的需求，其传动系统设计存在大量重复性工作，导致产品存在开发周期长、设计成本高等问题。
[0004]以知识工程为基础的知识图谱技术能够有效将非结构化文本的知识和多源异构的各类数据进行整合，建立一个实体关系网络，以图的形式直观地展示数据之间的关联，从而有效提升数据集成质量，增强数据之间的互联性。结合深度学习等新一代人工智能算法进行知识抽取，能够准确、高效地从大数据从萃取新的知识，有利于知识挖掘和知识扩散。使用神经网络、深度学习等新一代人工知识算法，把知识图谱的应用范围从数据检索和定性决策提升至综合决策，从而有效解决制造场景中的复杂问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法、推理方法和快速设计方法，构建得到的知识图谱能够将混合动力汽车传动系统设计方法、已有设计案例和相关专家经验转为结构化知识；所述的推理方法可以在知识图谱中对所需的相关知识进行查询和管理；所述的快速设计系统可以根据设计方案的需求，系统智能推荐可行的混合动力汽车传动系统设计方案和相关设计参数。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术首先提出了一种混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：构建混合动力汽车传动系统的知识本体模型
[0009]11)获取混合动力汽车传动系统设计相关的知识，构建知识库；集成混合动力汽车传动系统已有的产品案例，构成实例库；
[0010]12)采用自下而上的构建方式，建立基于三元组的混合动力汽车传动系统知识本体模型，所述混合动力汽车传动系统知识本体模型包括传动方案本体、组件结构本体、参数计算模型本体和设计过程知识关系集合；
[0011]所述传动方案本体包括元件实体El、变量实体Var和关系集合{Relations:Keys}；所述元件实体El的实体类型和性质实体Pr，所述实体类型包括阻性元件、惯性元件、容性元件、势源、流源、变换器、回转器、“0”结和“1”结；所述变量实体Var包括四种类型，分别为：机械平移、机械转动、液压；每一类型的变量实体Var包括六种变量类型实体VTy，分别为：势、流、动量、变位、功率和能量；
[0012]所述组件结构本体包括结构件Tr、组件Co和零部件Pa三个层次，每一个层次的结构实体均包括五类子实体及对应值，分别为：类型Ty、属性At、技术参数TPa、结构参数SPa和性能参数PPa；其中，类型Ty指功能作用；属性At表示产品基本信息；技术参数TPa表示结构实体在设计、控制过程中的参数；结构参数SPa表示结构实体的空间结构参数；性能参数PPa表示结构实体的设计目标参数或性能表现参数；
[0013]所述参数计算模型本体包括参数指标Ind和计算模型CM；所述参数指标Ind对应与传动方案本体和组件结构本体中的相关参数并进行统一化描述；所述计算模型CM用于选择合适的计算方式并获取需要的相关参数；
[0014]所述设计过程知识关系集合用于关联传动方案本体、组件结构本体和参数计算模型本体：
[0015]HVTSO＝{Entity∪Relation}＝∑T
i
＝TSO+CSO+PCMO+DS_Re
[0016]其中，HVTSO表示混合动力汽车传动系统知识本体模型；Entity表示实体；Relation表示映射关系集合；T
i
表示第i个三元组；TSO表示传动方案本体；CSO表示组件结构本体；PCMO表示参数计算模型本体；DS_Re表示设计过程知识关系集合；
[0017]步骤二：构建混合动力汽车传动系统的知识图谱
[0018]21)Bi
‑
LSTM
‑
CRF命名实体识别：基于Bi
‑
LSTM
‑
CRF的命名实体识别该方法从非结构化文本中识别出集成电驱结构领域的命名实体，以非结构化文本数据作为知识来源，通过分析混合动力汽车传动系统的特征确定命名实体的类型；
[0019]22)关系抽取：基于依存句法结构的关系抽取方法，采用依存分析判定句子中的核心动词，提取以动词为核心关系的三元组，从而实现关系抽取；采用基于统计模型的中文分词方法，使用jieba分词与LTP序列标注分词，结合Unigram模型与隐马尔科夫模型进行分词；
[0020]23)实体对齐：通过余弦相似度计算每个实体和其他实体之间的相似度，在相似度超过阈值的实体对中选择其中一个作为命名实体，然后把其他相似实体作为该实体的一个属性进行存储；替换实体之间的关系，实现实体对齐和关系的融合。
[0021]本专利技术还提出了一种混合动力汽车传动系统知识图谱推理方法，包括如下步骤：
[0022]S1：基于如权利要求1所述方法构建得到混合动力汽车传动系统知识图谱；将所有三元组表示的语义关系转换为稠密低维实值向量，将头实体向关系空间投影得到头实体投影向量，将尾实体向关系空间投影得到尾实体投影向量，利用头实体投影向量和尾实体投影向量定义评分函数；
[0023]S2：将知识图谱中的零件、功能和特征直接以关系r连接，并以向量的表示，以本体结构对知识图谱的实体进行属性标签定义，并定义实体节点之间的标签相似度；
[0024]S3：在向量空间内，用余弦相似度运算方法来运算知识图谱里控制节点之间的相似程度，将分布向量参考依据的分布坐标数值绘制到向量空间中，求得他们的夹角的余弦
数值，以判断向量的相似程度，从而判断实体之间的相似度；
[0025]S4：将用户输入的需求分解为搜索条件和输出目标，其中搜索条件根据其性质分解为条件约束和性能指标，条件约束包括功能、特征和参数约束；
[0026]S5：以图搜索的方式对功能、特征和参数约束在混合动力汽车传动系统知识图谱中进行实体映射，并获得对应的功能约束实体集∑Fu
Eni
