一种飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价方法

1.本发明涉及飞机装配特征偏差数字化协调技术领域，尤其涉及一种飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价方法。


背景技术：

2.近年来，随着计算机与仿真技术的不断发展，仿真模型在航空航天、军事、社会经济等领域得到了广泛应用。同时，随着仿真系统越来越复杂，仿真模型的可信度评估已成为仿真领域的关键难题。仿真模型本质上是对现实世界的近似抽象，其可信度直接决定着仿真应用的成败。缺乏足够可信度的仿真模型产生的仿真结果可能会误导决策者，甚至酿成无法挽回的局面。
3.飞机产品的最终质量是整机装配质量的直接反映，进行装配偏差分析是飞机整机制造质量控制的基础。由于飞机生产批量小，装配偏差检测数据呈现小样本、信息不完备等特点，导致无法观测到装配过程中各类偏差输入、传递与输出的大量完备检测数据。因此，构建装配偏差仿真模型获取仿真数据对偏差检测数据进行扩充，对装配偏差分析具有重要意义。然而，要想保证仿真数据的有效性与可靠性，只有确定仿真模型的可信度满足要求，从而为飞机结构件装配偏差分析奠定数据基础。
4.区间数关联度理论基于数据特征，可以从多角度、多层次对事物与事物间的接近程度进行评价。因此，利用区间数关联度计算各偏差分量仿真数据与实测数据的接近程度，实现飞机结构件装配偏差仿真模型各偏差分量可信度的评价。然而，飞机结构件装配存在多偏差分量、多层级装配等特点，仅依靠区间数关联度理论难以实现对整个结构件仿真模型可信度进行评价。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价方法。
6.为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价方法，用于对飞机结构件装配仿真模型可信度进行评价，包括如下步骤：s100：构建飞机结构件装配仿真模型，采集装配偏差仿真数据；s200：基于物理样机采集装配偏差实测数据；s300：计算仿真数据与实测数据间区间数关联度；s400：基于熵权法，对各偏差分量可信度赋予权重；s500：基于d-s证据理论，融合各偏差分量仿真数据可信度，获取装配单元仿真数据可信度；s600：依据飞机结构件装配工艺信息，将各装配单元仿真数据可信度向上聚合，实现飞机结构件装配偏差仿真模型综合可信度评价。
7.优选的，所述步骤s100中采集装配偏差仿真数据的具体方法为：
s101：采集飞机结构件装配偏差仿真数据，构建装配偏差仿真数据序列：其中，；l为装配单元的个数；；m为偏差分量的个数；n为偏差数据的个数；为第i个装配单元第k个偏差分量的第n次装配偏差仿真数据；s102：将步骤s101获得的装配偏差仿真数据序列转化为区间数：其中，分别为偏差仿真数据序列中的最小值与最大值；s103：构建区间数形式的装配偏差仿真数据序列：。
8.其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的仿真数据区间数；优选的，所述步骤s200中的采集装配偏差实测数据的具体方法为：s201：搭建飞机结构件物理样机；s202：采集飞机结构件装配偏差实测数据，构建装配偏差实测数据序列：；其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的第n次装配偏差实测数据；s203：将步骤s202获得的装配偏差实测数据序列转化为区间数：；其中，分别为偏差实测数据序列中的最小值与最大值；s204：构建区间数形式的装配偏差实测数据序列：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的实测数据区间数；优选的，所述步骤s300中计算区间数关联度的具体方法为：s301：将步骤s100中获得的装配偏差仿真数据序列作为对比序列，步骤s200中获
得的装配偏差实测数据序列作为参考序列，计算各偏差分量区间数关联度：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的仿真数据与实测数据的区间数关联度，表示区间数的距离，；s302：构建装配偏差区间数关联度序列：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的区间数关联度。
9.优选的，所述步骤s400中对各偏差分量可信度赋予权重的方法为：s401：依据步骤s200采集的偏差实测数据，构建多属性评价矩阵q：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的第n次装配偏差实测数据；s402：构建各偏差分量数据权重矩阵p：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量第n次装配偏差实测数据所占权重；该权重计算公式为：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量第j次装配偏差的实测数据所占
