系统建模和仿真可信性分析.pdfVIP

第28卷增刊 信息与控制 V01．29，Supplement Control 1999年8月 Informationand Aug·，1999 系统建模与仿真可信性分析 魏华梁 于谦 (北京理工大学机电控制工程系北京理工大学化工与材料学院北京100081) 摘要为了有效地利用仿真技术对实际系统进行分析和研究，一十必要前提是仿真结果必 须可靠，就是说仿真系统必需满足精度和置信度要求t否则，仿真便失去其实际意义．近些年来，仿 真可信性分析方法的研究引起广泛重视并获得较大发展．本文结合工程实践，讨论了仿真可信性 研究中的几个问题。然后提出进行可信性分析的若干准则，它们对提高建模与仿真置信度具有一 定的指导作用． 关键调系统仿真。建模，置信度，可信性，模型VVA I引言 系统仿真是建立在系统理论、相似理论、信息处理技术、计算技术等理论基础之上的，以计 算机和其它专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想系统进行试验，并借助于专 家经验知识、统计信息对试验结果进行分析研究，进而作出决策的一门综合性的和试验性的学 科．近些年来，随着系统科学研究的不断深入，系统理论、控制理论、信息技术、计算技术的发 展，计算机硬件、软件技术的突破，系统仿真技术的发展和应用提高到一个新的阶段．建模与仿 真在各个研究领域所起的重要作用愈来愈明显．正是建模与仿真的这种突出作用，使得它本身 的准确性和置信度也愈来愈引起人们的广泛重视．这是因为，若要以仿真试验最大限度地代替 实际系统试验，前提条件是仿真结果必需是可信的，或者说，仿真系统必需满足精度和置信度 要求，否则仿真结果便不可靠，仿真将失去其实际意义． 因此，系统建模与仿真的置信度评估问题便摆在仿真工作者面前．成为仿真领域一个不可 研究主要是围绕系统建模与仿真的校核、验证与认可而进行的，统称为VVA(Verification， Validation．and Accreditation)或称验模． 本文从工程实际出发，结合作者在仿真研究中的一些实际经验和体会，提出系统建模与仿 真置信度评估过程中的若干问题． 2系统建模与仿真可信性分析中的基本概念 模型校核一存在于建模与仿真全生命周期，其目的和任务是证实摸型从一种形式转换成 另一种形式的过程具有足够的精确度，例如。概念模型(数学模型、物理模型、逻辑模型等)一程 序流程图一计算机程序(代码)”，需要检查和确认仿真计算模型(可执行程序代码)是否准确地 表达了概念模型． 模型验证一伴随建模与仿真全生命周期，其任务是根据特定的建模目的和目标．考察模型 在其作用域内是否准确地代表了实际系统，主要包括两方面的含义：一是首先核实概念模型是 否正确地描述了实际系统；二是进一步检验模型输A．／输出行为是否充分接近实际系统的输入 信息与控制 28卷 ／输出行为．模型验证的目的并不是为了使模型系统与实际系统的行为完全一致．而是为了达 到特定的仿真目的，使模型系统能够一定程度上复现实际系统的行为．由于模型系统只是对实 际系统的一种相似或近似，所以让模型系统百分之百地复现实际系统的行为是不可能的，也是 不必要的． 模型认可一是指由权威人士或决策部门对整个建模与仿真及其置信度评估过程进行综合 性评估．从而认定仿真系统和仿真结果相对于特定的研究目的来说是否可以接受．模型认可同 研究目的、仿真目标、认可标准、用户要求、输入／输出数据质量等方面的因素有关． 仿真精度一既系统仿真精度，它往往以误差的形式描述，定义为仿真系统连同所建立的仿 真模型能够实现其规定或期望的静、动态性能技术技术指标的误差或允许误整．影响仿真精度 的因素是多反面的，从仿真硬件环境来看，包括仿真设备和参试设备误差、设备间接口误差(接 口分辨率、采样周期、信号传递延迟等)、信号与数据处理装置字长误差、各类机械限制与机械 传递误差等． 仿真置信度一在仿真工程中，人们总是希望能够用一个具体量化的数r来反映仿真可信 性，r值越大，则可信度越高，称r