一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估。本发明专利技术从高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度的评估指标选取出发，针对在仿真培训系统可信度评估过程中出现的不确定性采用梯形云来描述，实现定性概念和定量计算上的转换，实现评估指标隶属度的计算；提出采用改进的模糊层次分析法计算评估指标的常权重，针对高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估中极个别指标的严重失真而综合评价却无法灵敏做出反应的问题，根据高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估的自身属性构造惩罚型状态变权函数，使得各个指标的权重随着可信度评估结果的变化而重新分配；采用模糊加权算子计算仿真培训系统可信度评估结果。

Reliability evaluation method of 3D simulation training system for high voltage cable construction based on Variable Weight Theory

The invention relates to a reliability evaluation of a 3D simulation training system for high voltage cable construction operations by using variable weight theory. The present invention is selected from the evaluation index of high voltage cable construction simulation training system operation reliability of 3D based simulation training system aiming at the reliability assessment of the uncertainty in the process of using the trapezium cloud to describe, transform the qualitative and quantitative calculation on the implementation of evaluation index membership; put forward the improved fuzzy AHP method the evaluation index of the constant weight, according to the individual indicators for construction of high voltage cable reliability simulation training system operation in 3D evaluation distortion and comprehensive evaluation is not sensitive to react to problems, according to the construction of high voltage cable reliability simulation training system operation 3D evaluation attributes structure punishment variable weight function, the weight of each index with the change the evaluation result and re allocation; by calculating the weighted operator fuzzy simulation training System reliability evaluation results.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估，尤其是涉及一种利用变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估。
技术介绍
随着计算机图形技术和虚拟现实技术的迅速发展，仿真技术已广泛应用在科学技术和生产生活的各个领域。为增强电力职工的技能和素质，提高电力企业对员工的培训效率，采用虚拟现实技术的电力系统仿真培训应运而生。而仿真可信度是评估仿真培训系统仿真成功与否的重要指标。在建模与仿真领域，仿真可信度的评估方法一般可以分为定量计算和定性分析。但是定量的方法大多忽略了专家的宝贵经验，一般做理论分析；定性分析方法简单易懂。可操作性强，但是受主观因素影响比较大，应用效果受外界因素影响大。针对在可信度评估过程出现的随机的与模糊的不确定性，比如可信度评估模型中含有较多的定性指标，其定性指标的选择以及建立需要改方面的专家经过商讨确定，那么评估指标是否可以完全反映仿真系统的可信度有待商榷，再次专家的参与带有较强的主观色彩，而且不同人员判断时，由于认识以及实地操作经验的不同，得出来的结果也是千差万别，而这些结果就是一个随机过程。层次分析法来确定各个因素的权重，再采用模糊评判法根据隶属度最大原则求解可信度评估的结果，但是再计算各个评估指标的权重时采用的层次分析法需要专家的参与确定判断矩阵，不可避免加入主观因素，这样得出来的结果主观性较强，无法正确反映系统的可信度，而且需要考虑判断矩阵的一致性。模糊评判理论对仿真培训系统模糊评价的多级评估方法，但是采用常权重，没有反映失真的评估指标在综合评价中影响趋大的实际情况。相似理论来量化仿真系统的可信度原理是：将可信度评估指标量化成一个相似要素，若是评估过程伴随模糊性，需要用模糊轮将可信度评估指标转换成模糊相似元。但是模糊相似需要专家的参与，不可避免伴随很大成分的主观因素，并且对于配电网培训仿真来说，其对应的实际系统评估指标太多，导致相似要素太多，给计算上带来一定的难度，造成评估结果的失真。
技术实现思路
