CN107300907A - 结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性能评定方法 - Google Patents

Abstract

一种结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性能评定方法。首先，利用二项分布经典假设检验方法制定假设条件，并综合考虑双方风险和实际情况确定飞行器控制***性能评定所需的样本数；其次，利用综合评估方法进行飞行器控制***性能评估计算，得出给定样本数的性能评估分值；最后，利用二项分布经典假设检验方法对评估结果进行统计分析，根据接受或者拒绝假设情况，给出飞行器控制***性能评定结论。本发明提出的结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性能评定方法实用性强，有较高的应用价值，可以为飞行器控制***研制定型、作战性能考核等工作提供客观的评判依据。

Description

结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性能评定方法

技术领域

本发明涉及一种飞行器系控制统性能评定方法，尤其涉及一种综合评估与 假设检验相结合的控制***性能评定方法。

背景技术

目前国内外关于飞行器***性能评估的研究很多，比较常用的方法是建立 ***的多层次评估指标体系，并针对不同的体系，利用相适应的评估方法进行 评估。飞行器***性能评估结果可以反映***性能，为飞行器设计提供有益参 考，但是光凭评估结果无法对***性能给出明确结论。飞行器研制定型和作战 性能考核等工作中需要对***性能评定，因此评估分值的有效性以及如何利用 评估结果对***性能下结论是一项难题。

发明内容

为了能够对飞行器控制***性能进行更加全面、准确的评价，进而能够达 到性能评定的目的，本发明提出了一种结合综合评估与假设检验的飞行器控制 ***性能评定方法。利用综合评估的方法对飞行器控制***性能进行评估，利 用假设检验的方法对评估结果进行统计分析，进而对飞行器控制***性能进行 评定。该方法可以对飞行器控制***的性能给出定性和定量相结合的评定结论， 为飞行器研制定型、作战性能考核等工作提供有效依据。

一种结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性能评定方法，步骤如下：

首先，利用二项分布经典假设检验方法制定假设条件，并综合考虑双方风 险和实际情况确定飞行器控制***性能评定所需的样本数；

其次，利用综合评估方法进行飞行器控制***性能评估计算，得出给定样 本数的性能评估分值；

最后，利用二项分布经典假设检验方法对评估结果进行统计分析，根据接 受或者拒绝假设情况，给出飞行器控制***性能评定结论。

一、确定飞行器控制***性能评定所需样本数：

(1)根据飞行器控制***设计指标要求和使用方最低可接受指标制定假设条 件，并根据假设条件计算出不同样本数条件下的检出比、判定数及双方风险， 步骤如下：

①设定原假设：H₀＝P＝P₀和备择假设：H₁＝P＝P₁；

②利用下面公式计算检出比

③利用下面公式计算判定数

其中，N为样本数；

④利用下面公式计算生产方风险

⑤利用下面公式计算使用方风险

(2)根据双方风险、研制成本和试验条件确定飞行器控制***性能评定所需 的样本数N；

二、利用综合评估方法得出飞行器控制***性能评估分值：

(1)根据飞行器控制***性能评估特点，分为制导***、姿控***以及综合 控制***，根据三个***建立性能评估指标体系；飞行器控制***评估关键性 能指标包括制导***的过程约束、控制量约束、指令平稳度和精度，姿控*** 的动态品质、干扰适应能力和跟踪能力，综合控制***的时序控制、供电能力 和配电控制。

(2)性能评估指标体系内底层指标值从试验数据或仿真数据中获取，其量化 计算及标准化方法如下：

(2.1)量化计算方法

方法1：适用于成本型指标，希望数值越小越好；从飞行数据中得到数据列 P[n]，其中n为数据点个数，令指标值为x，其计算公式如下所示

x＝max{|P[i]|} (5)

