面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，包括：构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型；利用所述复杂系统/体系效能IPO模型构建体系效能拟合模型；评估优化所述体系效能拟合模型以生成所述体系效能响应曲面模型。本发明专利技术设计了一种构建各种复杂系统/体系的参与要素与复杂系统/体系效能之间的模型映射关系的方法，本发明专利技术可以快速、高效地构建并优化体系效能响应模型，并利用响应模型的高置信度、大覆盖范围的预测能力和可视化的分析能力，即体系效能响应曲面，支撑摸清特定任务、条件背景下复杂系统/体系的效能底数、寻找现有复杂系统/体系的短板弱项以及对比寻优。对比寻优。对比寻优。

【技术实现步骤摘要】
面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法


[0001]本专利技术涉及复杂系统/体系试验测试
，尤其涉及一种面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法。

技术介绍

[0002]随着社会的进步，在日常的农业生产、工业生产或工程实际中经常会碰到这样的问题：如何控制输入变量(例如各种工、农业工艺参数，材料用量等)或者寻找并控制潜在的输入变量使得复杂系统/体系的某项关键指标、响应达到“最优”。例如在一种新型的材料研制中，如何控制材料X的含量，材料Y的含量，外界条件如：温度、时间等，从而使得该材料的某项关键指标如：抗压强度、成品速度达到最大。
[0003]未来的复杂系统/体系中，试验人员需要明确掌握不同任务背景下各种参与要素与体系效能指标之间的模型映射关系，熟悉不同任务场景下不同参与要素的体系贡献率，从而在不同情况下制定更为正确的工艺或者操作方案。
[0004]因此，研究参与要素与体系效能指标之间的模型映射关系，对于摸清整个复杂系统/体系能力底数、创新工艺或工程方法、增强决策科学性来说，是十分必要的。
[0005]目前，复杂系统/体系逐渐开始遍及各行各业，随着技术的进步，产品的革新，影响复杂系统/体系的各种因素、要素水平也逐渐增多。为全面刻画复杂系统/体系效能模型，必须采取科学的数据拟合建模方法，以同时满足提高体系效能响应模型置信度的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，用以构建定量的刻画因素与复杂系统/体系效能之间模型映射关系的方法及解决体系效能响应模型置信度低的难题。
[0007]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0008]本专利技术提供了一种面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，包括：
[0009]构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型；
[0010]利用所述复杂系统/体系效能IPO模型构建体系效能拟合模型；
[0011]评估优化所述体系效能拟合模型以生成所述体系效能响应曲面模型。
[0012]优选的，其中，所述构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型包括：
[0013]对所述复杂系统/体系的目标关键问题进行识别与分解以生成各个目标任务；
[0014]根据每个所述目标任务确定多个效能响应变量，并基于所述多个效能响应变量构建响应变量列表；
[0015]寻找并确认每个所述目标任务的相关因素及与该相关因素对应的水平；
[0016]基于所述相关因素构建所述复杂系统/体系的试验测试矩阵；
[0017]根据所述测试矩阵中相关因素的水平设置获得测试矩阵的试验样本；
[0018]按照所述测试矩阵的每一个所述试验样本开展仿真试验以获取分别与其对应的
响应输出；
[0019]将响应输出记录于与所述试验样本相对应的所述响应变量列表中；
[0020]根据所述响应变量列表和所述测试矩阵构建所述复杂系统/体系效能IPO模型。
[0021]优选的，其中，所述测试矩阵采用正交设计、均匀设计、裂区设计、田口设计、响应曲面设计方法中的至少一种试验设计方法构建生成。
[0022]优选的，其中，构建所述体系效能拟合模型利用多项式拟合方法进行。
[0023]优选的，其中，所述体系效能拟合模型的评估参数至少包括：
[0024]原假设正确但最终判定所述原假设错误的极端条件的概率；
[0025]拟合优度；
[0026]用于表征体系效能映射模型误差的均方根误差。
[0027]优选的，其中，基于所述概率至少小于0.05，确认所述体系效能拟合模型的拟合度满足预设要求。
