一种针对响应突变的序贯试验设计方法技术

本发明专利技术公开了一种针对响应突变的序贯试验设计方法，意在解决复杂电磁环境下对抗试验中响应存在突变时，基于均匀设计和传统序贯设计获取的试验结果难以有效反映装备性能的变化特性特别是性能突变过程的问题；利用可卷型L2‑

【技术实现步骤摘要】
一种针对响应突变的序贯试验设计方法


[0001]本专利技术涉及统计试验设计
，具体为一种针对响应突变的序贯试验设计方法。

技术介绍

[0002]试验设计也称为实验设计，是关于如何按照预定目标制订适当的试验方案，以利于对试验结果进行有效的统计分析的数学原理和实施方法。一个试验的设计，即是对试验的一种安排，需要考虑试验所要解决的问题的类型、对结论赋予何种程度的普遍性、希望以多大功效作检验、试验单元的齐性、每次试验的耗资耗时等方面，选取适当的因子和相应的水平，从而给出试验实施的具体程序和数据分析的框架。其中因子：试验中所需考察的变量，称为因子(或因素)。因子是影响测试结果的试验参数。水平：因子可选的状态称为因子的水平。响应：试验的结果称为响应(或输出)。试验设计：厘清因子和水平后的试验的总体安排方案
[1]。
[0003]传统的试验设计方法，如正交设计、均匀设计等，均是一次整体设计，即在试验前根据试验的可控因子M、水平Q和试验次数n，按相应的最优准则一次性构造出试验方案；按照试验方案执行试验后进行数据统计和分析。在数据分析和处理后，如果还需补充进行试验，这便是序贯设计。传统的序贯设计，其仍然只考虑试验的可控因子以及其水平的均匀性。
[0004]但是在复杂电磁环境下的对抗试验中，需要通过试验发现装备在各种试验条件下的各种响应情况。然而由于电子信息装备在复杂电磁环境下的响应多具有突变性，当输入的因子和水平为均匀设计时，只能获取部分典型水平取值下的响应结果，导致获取的试验数据难以有效反映装备性能的变化特性特别是性能突变过程，进而影响数据建模分析精度。如果后续的序贯补充试验设计仍然采用传统的均匀设计方案，将无助于解决响应突变情况，从而对于摸清试验响应的全面性，更全面地评估装备的能力，带来很大的影响。因此，后续的序贯设计方法，将在考虑输入因子和水平均匀性的同时，还要考虑能尽量多地覆盖在响应突变的周边区域，从而能够更全面评估装备的能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种针对响应突变的序贯试验设计方法，以解决上述
技术介绍
中提出的在复杂电磁环境下的对抗试验中，当试验响应存在突变时，基于均匀设计和传统序贯设计获取的试验结果难以有效反映装备性能的变化特性特别是性能突变过程的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种针对响应突变的序贯试验设计方法，其特征在于：所述针对响应突变的序贯试验设计方法具体操作步骤如下：
[0007]S1：给定初始设计尺寸n0和响应突变设计的n1；
[0008]S2：生成一个尺寸为n0的均匀设计方案D0：X＝{x
k
:k＝1,2,
…
,n0}；
[0009]S3：执行D0的试验，获取响应集Y＝{y
k
:k＝1,2,
…
,n0}；
[0010]S4：画出响应集在其值域范围内的分布图；
[0011]S5：判断分析响应是否存在突变，若否则结束，若是则转到S6；
[0012]S6：对X＝{x
k
:k＝1,2,
…
,n0}和Y＝{y
k
:k＝1,2,
…
,n0}建模，得到
[0013]S7：生成一个尺寸为n1的均匀设计方案D1，令并利用S6中的数据模型得到D对应的试验响应集
[0014]S8：计算目标函数
[0015]S9：随机置换D1中的任意两列得到并利用S6中的数据模型得到D
′
对应的试验响应集
[0016]S10：计算目标函数
[0017]S11：对两次得到的obj和obj
′
进行判断，若obj＜obj
′
，则令D＝D
′
,obj＝obj
′
,进一步判断是否完成所有置换，若是则结束，若否则返回S9进行再循环。
[0018]优选的，所述S1初始设计D＝{x
k
:k＝1,2,
…
n}是一个均匀设计方案，但在复杂电磁环境的试验中，由于装备对于环境因素的响应的非线性性，相应的响应集Y＝{y