权重；；m为偏差分量的个数；；n为偏差数据的个数；s403：偏差分量信息熵求解：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的信息熵；s404：偏差分量差异性系数求解：；其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的差异性系数；s405：偏差分量权重求解：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的权重因子；s406：依据步骤s405获得的偏差分量权重对区间数关联度赋予权重，得到赋予权重的偏差分量区间数关联度：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量赋予权重的区间数关联度；优选的，所述步骤s500中获取装配单元仿真数据可信度的方法为：s501：定义证据理论识别框架为{可信度满足要求，可信度不满足要求，不确定}=；s502：依据步骤s406得到的赋予权重的偏差分量区间数关联度，构建识别框架下的概率分配矩阵m：其中，为第m个偏差分量仿真数据可信度满足要求的基本概率赋值；为第m个偏差分量仿真数据可信度不满足要求的基本概率赋值；为第m个偏差分量仿真数据可信度不确定的基本概率赋值；
s503：将各偏差分量仿真数据可信度作为证据，依据证据理论进行融合，得到该装配单元仿真数据可信度：其中，为第i个装配单元仿真数据可信度；为第i个装配单元第m个偏差分量仿真数据可信度，
⊕
为直和运算；s504：据步骤s503，得到第i个装配单元仿真数据可信度概率分配：。
10.优选的，所述步骤s600中的可信度评价方法为：s601：依据步骤s503与步骤s504，构建装配单元可信度序列：；s602：基于装配工艺信息，将各装配单元仿真数据可信度按装配层级向上聚合，得到飞机结构件装配偏差仿真模型综合可信度：；其中，为第l个装配单元的仿真数据可信度；s603：依据步骤s602，得到该飞机结构件装配偏差仿真模型可信度概率分配：。
11.本发明有益效果：本发明依据仿真模型获取的装配偏差仿真数据与物理样机获取的偏差实测数据为基础，结合区间数关联度理论、熵权法与d-s证据理论等构建飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价体系，本发明评价得到可信度满足要求的仿真模型，可为偏差分析提供大量可靠的仿真数据，为研究飞机结构件装配偏差分析奠定数据基础。
附图说明
12.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
13.图1是本发明实施例的方法流程图；图2是本发明多层级装配的仿真数据可信度向上聚合流程。
具体实施方式
14.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
15.参照图1-图2，本发明的优选实施例，一种飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价方法，用于对飞机结构件装配仿真模型可信度进行评价，包括如下步骤：s100：构建飞机结构件装配仿真模型，采集装配偏差仿真数据；s200：基于物理样机采集装配偏差实测数据；s300：计算仿真数据与实测数据间区间数关联度；s400：基于熵权法，对各偏差分量可信度赋予权重；s500：基于d-s证据理论，融合各偏差分量仿真数据可信度，获取装配单元仿真数据可信度；s600：依据飞机结构件装配工艺信息，将各装配单元仿真数据可信度向上聚合，实现飞机结构件装配偏差仿真模型综合可信度评价。
16.作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：本实施例中，所述步骤s100中采集装配偏差仿真数据的具体方法为：s101：采集飞机结构件装配偏差仿真数据，构建装配偏差仿真数据序列：其中，；l为装配单元的个数；；m为偏差分量的个数；n为偏差数据的个数；为第i个装配单元第k个偏差分量的第n次装配偏差仿真数据；s102：将步骤s101获得的装配偏差仿真数据序列转化为区间数：其中，分别为偏差仿真数据序列中的最小值与最大值；s103：构建区间数形式的装配偏差仿真数据序列：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的仿真数据区间数；本实施例中，所述步骤s200中的采集装配偏差实测数据的具体方法为：s201：搭建飞机结构件物理样机；s202：采集飞机结构件装配偏差实测数据，构建装配偏差实测数据序列：
其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的第n次装配偏差实测数据；s203：将步骤s202获得的装配偏差实测数据序列转化为区间数：其中，分别为偏差实测数据序列中的最小值与最大值；s204：构建区间数形式的装配偏差实测数据序列：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的实测数据区间数；本实施例中，所述步骤s300中计算区间数关联度的具体方法为：s301：将步骤s100中获得的装配偏差仿真数据序列作为对比序列，步骤s200中获得的装配偏差实测数据序列作为参考序列，计算各偏差分量区间数关联度：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的仿真数据与实测数据的区间数关联度，表示区间数的距离，；s302：构建装配偏差区间数关联度序列：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的区间数关联度。