鉴于此，本专利采用梯形云模型计算评估指标对状态的隶属度，实现定性概念和定量概念之间的转化，建立基于梯形云的隶属度矩阵；针对3D仿真培训系统可信度评估中极个别指标的严重失真而综合评价却无法灵敏做出反应的问题，本专利采用基于惩罚型状态变权函数计算评估指标的权重，使得权重随着评估指标评估结果的变化而变化；采用模糊加权算子计算仿真培训系统可信度的评估结果，实现仿真培训系统的可信度评估，最后以实际算例表明本专利提出的算法在仿真可信度评估应用中是可行的。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估指标的选取，包括画面元素，画面质感、软件的鲁棒性等15个方面建立评估指标体系。步骤2，采用梯形云模型计算可信度评估指标隶属度，包括以下子步骤，分别是：步骤A、计算梯形云的4个数字特征：期望值Ex1、Ex2、熵En和超熵He，即：步骤B、计算可信度评估指标的隶属度，包括：定义画面元素所处四个状态，分别为：“优秀”，“良好”，“一般”，“不合格”。处于某一状态的区间为(ab)，则画面元素的正态云的表达式为步骤3，基于改进模糊层次分析法计算可信度评估指标常权重以及局部惩罚-激励型状态变权函数计算可信度评估指标变权重。步骤4，根据隶属度最大原则计算模糊评判结果，模糊评判结果计算的表达式为式中，wi和rij分别为评价指标的权重和隶属度。对模糊评判结果做归一化处理，即在上述的一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估方法，所述的步骤3包含两个子步骤，分别是：步骤C、改进模糊层次分析法计算常权重，包括：C.1采用0.1～0.9标度法，建立判断矩阵；C.2构造模糊判断矩阵R；C.3利用式子(6)求取各因素权重式中wi表示因素ai的权重值，n为评价指标个数，a为调整参数，a＝(n-1)/2。C.3权重满意度检验为了保证各个指标权重的合理性，还需要对权重做满意度检验。设权重向量W＝[w1，w2…wn]T是模糊矩阵R的权重，令则称n阶矩阵W*＝[wij]n×n(7)为判断矩阵R的特征矩阵。当相容性指标I(A，W*)<α，则认为矩阵是满意的，一般选取α＝0.1。若是矩阵不满意，则C.5利用公式eij＝rij/rji将矩阵R转化为互反型矩阵E＝[eij]n×n；C.6取B＝log(E)，其中bij＝logeij；C.7构造其中C.8在矩阵W*的基础上，根据式子(6)算出评价指标的权重。步骤D、局部惩罚-激励型状态变权函数计算可信度评估指标变权重，包括：D.1变权理论的计算。当高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估的某一评估指标严重偏离正常值，而且该指标的权重不大时，若只根据常权重来进行可信度评估，无法反映培训系统可信度评估的失真部分，影响评价结果的真实性，不符合设备实际运行情况。因此，本专利引入，对常权重进行修改，使权重随着各评估指标取值的变化而变化，表达式为式中wi表示某一评价指标的常权重，wbi为变权重，si(xi)为关于评估指标xi的函数。D.2si(xi)函数的计算。si(xi)的表达式为对于越大越优型指标，对于越小越优型指标，其中x为评估指标的取值，xmax与xmin为评估指标x的最大取值和最小取值。本专利技术的优点：提出了基于改进模糊层次分析法计算设备的权重，增加了权重满意度判断的环节；考虑在高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估中极个别指标的严重失真而且所占权重比较小，提出运用变权理论来对评价指标常权进行修正，使得各指标权重的分配更加贴近可信度评估指标的评估设备的运行结果；针对在可信度评估过程中出现的不确定性，采用梯形云模型求解隶属度，将评估过程出现的随机性和模糊性成分结合在一起，扩大不确定性的描述区间，提高评估结果的准确性；采用加权模糊算子计算高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估结果，判断仿真系统可信度所处的评估设备的运行结果。附图说明附图1是本专利技术中高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估指标。附图2是本专利技术可信度评估结果划分标准。附图3是本专利技术实施例中电力电缆模糊综合评价结果。附图4是u的取值对si(xi)的影响。附图5是本专利技术实施例中λ的取值对si(xi)的影响。附图6是本专利技术实施例中α的取值对si(xi)的影响。附图7是本专利技术变权函数的曲线。附图8是本专利技术实施例中各个评估指标的专家评分以及对应的权重。附图9是本专利技术实施例中β的取值对si(xi)的影响。附图10是本专利技术的方法流程示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估指标的选取。步骤2，可信度评估指标隶属度的计算。步骤3，权重的计算。步骤4，根据隶属度最大原则计算高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估模糊评判结果。在上述的一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估，所述的步骤2中，具体的操作步骤如下：梯形云模型用期望值E本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估指标的选取，包括画面元素，画面质感、软件的鲁棒性等15个方面建立评估指标体系；步骤2，采用梯形云模型计算可信度评估指标隶属度，包括以下子步骤，分别是：步骤A、计算梯形云的4个数字特征：期望值Ex1、Ex2、熵En和超熵He，即：Ex1=aEx2=b---(1)]]>En=b-a6---(2)]]>步骤B、计算可信度评估指标的隶属度，包括：定义画面元素所处四个状态，分别为：“优秀”，“良好”，“一般”，“不合格”；处于某一状态的区间为(a b)，则画面元素的正态云的表达式为u(x)=exp[-(x-Ex1)2/(2En2)]x≤Ex11Ex1≤x≤Ex2exp[-(x-Ex2)2/(2En2)]x≥Ex2---(3)]]>步骤3，基于改进模糊层次分析法计算可信度评估指标常权重以及局部惩罚‑激励型状态变权函数计算可信度评估指标变权重；步骤4，根据隶属度最大原则计算模糊评判结果，模糊评判结果计算的表达式为式中，wi和rij分别为评价指标的权重和隶属度；对模糊评判结果做归一化处理，即Bi′=Bi/Σi=1nBi---(5).]]>...

【技术特征摘要】
1.一种基于变权重理论的高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，高压电缆施工作业3D仿真培训系统可信度评估指标的选取，包括画面元素，画面质感、软件的鲁棒性等15个方面建立评估指标体系；步骤2，采用梯形云模型计算可信度评估指标隶属度，包括以下子步骤，分别是：步骤A、计算梯形云的4个数字特征：期望值Ex1、Ex2、熵En和超熵He，即：Ex1=aEx2=b---(1)]]>En=b-a6---(2)]]>步骤B、计算可信度评估指标的隶属度，包括：定义画面元素所处四个状态，分别为：“优秀”，“良好”，“一般”，“不合格”；处于某一状态的区间为(ab)，则画面元素的正态云的表达式为u(x)=exp[-(x-Ex1)2/(2En2)]x≤Ex11Ex1≤x≤Ex2exp[-(x-Ex2)2/(2E...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴倩，赵贤，林燕贞，乔卉，龚庆武，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司培训与评价中心，武汉大学，
类型：发明
国别省市：广东;44