[發明專利]一種智能的仿真實驗設計系統及設計方法

有效

• 申請號: 201711318362.5
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107862166B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 李偉;馬萍;陸凌云;楊明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提出了一種智能的仿真實驗設計系統及設計方法，包括實驗項目管理模塊、實驗想定管理模塊、實驗設計方法推薦模塊、實驗設計模塊、實驗設計方法擴展模塊、實驗方案管理模塊、數據轉換模塊和數據庫管理模塊。本發明解決了現有的仿真輔助工具在設計仿真實驗時存在接口、重用性和可擴展性等方面不足，以及在仿真實驗設計方法推薦方面缺乏可操作性的技術問題。

技術領域

本發明涉及計算機仿真技術領域，特別是涉及一種智能的仿真實驗設計系統及設計方法。

背景技術

仿真技術作為繼理論、實驗技術之后認識、改造客觀世界的第三種重要手段，是以相似原理、模型理論、系統技術、信息技術以及仿真應用領域的有關專業技術為基礎，以計算機系統、與應用相關的物理效應設備及仿真器為工具，利用模型對已有的或設想的系統進行研究、分析、實驗、運行和評估的一門多學科的綜合性、交叉性技術。由于仿真技術具有經濟、安全、可重復、無破壞、不受氣候條件限制、不受場地空間限制等優點，故而被廣泛應用于航天航空、信息、生物、材料、能源、先進制造等領域。隨著仿真技術的發展與應用，仿真目的呈現多樣化，如模型驗證、性能/效能評估、靈敏度分析、不確性分析和仿真優化等，這就要求仿真分析人員特別關注實驗的設計——仿真實驗設計。自從20世紀60年代以來，涌現出一批以Jack P.C.Kleijnen、W.David Kelton等為代表的學術先驅，研究仿真實驗設計領域的方法與理論，極大的推動了該領域的發展。

為了更好的輔助用戶開展實驗設計工作，一些研究機構根據自己的需求開發出實驗設計方面的工具軟件，比較熟悉的有Matlab的MBC工具箱、Design-Expert、Minitab、Multisimplex、Dps、Uniform Design和正交設計助手等。然而，已有的實驗設計的工具軟件只是提供了有限的仿真實驗設計功能，并不完全適用于仿真，難以滿足現代仿真應用的需求。同時，對于已有的一些仿真輔助工具，存在接口、重用性和可擴展性等方面不足。如已有的工具間及工具與仿真系統間接口效率較低，不能實現自動的數據交互；有些工具專門針對特定的應用開發的，重用性差；有些工具不支持仿真實驗設計方法的添加，可擴展性不好。

另外，由于現有的仿真實驗設計方法眾多，各種方法具有不同的優缺點及適用范圍。現有的實驗設計工具只提供一些實驗設計方法而未說明何種情況使用這些方法，這就導致缺乏仿真實驗設計相關知識的仿真分析人員無法選擇合適的仿真實驗設計方法。如果所選擇的方法不合理，勢必導致資源浪費，甚至得不出正確的實驗分析結果。在已發表的文獻中，萬秋生(2012)提出了基于規則的仿真實驗智能化設計方法，但該方法受規則描述方式的局限，在對規則庫中的屬性進行擴充或刪除時會破壞規則結構而導致已有的大量規則不可用；另外，如果讓規則庫中的規則覆蓋所有可能情況，需要大量的規則數量，實際應用中缺乏可操作性。Lingyun Lu(2014)在萬秋生(2012)所提方法的基礎上，考慮存在案例庫的情形，提出了基于案例和規則的混合推理方法。該方法在一定程度上提高分類的準確率，但仍未對基于規則推理算法本身進行改進。

發明內容

本發明為了解決現有的仿真復雜工具在設計仿真實驗時存在接口、重用性和可擴展性等方面不足，以及在仿真實驗設計方法推薦方面缺乏可操作性的問題，而提出的一種智能的仿真實驗設計系統及設計方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：一種智能的仿真實驗設計系統，包括實驗項目管理模塊、實驗想定管理模塊、實驗設計方法推薦模塊、實驗設計模塊、實驗設計方法擴展模塊、實驗方案管理模塊、數據轉換模塊和數據庫管理模塊；

所述實驗項目管理模塊用于針對仿真實驗的目的新建實驗項目的名稱和實驗描述信息，并用于對實驗項目信息進行瀏覽、修改或刪除；

所述實驗想定管理模塊用于通過用戶輸入/從配置文件中讀取/從實驗項目中加載因子的名稱、單位、類型、水平、取值范圍和備注以及實驗指標的名稱和關聯輸出信息，并用于瀏覽、修改或刪除實驗想定，以及瀏覽或刪除實驗設計表；