k
:k＝1,2,
…
,n0}的分布在某些区域很可能存在突变。
[0019]优选的，所述S6中响应与输入之间的映射模型具体可表示为则拟合模型可进一步表示为：
[0020][0021]其中g
i
(x)为线性或者二次函数，r(q,x,x
k
)为x和x
k
相关函数，G＝[g
l
(x
i
)]1≤i≤n,1≤l≤p
，
[0022]优选的，所述S8中针对响应突变的序贯设计的目标函数定义为：
[0023][0024]其中，其中D为X＝{x
k
:k＝1,2,
…
n}(x
k
＝(x
k1
,x
k2
,
…
,x
ks
)
T
)是由序贯试验设计产
生的试验方案；是通过模型拟合试验点集x
i
得到的预测响应；为设计D可卷型L2‑
偏差，(WD2(D))2越小表示设计均匀性越好；为试验点x
i
处的梯度模值，用以度量试验点x
i
处的响应突变程度，dis(x
i
)越大响应突变程度越强，该点附近需要安排更点的试验点；λ是用于防止(WD2(D))2和的数量级不同的惩罚常数。该目标函数综合考虑试验设计方案的均匀性和响应集突变性，这使得设计点集能够保持原始模型的统计推断能力，同在响应突变处安排更多的试验点，通过利用模拟退火等算法进行多次迭代，最终将获得局部最优设计。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在试验响应存在突变情况下，针对均匀设计和传统序贯设计难以有效装备性能突变过程的问题，本专利技术提供了一种针对响应突变的序贯试验设计方法。该方法综合考虑试验设计方案的均匀性和响应集突变性，利用可卷型L2‑
偏差描述设计方案的均匀性，利用试验点的梯度模值表征试验响应的突变程度，在此基础上了构建了序贯试验设计优化目标函数，通过不断迭代提高目标函数值以获取试验设计方案。与传统序贯设计方法相比，本专利技术所提供的针对响应突变的序贯试验设计方法生成的试验设计方案在响应突变处分布更为密集，能够更好地反应响应的突变过程。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种针对响应突变的序贯试验设计方法流程示意图；
[0027]图2为本专利技术一种针对响应突变的序贯试验设计方法的应用实例中初始设计方案的响应分布图；
[0028]图3为本专利技术一种针对响应突变的序贯试验设计方法的应用实例中常规序贯方案的响应分布；
[0029]图4为本专利技术一种针对响应突变的序贯试验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对响应突变的序贯试验设计方法，其特征在于：所述针对响应突变的序贯试验设计方法具体操作步骤如下：S1：给定初始设计尺寸n0和响应突变设计的n1；S2：生成一个尺寸为n0的均匀设计方案D0：X＝{x
k
:k＝1,2,
…
,n0}；S3：执行D0的试验，获取响应集Y＝{y
k
:k＝1,2,
…
,n0}；S4：画出响应集在其值域范围内的分布图；S5：判断分析响应是否存在突变，若否则结束，若是则转到S6；S6：对X＝{x
k
:k＝1,2,
…
,n0}和Y＝{y
k
:k＝1,2,
…
,n0}建模，得到S7：生成一个尺寸为n1的均匀设计方案D1，令并利用S6中的数据模型得到D对应的试验响应集S8：计算目标函数S9：随机置换D1中的任意两列得到并利用S6中的数据模型得到D
′
对应的试验响应集S10：计算目标函数S11：对两次得到的obj和obj
′
进行判断，若obj＜obj
′
，则令D＝D
′
,obj＝obj
′
,进一步判断是否完成所有置换，若是则结束，若否则返回S9进行再循环。2.根据权利要求1所述的针对响应突变的序贯试验设计方法，其特征在于：所述S6中的数据模型可具体表示为：其中g...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静克，戚宗锋，王华兵，汪亚，申绪涧，韩慧，汪连栋，朱宁，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九二部队，
类型：发明
国别省市：