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虚拟样机环境下不确定性多元动态系统模型验证
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG156[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240, [2]美国福特汽车研究院被动安全部门,美国密执安州48124
  • 相关基金:国家自然科学基金(51075262); 新世纪优秀人才支持计划(NCET-08-0361); 高等学校博士学科点专项科研基金(200802480036)资助项目
中文摘要:

针对虚拟样机开发环境中不确定多元输出响应动态系统的模型验证问题,提出了基于误差统计分析、统计主元分析(Probabilistic principal component analysis,PPCA)、基于领域专家知识的阈值定义与转化和贝叶斯区间假设检验的不确定性动态系统模型验证方法和流程。概率误差分析方法用于处理物理试验和仿真结果的重复误差,PPCA用于处理多元相关数据和降维,基于领域专家知识的阈值定义与转化用于确定降维数据空间中的阈值区间,贝叶斯区间假设检验通过贝叶斯可信度提供模型验证结果。该方法解决了不确定性多元动态系统验证中的重复误差量化、多元相关数据处理、领域专家知识融合及提供具有明确物理意义和直观的验证结果等关键问题。对某汽车正向碰撞中乘员保护系统的实例研究表明,该方法能有效实现虚拟样机环境下的不确定性动态系统模型验证,并进一步推动数字化仿真模型的改进。

英文摘要:

In the virtual prototype environment,validation of computational models with multiple and correlated functional responses under uncertainty requires the consideration of multivariate data correlation,uncertainty quantification and propagation,and objective robust metrics.It presents a Bayesian based model validation method,together with statistic error analysis,probabilistic principal component analysis(PPCA),and subjective matter experts' based threshold definition and transformation,to address these critical issues.The statistic error analysis is used to quantify the errors from the repeated test data and computational simulation results.The PPCA is employed to handle multivariate correlation and to reduce the dimension of the multivariate functional responses.The subjective matter experts' based threshold definition and transformation is used to decide the threshold interval in the reduced data space.The Bayesian interval hypothesis testing is used to quantitatively assess the quality of a multivariate dynamic system.The differences between the average test data and computer simulation results are extracted for dimension reduction,and then Bayesian interval hypothesis testing is performed on the reduced difference data to assess the model validity.In addition,physics-based threshold is defined and transformed to the reduced space for Bayesian interval hypothesis testing.This new approach resolves some critical drawbacks of the previous methods and adds some desirable properties of a model validation metric for uncertain dynamic systems,such as symmetry.A real-world dynamic system with multiple,repeated functional responses is used to demonstrate this new approach,and shows its potential in promoting the continual improvement of virtual prototype testing.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603