[0028]优选的，其中，基于所述拟合优度至少大于0.7，确认所述体系效能拟合模型的拟合度满足预设要求。
[0029]优选的，其中，基于所述均方根误差与响应均值的比值应至少小于0.1，确认所述体系效能拟合模型的拟合度满足预设要求。
[0030]优选的，其中，所述拟合优度至少大于0.7。
[0031]优选的，其中，所述均方根误差与响应均值的比值至少小于0.1。
[0032]优选的，其中，基于所述概率小于0.01，所述拟合优度大于0.9，所述均方根误差与响应均值的比值小于0.05，将所述体系效能拟合模型直接确认为所述体系效能响应曲面模型。
[0033]本专利技术至少具有以下特点及优点：
[0034]本专利技术设计了一种构建各种复杂系统/体系的参与要素与复杂系统/体系效能之间的模型映射关系的方法，本专利技术可以快速、高效地构建并优化体系效能响应模型，并利用响应模型的高置信度、大覆盖范围的预测能力和可视化的分析能力，即体系效能响应曲面，支撑摸清特定任务、条件背景下复杂系统/体系的效能底数、寻找现有复杂系统/体系的短板弱项以及对比寻优。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法的流程框图；
[0037]图2为本专利技术面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法的流程框图；
[0038]图3为本专利技术模型响应曲面可视化展示图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，下文所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]本专利技术中体系重构灵活性由体系要素组合链路总数和满足任务效能要求的闭环任务链数量进行比值得到。其中，体系要素组合链路总数指体系效能影响因素水平组合的总数，由体系全任务链IPO模型计算得到；满足任务效能要求的闭环任务链数量指达到体系效能阈值的影响因素水平组合数量，根据体系效能模型进行搜索求解得到。
[0041]本专利技术提供了一种面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，请参见图1至图3，包括：
[0042]S1、构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型；
[0043]S2、利用复杂系统/体系效能IPO模型构建体系效能拟合模型；
[0044]在一些实施例中，构建体系效能拟合模型利用多项式拟合方法进行。
[0045]S3、评估优化体系效能拟合模型以生成体系效能响应曲面模型。
[0046]在一些实施例中，请参见图2，S1、构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型包括：
[0047]S11、对复杂系统/体系的目标关键问题进行识别与分解以生成各个目标任务；
[0048]S12、根据每个目标任务确定多个效能响应变量，并基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，其特征在于，包括：构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型；利用所述复杂系统/体系效能IPO模型构建体系效能拟合模型；评估优化所述体系效能拟合模型以生成所述体系效能响应曲面模型。2.根据权利要求1所述的面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，其特征在于，所述构建面向任务的复杂系统/体系效能IPO模型包括：对所述复杂系统/体系的目标关键问题进行识别与分解以生成各个目标任务；根据每个所述目标任务确定多个效能响应变量，并基于所述多个效能响应变量构建响应变量列表；寻找并确认每个所述目标任务的相关因素及与该相关因素对应的水平；基于所述相关因素构建所述复杂系统/体系的试验测试矩阵；根据所述测试矩阵中相关因素的水平设置获得测试矩阵的试验样本；按照所述测试矩阵的每一个所述试验样本开展仿真试验以获取分别与其对应的响应输出；将响应输出记录于与所述试验样本相对应的所述响应变量列表中；根据所述响应变量列表和所述测试矩阵构建所述复杂系统/体系效能IPO模型。3.根据权利要求2所述的面向任务的体系效能响应曲面模型构建方法，其特征在于，所述测试矩阵采用正交设计、均匀设计、裂区设计、田口设计、响应曲面设计方法中的至少一种试验设计方法构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺民，姜建勋，张万达，罗锐涵，曾鹏，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：