[发明专利]基于虚拟试验系统与实际系统的虚实比对分析方法

说明书

基于虚拟试验系统与实际系统的虚实比对分析方法，本发明涉及虚实比对分析方法。本发明的目的是为了解决工程试验中虚拟模型与实物等效，以便在虚拟或半实物实验中利用虚拟模型代替实物模型完成试验的问题。具体过程为：一、设置输入、输出数据；输入数据为：虚拟试验系统的输出过程；实际系统输出过程或理论上的期望值；显著性水平；频率范围；虚拟试验系统输出数据采样周期；实际系统输出数据采样周期；子区间个数；输出数据为；可信区间；二、对输入数据、输出数据进行预处理；三、对预处理后的数据进行傅里叶变换；四、对傅里叶变换后的数据进行统计分析得到可信区间，判断是否接受虚拟试验系统。本发明应用于虚拟模型领域。

本发明申请是申请日为2016年04月15日、申请号为201610236076.3、发明名称为基于虚拟试验系统与实际系统的虚实比对分析方法的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及虚实比对分析方法。

背景技术

工程系统的虚拟试验实际上是对真实物理系统简化、抽象以及对简化后模型进行多领域数值分析的过程。由于实际系统过于复杂，在建模时往往需要进行许多简化，这些简化是否能够真实描述模型的几何、物理和运动特性，虚拟试验系统的实验结果是否能满足决策和分析需要，是虚拟模型能否代替实物的重要判据，也是设计人员关心的重要问题。

模型验证就是证明理论模型及其实现形式是否在其应用范围内适当地代表了真实系统的过程。其目的是检验和评估从实际系统的概念模型到计算机模型之间的转换是否正确。由模型产生的输出数据应当同由真实系统实验而获得的实际数据进行比较。

模型验证的过程就是对所建立的模型树立起信心的过程，即是如何评价模型的置信度或置信等级(Confidence levels或Credibility levels)的问题。

在分析与建模阶段，通过对问题实体进行数学逻辑上的抽象和描述，得到该实体的概念模型。然后进一步通过设计实现将概念模型再转换为软件实现，得到虚拟试验模型，最后在虚拟试验阶段运行虚拟试验模型得到结果。验证概念模型、校核仿真模型、验证虚拟试验结果。对概念模型验证主要是检验概念模型的理论和假设是否正确，问题实体的模型表达是否合理地满足建模的目的。虚拟试验模型的校核则是确保软件设计实现与概念模型的一致性，虚拟实验结果的验证则是确定模型的输出结果对于预期应用是否正确，即是否符合问题实体的需求。

工程模型验证的根本目的是定量描述虚拟试验预测可信度，衡量虚拟试验预测能力。虚拟试验模型验证通过计算模型预测值与试验测量数据的比较，度量计算模型预测能力，其本质是一个统计过程。这一过程中存在不确定性，包括计算模型建模不确定性、输入参数不确定性和确认试验测量误差等。

虚拟试验模型验证方法有参数估计法、假设检验法、频谱分析法等。由于输出数据有静态和动态之分，模型验证又分为静态性能验证和动态性能验证。静态验证是指对不随时间变化的静态输出数据的验证，动态验证是对整个系统运行过程的考察，可以在每一时刻考察虚拟试验系统与实际系统的一致性。静态验证最常用的定量方法是统计分析法(如参数估计法、假设检验法)，动态性能验证最为推崇的定量方法是频谱分析法。

发明内容

本发明的目的是为了解决工程试验中虚拟模型与实物等效，以便在虚拟或半实物实验中利用虚拟模型代替实物模型完成试验的问题，而提出的基于虚拟试验系统与实际系统的虚实比对分析方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

基于虚拟试验系统与实际系统的虚实比对分析方法具体过程为：

步骤一、将静态性能随机向量记为Y，将动态性能随机过程记为Y_t，实际系统的每一次试验观测结果视为静态性能随机向量Y或动态性能随机过程Y_t的一次实现，记作y^(j)和其中，上标j表示第j次试验，t表示动态性能随机过程输出的结果；