建模与仿.真VVA.pptVIP

飞行器工程系 单家元博士 系统建模与仿真 飞行器工程系 单家元 5 建模与仿真VVA VVA基本概念 模型校核 模型验证 仿真结果的统计分析 实例 5.1 VVA基本概念 VVA基本概念 校核Verification：证实模型从一种形式转换成另一种形式的过程具有足够的精确度。 验证Validation：从预期的角度来确定模型表达实际系统的准确程度，考查模型在其作用域内是否准确地代表了实际系统。包含两层意义：模型是否正确描述系统，模型输出是否接近实际系统行为。 确认Accreditation：模型相对特定的研究目的来说是可接受的，相信并接受这一模型的权威性。 5.1 VVA基本概念 仿真精度与置信度 仿真精度：仿真系统实现其规定或期望的动、静态性能技术指标的误差或允许误差。分静态、动态。总精度是分系统精度的综合。 仿真置信度：表示仿真系统在特定的建模和仿真意义上，在总体结构和行为上能够复现原型系统的可信性程度。 5.1 VVA基本概念 影响仿真系统置信度的因素 建模的原理和方法 建模过程忽略了一些次要因素 初始和原始数据的选取上的遗漏或随机性 计算机求解过程的误差 5.1 VVA基本概念 仿真置信度等级 1级：结果、概括和结论，鉴定标准、仿真目标、系统组成和功能。 2级：子模型、理论模型，比较数据和比较方法 3级：硬件分系统，数据收集及其鉴定方法的描述、复杂模型简图 4级：硬件在回路仿真 5级：实际系统 置信度评估 理论模型有效性确认、仿真软件校核与验证、运行有效性确认、数据有效性确认、内部安全性确认 5.1 VVA基本概念 VVA工作模式 5.1 VVA基本概念 VVA工作过程 5.1 VVA基本概念 模型校核与验证的难点 模型验证工作是一个过程 从理论到实践，再到理论的多次重复的过程。 模型验证工作具有模糊性 相似程度具有一定的模糊或不确定性。 影响模型验证工作的因素的多样性 内因：结构：模型的共性；参数：模型的个性 外因：激励输入 模型验证工作的复杂性 大量、复杂的计算 实际系统的不可试验性 5.2 模型校核 5.2.1 系统仿真误差源校核 仿真模型校核：数学模型建立时作了多种假设和简化，忽略了一些次要的、不可观察的因素，而仿真模型则是在此基础上的二次简化。 仿真算法校核：编制仿真程序时由所采用的算法本身引起的截断误差和舌入误差。 仿真硬件误差：数学仿真：计算机字长。半实物：物理设备、对象实物、接口、时间匹配。 5.2 模型校核 5.2.2 程序校验：软件过程中的软件校核方法 模型程序校核： 零、部件模型校核 弹体动力学模型校核 控制回路模型校核 制导回路模型校核 时序控制、设备驱动程序校核 程序工作时序是否与武器系统一致？ 各仿真设备是否同步？ 驱动程序的坐标转换、比例因子是否准确？ 5.2 模型校核 5.2.2 程序校验：软件过程中的软件校核方法 仿真程序校核方法 非正规方法：概念执行、代码会审 、设计审查 静态分析：词法、语义、结构、数据流 动态测试：黑/白箱测试、自上至下/自下至上、跟踪调试 符号分析：符号运行、路径分析、因果图示 约束分析：边界分析、断言检查 理论证明：归纳、演绎、推理 5.3 模型验证 5.3.1 概述 模型验证：通过模型运行结果与实际系统运行结果的偏差来表示模型的准确度。 模型可信性验证：考察演绎过程的可信性 前提、假设是否真实：建模是在一定的应用目的和试验条件下。 推理过程是否符合思维规律、规则。 模型一致性验证方法：考察归纳过程的可信性。 主观确认法：专家经验评估法 数理统计法：一定的样本数量，样本序列的独立性 时－频分析法：比较模型与实际系统的输出时间序列、输出频谱 动态关联法：根据先验知识，提出一关联性能指标，利用该指标对模型与实际系统输出进行比较，作出定性判定。 定性和定量分析： 5.3 模型验证 5.3.2 置信区间法 原理：对于一个可观测的多元响应仿真模型，它在一组给定的试验框架下的精度可以用模型和实际系统输出变量的均值差的置信区间表示。 置信区间计算方法 一元法：应用一元统计方法和Bonferrioni不等式构造。用t检验法检验均值。 多元法：应用多元统计方法直接计算。用Roy-Bose法检验均值。 数据要求：满足独立同分布、正态分布、同方差假设。 5.3.2 置信区间法 基本步骤 确定ARA 数据获取 自驱动模型：模型输入数据要从与实际系统同分布的随机函数中独立抽样。模型与实际系统输出独立且同分布。 协驱动模型：直接采用实际系统输入数据。模型与实际系统输出同分布但不独立。 5.3.2 置信区间法 选择统计方法：根据观测样本是否满足独立同分布、正态分布、同方差假设条件，选择一元或多元统计方法。 统计计算：根据所选统计方法，计算模型和实际系统输出变量的置信区间