数学仿真系统可信性评估

发布时间：2020-08-27 17:07

【摘要】： 仿真可信性是建模与仿真中迫切需要研究的关键问题之一,而VVA是提高仿真可信度的基本途径。数学仿真模型与系统是一般仿真系统的重要组成部分,对数学仿真模型与系统进行VVA和可信性评估具有重要意义。本文针对数学仿真系统的特点和可信性评估要求,对其可信性进行了理论分析和应用研究。首先,简要介绍了数学仿真模型的建立过程、方法及基本原则,从数学模型和仿真程序两个方面对数学仿真模型的校核进行了研究。提出了数学仿真模型校核的主要目标及校核方法,并针对数学仿真模型的建立过程,提出了相应的校核过程。接着,研究了数学仿真模型的验证方法及工具。针对数学仿真模型的实际特点,对数学仿真模型验证方法的特点及适用性进行了分析和比较。在此基础上,设计和开发了数学仿真模型验证工具,以辅助和指导实际中的模型验证工作,实现模型验证的规范化和自动化。然后,从定性和定量两方面对系统可信度评估的方法展开研究。先是研究了可信度综合评估方法,归纳总结了层次分析法、模糊综合评判法等常用的评估方法,并对其应用做了比较分析;再是设计和开发了可信度综合评估软件,更好地辅助和指导实际中的可信度综合评估工作。最后,把上面研究的理论方法和软件工具应用到XXX模拟测试系统数学仿真分系统的可信度评估中。在分析了数学仿真分系统组成结构的基础上,选用合适的方法对其进行校核和验证,给出了分析其综合可信度的评估结果,并对结果进行了简要分析。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP391.9
【图文】：

建模流程,建模,数学仿真,可信性

三项基本活动是：建立数学模型（或称数学建模、一次建模）、建立仿真程序（又称仿真建模、二次建模）和仿真试验，它们之间的关系如图 2.1 所示。图2.1 数学仿真三要素与三项活动的关系图2.2 一次建模流程由图2.1可知，要想使数学仿真模型具有满意的可信性，必须要在一次建模和二次建模的过程中进行VV&A，也就是要对数学模型和仿真程序进行VV&A。因此，数学仿真模型的可信性建立在数学模型与仿真程序的可信性基础之上。数学模型用数学结构的形式来反映实际系统的行为特性，是数学仿真的基础，通过对系统的数学模型的研究可以揭示系统的内在运动和系统的动态性能。要想保证数学模型的可信性，必须在一次建模的全过程中进行校核。一次建模的过程大体上可分为五个步骤，即建模准备、模型假设、建立模型、模型求解及模型分析，其流程如图2.2所示。只有在确认数学模型可信之后，才可以将数学模型变换为仿真程序，从而在计算机上进行解算或试验。将数学模型转换成可用的仿真程序

因果图,校核方法,仿真程序

通过对程序内部结构的分析、检测来寻找问题的又称结构测试；通过软件的外部表现来发现其缺陷和错误的测称功能测试。白盒测试检查所有的结构及路径是否正确，以及说明的规定正常进行，测试方法通常有逻辑覆盖、路径覆盖及程序界面处进行测试，检查程序是否按照需求规格说明书的规包括等价类划分、错误推测、边界值分析、因果图等。校核方法的分类如图 2.4 所示。

界面图,误差分析,界面,序数

若数学仿真模型的输出结果为时序数据，误差分析模块即可对时序数据的误差序列进行范数计算，同时要求数据具有相同的采样范围和间隔，因此一般要求先预处理。在数学仿真模型验证工具中，有 4 种可选择的典型范数。包括：均方误差∑=NnneN121平方和误差∑=Nnne12规一化平方和误差∑= N nnnxe12最大误差max()ne其中 ne、 nx、 ny分别为误差、仿真和实验序列。误差分析模块调用界面如图 3.3 所示。

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