、特征约束实体集∑Fe
Eni
和参数约束实体集∑Pm
Eni
，采用标签相似度和基于余弦相似度的语义相似度结合的方式，找到符合功能和特征所对应的待选传动方案集∑Pa_En
i
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车传动系统知识图谱构建方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：构建混合动力汽车传动系统的知识本体模型11)获取混合动力汽车传动系统设计相关的知识，构建知识库；集成混合动力汽车传动系统已有的产品案例，构成实例库；12)采用自下而上的构建方式，建立基于三元组的混合动力汽车传动系统知识本体模型，所述混合动力汽车传动系统知识本体模型包括传动方案本体、组件结构本体、参数计算模型本体和设计过程知识关系集合；所述传动方案本体包括元件实体El、变量实体Var和关系集合{Relations:Keys}；所述元件实体El的实体类型和性质实体Pr，所述实体类型包括阻性元件、惯性元件、容性元件、势源、流源、变换器、回转器、“0”结和“1”结；所述变量实体Var包括四种类型，分别为：机械平移、机械转动、液压；每一类型的变量实体Var包括六种变量类型实体vTy，分别为：势、流、动量、变位、功率和能量；所述组件结构本体包括结构件Tr、组件Co和零部件Pa三个层次，每一个层次的结构实体均包括五类子实体及对应值，分别为：类型Ty、属性At、技术参数TPa、结构参数SPa和性能参数PPa；其中，类型Ty指功能作用；属性At表示产品基本信息；技术参数TPa表示结构实体在设计、控制过程中的参数；结构参数SPa表示结构实体的空间结构参数；性能参数PPa表示结构实体的设计目标参数或性能表现参数；所述参数计算模型本体包括参数指标Ind和计算模型CM；所述参数指标Ind对应与传动方案本体和组件结构本体中的相关参数并进行统一化描述；所述计算模型CM用于选择合适的计算方式并获取需要的相关参数；所述设计过程知识关系集合用于关联传动方案本体、组件结构本体和参数计算模型本体：HVTSO＝{Entity∪Relation}＝∑T
i
＝TSO+CSO+PCMO+DS_Re其中，HVTSO表示混合动力汽车传动系统知识本体模型；Entity表示实体；Relation表示映射关系集合；T
i
表示第i个三元组；TSO表示传动方案本体；CSO表示组件结构本体；PCMO表示参数计算模型本体；DS_Re表示设计过程知识关系集合；步骤二：构建混合动力汽车传动系统的知识图谱21)Bi
‑
LSTM
‑
CRF命名实体识别：基于Bi
‑
LSTM
‑
CRF的命名实体识别该方法从非结构化文本中识别出集成电驱结构领域的命名实体，以非结构化文本数据作为知识来源，通过分析混合动力汽车传动系统的特征确定命名实体的类型；22)关系抽取：基于依存句法结构的关系抽取方法，采用依存分析判定句子中的核心动词，提取以动词为核心关系的三元组，从而实现关系抽取；采用基于统计模型的中文分词方法，使用jieba分词与LTP序列标注分词，结合Unigram模型与隐马尔科夫模型进行分词；23)实体对齐：通过余弦相似度计算每个实体和其他实体之间的相似度，在相似度超过阈值的实体对中选择其中一个作为命名实体，然后把其他相似实体作为该实体的一个属性进行存储；替换实体之间的关系，实现实体对齐和关系的融合。2.一种混合动力汽车传动系统知识图谱推理方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：基于如权利要求1所述方法构建得到混合动力汽车传动系统知识图谱；将所有三元组表示的语义关系转换为稠密低维实值向量，将头实体向关系空间投影得到头实体投影向
量，将尾实体向关系空间投影得到尾实体投影向量，利用头实体投影向量和尾实体投影向量定义评分函数；S2：将知识图谱中的零件、功能和特征直接以关系r连接，并以向量的表示，以本体结构对知识图谱的实体进行属性标签定义，并定义实体节点之间的标签相似度；S3：在向量空间内，用余弦相似度运算方法来运算知识图谱里控制节点之间的相似程度，将分布向量参考依据的分布坐标数值绘制到向量空间中，求得他们的夹角的余弦数值，以判断向量的相似程度，从而判断实体之间的相似度；S4：将用户输入的需求分解为搜索条件和输出目标，其中搜索条件根据其性质分解为条件约束和性能指标，条件约束包括功能、特征和参数约束；S5：以图搜索的方式对功能、特征和参数约束在混合动力汽车传动系统知识图谱中进行实体映射，并获得对应的功能约束实体集特征约束实体集和参数约束实体集采用标签相似度和基于余弦相似度的语义相似度结合的方式，找到符合功能和特征所对应的待选传动方案集∑Pa_En
i
；S6：根据条件约束中的参数实体集∑Pm_En
i
，对待选传动方案集∑Pa_En
i
的对应计算资源实体进行计算，筛选出符合约束条件中参数要求的传动方案集∑Pa_En
j
∈∑Pa_En
i
；S7：基于传动方案集∑Pa_En
j
进行零部件设计，在传动方案确定的情况下，将传动方案中的相关参数作为零部件设计的约束条件，按照条件分解、实体映射、匹配筛选、计算的过程，设计出符合条件的零部件集，并集成于候选传动方案中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王时龙，杨金翰，杨波，张正源，张有洪，
申请(专利权)人：重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司赛力斯集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：