其中i＝1,2…n；

方法2：适用于平稳度类指标，首先提取数据列P[n]，其中n为数据点个数， 令指标值为x，其计算公式如下所示

其中i＝1,2…n；

(2.2)指标标准化方法

评估指标体系中的各指标类别不一，计算所得到的指标值相差很大，量纲 也各不相同，需要对指标值进行处理，得到统一的指标分值，然后对指标分值 按照一定标准进行综合。具体方法是：首先对每个指标值x设置最高值b和最 低值a，对评估分值y设置相应的最高值M＝100分和最低值L＝0分，然后根据 指标的评估细则，利用标准化计算方法把x转化为评价分值y，即将不同的底层 指标值映射到统一格式的评估分值[0，100]，指标标准化方法有线性递减形式和 线性递增形式两种，其计算公式如下：

①线性递减形式对应计算表达式为：

②线性递增形式对应计算表达式为：

通过上述方法得出指标分值向量Y＝[y₁,y₂,…,y_n]；

(3)利用层次分析法(AHP)和属性层次模型(AHM)法确定各层指标间的 权重，步骤如下：

(3.1)AHP评判模型

AHP方法一般应用于非结构化决策，它的权重确定方法基于一种重量模型， 通过重量比较来得到权重值。设元素u₁,u₂…,u_n为n个石头，它们的重量分别为 g₁,g₂…,g_n。我们不知道物体的重量，但知两两之间的重量比a_ij＝g_i/g_j，则比较判断 矩阵A＝(a_ij)_n×n满足

满足上述条件的矩阵称为正互反矩阵。那么如何来确定a_ij的值，AHP方法 中用数字1～9及其倒数作为标度，如下表所示：

(3.2)AHM评判模型

AHM基于一种称为球赛模型的方法来进行两两重要性比较。设元素u₁,u₂…,u_n为n个球队，每两个球队进行1场比赛，每场比赛为1分；u_i和u_j比赛(i≠j)，u_i得分μ_ij，u_j得分μ_ji，准则C为得分；问题：已知U＝(μ_ij)_n×n,1≤i,j≤n，在准则C下 对元素进行排序，即按得分多少对元素进行排序；

上述模型中，μ_ij满足

μ_ij≥0,μ_ji≥0,μ_ij+μ_ji＝1,i≠j,μ_ii＝0 (10)

满足上式的μ_ij称为相对属性测度，矩阵U称为属性判断矩阵；如果μ_ij＞μ_ji， 则称μ_ij比μ_ji强，记为μ_i＞μ_j；所属性判断矩阵U满足当μ_i＞μ_j，μ_j＞μ_k时，有μi＞μk， 则称U具有一致性；对属性判断矩阵一致性检验方法如下：

令I_i＝{j:g(μ_ij)＝1,1≤j≤n}，属性判断矩阵U＝(μ_ij)_n×n具有一致性的必 要充分条件是：对任何i，当I_i非空时有

I_i非空是指对给定的i，至少存在一个j使μ_ij＞0.5，即i比j强；所以I_i非空是 指u_i不是最小者；

u_i的得分为(f₁,f₂…,f_n)^T为属性排序向量。我们注意，属性排序向量 是判断矩阵中所有列向量之和。从式(10)可得出对属性排序向量 进行归一化可得出权重向量。

w_i＝2f_i/n(n-1) (12)

W＝(w₁,w₂…,w_n)^T (13)

AHM中的属性判断矩阵U＝(μ_ij)_n×n由AHP中的比较判断矩阵A＝(a_ij)_n×n中导出， 转换公式为

其中k为大于2的正整数，β通常取1或2。

(4)利用上述方法计算得到指标分值向量和权重向量，自下而上一层一层进 行加权评估计算，最终得出***性能评估分值R，其公式为

R＝Y·W (15)

利用以上描述的综合评估方法，对给定样本数的飞行器控制***进行性能 评估计算，得出评估分值。

三、利用二项分布经典假设检验方法对飞行器控制***性能进行评定的方 法描述如下：

(1)对飞行器控制***性能评定结果进行统计分析，确定满足原假设的样本 数S。

(2)若满足原假设的样本数S≤K，则拒绝原假设，判定***性能不达标；否 则接受原假设，判定***性能达标。

本发明的有益效果：本发明提出的结合综合评估与假设检验的飞行器控制 ***性能评定方法实用性强，有较高的应用价值，可以为飞行器控制***研制 定型、作战性能考核等工作提供客观的评判依据。