17.本实施例中，所述步骤s400中对各偏差分量可信度赋予权重的方法为：s401：依据步骤s200采集的偏差实测数据，构建多属性评价矩阵q：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的第n次装配偏差实测数据；s402：构建各偏差分量数据权重矩阵p：
其中，为第i个装配单元第m个偏差分量第n次装配偏差实测数据所占权重；该权重计算公式为：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量第j次装配偏差的实测数据所占权重；；m为偏差分量的个数；；n为偏差数据的个数；s403：偏差分量信息熵求解：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的信息熵；s404：偏差分量差异性系数求解：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的差异性系数；s405：偏差分量权重求解：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的权重因子；s406：依据步骤s405获得的偏差分量权重对区间数关联度赋予权重，得到赋予权重的偏差分量区间数关联度：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量赋予权重的区间数关联度；本实施例中，所述步骤s500中获取装配单元仿真数据可信度的方法为：
s501：定义证据理论识别框架为{可信度满足要求，可信度不满足要求，不确定}=；s502：依据步骤s406得到的赋予权重的偏差分量区间数关联度，构建识别框架下的概率分配矩阵m：其中，为第m个偏差分量仿真数据可信度满足要求的基本概率赋值；为第m个偏差分量仿真数据可信度不满足要求的基本概率赋值；为第m个偏差分量仿真数据可信度不确定的基本概率赋值；s503：将各偏差分量仿真数据可信度作为证据，依据证据理论进行融合，得到该装配单元仿真数据可信度：其中，为第i个装配单元仿真数据可信度；为第i个装配单元第m个偏差分量仿真数据可信度，
⊕
为直和运算；s504：依据步骤s503，得到第i个装配单元仿真数据可信度概率分配：。
18.本实施例中，所述步骤s600中的可信度评价方法为：s601：依据步骤s503与步骤s504，构建装配单元可信度序列：；s602：基于装配工艺信息，将各装配单元仿真数据可信度按装配层级向上聚合，得到飞机结构件装配偏差仿真模型综合可信度：；其中，为第l个装配单元的仿真数据可信度；s603：依据步骤s602，得到该飞机结构件装配偏差仿真模型可信度概率分配：
。
19.具体实施例：结合含有l个装配单元的飞机结构件，将各装配单元记为；将每个装配单元的各偏差分量记为，提出一种基于区间数关联度和证据理论的飞机结构件装配偏差仿真模型可信度评价方法，用于对飞机结构件装配偏差仿真模型可信度进行评价，包括如下步骤：s100：构建飞机结构件装配仿真模型，采集装配偏差仿真数据得具体方法为：s101：构建飞机结构件装配偏差仿真模型；采集飞机结构件装配偏差仿真数据，构建装配偏差仿真数据序列：其中，，l为装配单元的个数；m为偏差分量的个数；n为装配偏差仿真数据的个数；为第i个装配单元第m个偏差分量的仿真数据序列；为第i个装配单元第m个偏差分量的第n次装配偏差仿真数据；s102：将步骤s101获得的装配偏差仿真数据序列转化为区间数：其中，分别为偏差仿真数据序列中的最小值与最大值；s103：构建区间数形式的装配偏差仿真数据序列：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的仿真数据区间数；s200：基于物理样机采集装配偏差实测数据；具体方法为：s201：搭建飞机结构件物理样机；
s202：采集飞机结构件装配偏差实测数据，构建装配偏差实测数据序列：其中，，l为装配单元的个数；m为偏差分量的个数；为第i个装配单元第m个偏差分量的实测数据序列；为第i个装配单元第m个偏差分量的第n次装配偏差实测数据；s203：将步骤s202获得的装配偏差实测数据序列转化为区间数：其中，分别为偏差仿真数据序列中的最小值与最大值；s204：构建区间数形式的装配偏差实测数据序列：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量的实测数据区间数；s300：计算仿真数据与实测数据间区间数关联度得具体方法为：s301：将步骤s100中获得的装配偏差仿真数据序列作为对比序列，步骤s200中获得的装配偏差实测数据序列作为参考序列，计算各偏差分量区间数关联度：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的仿真数据与实测数据的区间数关联度，表示区间数到区间数的欧式距离，；
