[發明專利]一種基于證據理論的機電產品仿真模型精度提高方法

在審

• 申請號: 202010597268.3
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111753427A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 劉杰;曹立雄;韋柳仁;張連怡;張晗;楊凱
• 申請（專利權）人: 湖南大學;北京仿真中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸;孫紅穎

本發明公開一種基于證據理論的機電產品仿真模型精度提高方法，包括以下步驟，步驟1：進行機電產品少量試驗測量，統計分析測量的響應數據，利用證據理論對測量響應數據進行分析處；步驟2：建立機電產品仿真模型，獲取計算響應，建立識別機電產品建模參量區間范圍的目標函數；步驟3：將識別的建模參量區間進一步劃分為多個子區間，并對每個子區間初步分配一定的建模參量的概率；步驟4：利用機電產品仿真模型和分配的子區間概率，建立識別建模參量子區間概率值的目標函數，并通過優化方法識別建模參量子區間上準確的概率分配。本發明在少量測量響應下可準確獲取建模參量的取值區間及其概率分配，有效提高機電產品仿真模型的精度水平。

技術領域

本發明涉及機電產品仿真模型精度提高方法，尤其涉及一種基于證據理論的機電產品仿真模型精度提高方法。

背景技術

機電產品通常是機械、液壓、電子與控制等多領域共同作用的復雜系統。仿真模型因在表達的可重用性、結構性能的可預測性和產品開發過程的可控性等方面的優勢，已成為復雜機電產品系統有力的分析工具。機電產品仿真模型的精度取決于建模所需力、電、熱、控制等關鍵建模參數的準確獲取。

然而，由于機電產品多場耦合的復雜性、認知水平的不足、實驗誤差等因素，使得傳統試驗方法很難或者甚至不能直接測量這些關鍵參數，進而在仿真建模中不可避免的存在不確定性，導致機電產品仿真結果可信度較低。證據理論具有靈活的不確定性建模框架，對樣本數據依賴少，可用于實驗測試困難、實驗成本高的復雜機電產品不確定性評價中。

發明內容

本發明的目的是通過證據理論和優化方法對建模過程中關鍵未知參數的不確定性進行識別，從而有效縮減建模過程中的不確定性，提高機電產品仿真模型精度水平。因此，本發明通過證據理論對模型參數的不確定性進行識別，通過獲取模型參量的區間范圍及內部子區間上的概率分配信息，對縮減建模過程中的不確定性，提高機電產品仿真模型的精度水平具有重要工程意義。

本發明的技術方案是提供一種基于證據理論的機電產品仿真模型精度提高方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：進行機電產品少量試驗測量，統計分析測量的響應數據，利用證據理論對測量響應數據進行分析，獲取測量響應的取值區間、累計概率分布的上邊界和累積概率分布的下邊界；

步驟2：建立機電產品仿真模型，獲取計算響應，通過對比測量響應與計算響應的取值區間，建立識別建模參量區間范圍的目標函數，利用優化方法對機電產品仿真建模所需的力、電、熱參量的區間進行識別，確定建模參量的取值范圍，縮減模型中的不確定性；

步驟3：將識別的建模參量區間進一步劃分為多個子區間，并對每個子區間初步分配一定的建模參量的概率；

步驟4：利用仿真模型和初步分配的建模參量的概率，計算獲取模型響應的累計概率分布的上邊界和累積概率分布的下邊界，并與測量響應的累計概率分布的上、下邊界進行對比，從而建立目標函數，利用優化方法更新建模參量的概率分配，確定建模參量每一子區間上準確的概率分配，進而增強機電產品仿真模型可信度，提高仿真精度。

優選地，所述步驟1中在測量響應取值區間內選取多個節點，結合試驗響應信息及專家經驗，獲得如圖1所示的測量響應每一取值處累計概率分布的上邊界和累計概率分布的下邊界。

優選地，所述步驟2中識別建模參量區間范圍的目標函數為：