具体实施方式

本发明的目的在于提出一种结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性 能评定方法，能够为飞行器控制***性能给出明确结论，为飞行器研制定型、 作战性能考核等工作提供支持。

下面结合飞行器控制***制导分***性能评定算例，对本发明作进一步详 细描述。

一、首先需要确定制导***性能评定所需的样本数，具体步骤描述如下：

1、根据制导***特点制定性能评估等级，如下表所示。

评估结果分值	性能等级
		90-100	优秀
80-90	良好
		70-80	一般
60-70	较差
		0-60	不合格

2、根据制导***设计要求和作战性能要求制定假设条件，并根据假设条件 计算出不同样本数条件下的检出比、判定数及双方风险。例如按照制导***设 计要求，***性能必须满足“良好”以上，且最低可接受值为性能满足“一般”以上：

原假设：H₀＝P＝P₀，其中

备择假设：H₁＝P＝P₁，其中

计算检出比和判定数

计算生产方和使用方风险

计算结果如下表所示。

样本数N	判定数K	研制方风险α	使用方风险β
				3	2	0.488	0.343
4	3	0.5904	0.2401
				5	3	0.2627	0.5282
6	4	0.3446	0.4202
				7	5	0.4232	0.3294

3、考虑试验条件、研制成本及双方风险等情况，确定制导***性能评定所 需的样本数N＝6。

二、按照给定样本数，利用综合评估方法计算制导***性能评估分值，具 体步骤描述如下：

1、首先需要建立层次化制导***性能评估指标体系，如下表所示：

2、对底层指标进行指标值计算和标准化，并进行指标权重确定，具体步骤 为：

①利用下述公式得出指标分值向量Y＝[y₁,y₂,…,y_n]。

X＝max{|P[i]|} (16)

计算结果如下表所示：

②对每层指标进行两两比较，得出比较判断矩阵A＝(a_ij)_n×n，如下表所示:

③利用下述公式把比较判断矩阵转换为属性判断矩阵U＝(μ_ij)_n×n，并对属性判断矩阵进行一致性检验及归一化，求出每一层指标的权重向量W＝[w₁,w₂…,w_n]^T。

w_i＝2f_i/n(n-1) (20)

底层指标权重计算结果如下表所示：

3、根据底层指标分值和权重，自下而上一层一层进行加权评估计算，最终 得出***性能评估分值R，其公式为。

R＝Y·W (21)

制导***性能评估计算结果如下表所示：

指标名称	权重	评估分值
			过程约束	0.241	81.06
控制量约束	0.241	81.34
			指令平稳度	0.059	95.94
精度约束	0.459	77.30
			制导***性能评估	——	81.24

利用上述方法，对6个样本的飞行器制导***性能进行综合评估计算，结 果如下表所示：

三、利用二项分布经典假设检验方法，对制导***性能进行评定的方法描 述如下：

1、对制导***性能评定结果进行统计分析，确定满足原假设的样本数S。 统计结果如下表所示。

2、从统计结果看，总样本数N＝6时，满足原假设的样本数S＝5，大于判定 数K＝4，接受原假设，因此制导***性能评定结论为：达标。

Claims (1)

1.一种结合综合评估与假设检验的飞行器控制***性能评定方法，其特征在于，步骤如下：

一、确定飞行器控制***性能评定所需样本数：

(1)根据飞行器控制***设计指标要求和使用方最低可接受指标制定假设条件，并根据假设条件计算出不同样本数条件下的检出比、判定数及双方风险，步骤如下：

①设定原假设：H₀＝P＝P₀和备择假设：H₁＝P＝P₁；

②利用下面公式计算检出比

③利用下面公式计算判定数

其中，N为样本数；

④利用下面公式计算生产方风险

⑤利用下面公式计算使用方风险

(2)根据双方风险、研制成本和试验条件确定飞行器控制***性能评定所需的样本数N；

二、利用综合评估方法得出飞行器控制***性能评估分值：

(1)根据飞行器控制***性能评估特点，分为制导***、姿控***以及综合控制***，根据三个***建立性能评估指标体系；飞行器控制***评估关键性能指标包括制导***的过程约束、控制量约束、指令平稳度和精度，姿控***的动态品质、干扰适应能力和跟踪能力，综合控制***的时序控制、供电能力和配电控制；