s302：构建装配偏差区间数关联度序列：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的区间数关联度。
20.s400：基于熵权法，对各偏差分量可信度赋予权重；具体方法为：s401：基于物理样机，采集各偏差分量实测数据，构建多属性评价矩阵q：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量第n次装配偏差实测数据；s402：构建各偏差分量数据权重矩阵p：其中，为第i个装配单元第m个偏差分量第n次装配偏差实测数据所占权重；该权重计算公式为：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量第j次装配偏差的实测数据所占权重；；m为偏差分量的个数；；n为偏差数据的个数；s403：基于权重矩阵p求解偏差分量信息熵：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的信息熵；s404：基于各偏差分量信息熵求解偏差分量差异性系数：
其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的差异性系数；信息熵越大，表示该偏差分量自身的变异程度越小，其包含的信息量就越小，则其差异性系数也就越小，对对象评估的作用也就越小；s405：在信息熵与差异性系数的基础上，计算各偏差分量权重：其中，为第i个装配单元第k个偏差分量的权重；s406：依据步骤s405得到的各偏差分量权重对步骤s302得到的区间数关联度序列赋予权重，构建包含偏差分量权重的区间数关联度序列si：其中，，为包含权重的偏差分量仿真数据区间数关联度。
21.s500：基于d-s证据理论，融合各偏差分量仿真数据可信度，获取装配单元仿真数据可信度；具体方法为：s501：定义证据理论识别框架为为{可信度满足要求，可信度不满足要求，不确定}=；s502：依据步骤s406得到的赋予权重的偏差分量区间数关联度，构建识别框架下的概率分配矩阵m：其中，为第m个偏差分量仿真数据可信度满足要求的基本概率赋值；为第m个偏差分量仿真数据可信度不满足要求的基本概率赋值；为第m个偏差分量仿真数据可信度不确定的基本概率赋值；s503：将各偏差分量仿真数据可信度作为证据，依据证据理论进行融合，得到该装配单元仿真数据可信度：
其中，为第i个装配单元仿真数据可信度；为第i个装配单元第m个偏差分量仿真数据可信度，
⊕
为直和运算；进一步地，步骤s503具体方法为：定义第μ个偏差分量仿真数据可信度的概率分配为，第v个偏差分量仿真数据可信度的概率分配为。其中，为第μ个偏差分量仿真数据可信度满足要求的概率，为第μ个偏差分量仿真数据可信度不满足要求的概率，为第μ个偏差分量仿真数据可信度不确定的概率。为第ν个偏差分量仿真数据可信度满足要求的概率，为第ν个偏差分量仿真数据可信度不满足要求的概率，为第ν个偏差分量仿真数据可信度不确定的概率。
22.依据证据理论对两偏差分量仿真数据可信度进行融合过程如下：
①
计算证据冲突因子：
②
计算归一化因子：
③
计算偏差分量仿真数据可信度进行证据融合后的概率分布：；；。
23.其中，为两偏差分量进行证据融合后可信度满足要求的概率，为两偏差分量进行证据融合后可信度不满足要求的概率，为两偏差分量进行证据融合后可信度不确定的概率。
24.s504：依据步骤s503，得到该装配单元仿真数据可信度概率分配：；
s600：依据飞机结构件装配工艺信息，将各装配单元仿真数据可信度向上聚合，实现飞机结构件装配偏差仿真模型综合可信度评价。
25.具体的，如图2所示为多层级装配的仿真数据可信度向上聚合流程，依据装配工艺信息中各装配单元的装配关系，利用证据合成理论将各装配单元仿真可信度信息向上融合，最终得到产品的装配仿真综合可信度。依据综合可信度，可判断飞机结构件仿真模型可信度是否满足要求。
26.s601：依据步骤s503与步骤s504，构建各装配单仿真数据可信度序列：其中，为第l个装配单元的仿真数据可信度；s602：基于装配工艺信息，将各装配单元仿真数据可信度按装配层级向上聚合，得到飞机结构件装配偏差仿真模型综合可信度：其中，为第l个装配单元的仿真数据可信度；s603：依据步骤s602，得到该飞机结构件装配偏差仿真模型可信度概率分配：。
27.本发明实施例可用于飞机结构件装配偏差传递过程、装配偏差预测过程、装配偏差反演等数字化分析阶段，实现装配偏差仿真模型可信度的评价，识别出可信度满去要求的仿真模型。如高于可信度要求规定，表明该仿真模型精确，提供的仿真数据可靠有效。相比于仅依靠测试软件的传统可信度评价方法，本发明实施例以仿真输出数据与偏差实测数据为数据基础，基于区间数关联度理论与d-s证据理论等客观评价模型仿真可信度，其中融合了熵权法，既考虑了各偏差分量对评价重要程度的差异，提高了仿真模型评价的精确性。
28.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
29.以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。