(2)性能评估指标体系内底层指标值从试验数据或仿真数据中获取，其量化计算及标准化方法如下：

(2.1)量化计算方法

方法1：适用于成本型指标，希望数值越小越好；从飞行数据中得到数据列P[n]，其中n为数据点个数，令指标值为x，其计算公式如下所示

x＝max{|P[i]|} (5)

其中i＝1,2…n；

方法2：适用于平稳度类指标，首先提取数据列P[n]，其中n为数据点个数，令指标值为x，其计算公式如下所示

其中i＝1,2…n；

(2.2)指标标准化方法

首先对每个指标值x设置最高值b和最低值a，对评估分值y设置相应的最高值M＝100分和最低值L＝0分，然后根据指标的评估细则，利用标准化计算方法把x转化为评价分值y，即将不同的底层指标值映射到统一格式的评估分值[0，100]，指标标准化方法有线性递减形式和线性递增形式两种，其计算公式如下：

①线性递减形式对应计算表达式为：

②线性递增形式对应计算表达式为：

通过上述方法得出指标分值向量Y＝[y₁,y₂,…,y_n]；

(3)利用层次分析法AHP和属性层次模型AHM法确定各层指标间的权重，步骤如下：

(3.1)AHP评判模型

设元素u₁,u₂…,u_n为n个石头，它们的重量分别为g₁,g₂…,g_n；不知道物体的重量，但知两两之间的重量比a_ij＝g_i/g_j，则比较判断矩阵A＝(a_ij)_n×n满足

满足上述条件的矩阵称为正互反矩阵；AHP方法中用数字1～9及其倒数作为标度，来确定a_ij的值，如下表所示：

(3.2)AHM评判模型

设元素u₁,u₂…,u_n为n个球队，每两个球队进行1场比赛，每场比赛为1分；u_i和u_j比赛(i≠j)，u_i得分μ_ij，u_j得分μ_ji，准则C为得分；问题：已知U＝(μ_ij)_n×n,1≤i,j≤n，在准则C下对元素进行排序，即按得分多少对元素进行排序；

上述模型中，μ_ij满足

μ_ij≥0,μ_ji≥0,μ_ij+μ_ji＝1,i≠j,μ_ii＝0 (10)

满足上式的μ_ij称为相对属性测度，矩阵U称为属性判断矩阵；如果μ_ij＞μ_ji，则称μ_ij比μ_ji强，记为μ_i＞μ_j；所属性判断矩阵U满足当μ_i＞μ_j，μ_j＞μ_k时，有μ_i＞μ_k，则称U具有一致性；对属性判断矩阵一致性检验方法如下：

令属性判断矩阵U＝(μ_ij)_n×n具有一致性的必要充分条件是：对任何i，当I_i非空时有

I_i非空是指对给定的i，至少存在一个j使μ_ij＞0.5，即i比j强；所以I_i非空是指u_i不是最小者；

u_i的得分为(f₁,f₂…,f_n)^T为属性排序向量；属性排序向量是判断矩阵中所有列向量之和；从式(10)得出对属性排序向量进行归一化得出权重向量；

w_i＝2f_i/n(n-1) (12)

W＝(w₁,w₂…,w_n)^T (13)

AHM中的属性判断矩阵U＝(μ_ij)_n×n由AHP中的比较判断矩阵A＝(a_ij)_n×n中导出，转换公式为

其中k为大于2的正整数，β取1或2；

(4)利用上述方法计算得到指标分值向量和权重向量，自下而上一层一层进行加权评估计算，最终得出***性能评估分值R，其公式为

R＝Y·W (15)

利用以上描述的综合评估方法，对给定样本数的飞行器控制***进行性能评估计算，得出评估分值；

三、利用二项分布经典假设检验方法对飞行器控制***性能进行评定的方法描述如下：

(1)对飞行器控制***性能评定结果进行统计分析，确定满足原假设的样本数S；

(2)若满足原假设的样本数S≤K，则拒绝原假设，判定***性能不达标；否则接受原假设，判定***性能达标。