估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法和系統(tǒng)，該方法包括：設(shè)置火工品50%作用水平的初始值取值范圍，并根據(jù)所述初始值取值范圍對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)處理，生成響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)；根據(jù)所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化處理，獲取所述火工品感度分布對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)信息；根據(jù)所述火工品感度分布對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)信息以及預(yù)置的自適應(yīng)準(zhǔn)則，對所述火工品進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化處理，生成所述火工品50%作用水平的估值。本發(fā)明能降低對模型的依賴性和初始設(shè)置的敏感性，不存在無效情況，同時(shí)提高估計(jì)精度，從而克服現(xiàn)有的估計(jì)不足。
【專利說明】估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及火工品感度試驗(yàn)與分析領(lǐng)域,更具體地,涉及一種估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，火工品是內(nèi)部裝有少量藥劑，可在較小的外界刺激作用下激發(fā)，產(chǎn)生燃燒或爆炸，從而完成點(diǎn)火、傳火、起爆、傳爆以及做功等功能的一次性使用器件和裝置。對任意一個(gè)火工品而言，都有一個(gè)固有的臨界刺激量。不同的火工品，該固有的臨界刺激量不一定相同?；鸸て放R界刺激量的概率分布稱為火工品的感度分布。
[0003]火工品的50%作用水平指的是火工品感度分布的0.5分位數(shù)，即使得火工品被激發(fā)的概率達(dá)到50%的刺激值。通常用火工品的50%作用水平表達(dá)火工品發(fā)生作用的難易程度。如果該水平較大，說明火工品較難被激發(fā)；相反，如果該水平較小，說明火工品容易被激發(fā)。在火工品的實(shí)際應(yīng)用中，尤其是在權(quán)衡考慮火工品的安全性與可靠性時(shí)，火工品的50%作用水平是一個(gè)非常重要的參數(shù)。目前，許多國家標(biāo)準(zhǔn)就用火工品的50%作用水平來表示火工品的感度(火工品在外界刺激作用下發(fā)生爆炸的難易程度)。估計(jì)火工品50%作用水平最常用的方法是試驗(yàn)方法。由于火工品為一次性使用產(chǎn)品，所以試驗(yàn)次數(shù)即為試驗(yàn)中消耗的火工品發(fā)數(shù)。目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的是升降法和蘭利法。這兩種方法都需要已知感度分布的參數(shù)模型F(X)=G((X-y) (O。在實(shí)施升降法時(shí)，需要事先猜測μ的取值~和σ的取值og。取第一次試驗(yàn)的水平X1= μ g，試驗(yàn)步長d= σ g。然后按照以下方式逐步設(shè)置試驗(yàn)水平并記錄試驗(yàn)結(jié)果:
[0004]xi+1=xi+2d (Y1-0.5), i=l,..., η
[0005]其中Xi表示第i次試驗(yàn)施加于第i個(gè)火工品的刺激值，Yi表示第i次試驗(yàn)的結(jié)果，Yi=I表示在該刺激下火工品被激發(fā)，Yi=O表示在該刺激下火工品未被激發(fā)。在消耗η發(fā)火工品進(jìn)行η次試驗(yàn)后，獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)(Xl，yi)，...，(xn，yn)，應(yīng)用似然方法求得參數(shù)(μ，σ)
的極大似然估計(jì)(Λ句，然后根據(jù)方程/0/ = 0.5求出根X，記為它即為火工
品的50%作用水平的估計(jì)。
[0006]在實(shí)施蘭利法時(shí)，需要事先猜測μ的取值118和σ的取值Og，然后取不激發(fā)火工品的刺激下限L=U g_4 σ g和激發(fā)火工品的刺激上限υ=μ g+4 σ g。然后，取第一次試驗(yàn)的水平為X1=(I^U)/2,進(jìn)行試驗(yàn)并獲得結(jié)果Y1。當(dāng)Y1=I時(shí),第二次試驗(yàn)的水平X2=(L-X1)/^ ；當(dāng)Y1=O時(shí),X2=(IKX1)/^ ;記相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果為y2。對于i>2,從第η次試驗(yàn)往回尋找直至第k次試驗(yàn)，使得在yk，...，Yi中，火工品被激發(fā)的個(gè)數(shù)與不被激發(fā)的個(gè)數(shù)相等。取第(i+1)次試驗(yàn)的水平為xi+1=(Xi+xk)/2 ;若找不到這樣的k,當(dāng)Yi=I,取xi+1=(L+xn)/2 ；當(dāng)Yi=O,取xi+1=(U+xn)/2 ;進(jìn)行試驗(yàn)并觀測試驗(yàn)結(jié)果yi+1。當(dāng)樣本量η較小時(shí)，做完η次試驗(yàn)后，用具有試驗(yàn)結(jié)果I的最小水平x+=min (XiIyi=U和具有試驗(yàn)結(jié)果O的最大水平x_=max (X1: y^O}的平均值(x++x_)/2估計(jì)火工品的50%作用水平。
[0007]在上述方法中，升降法和蘭利法有三點(diǎn)明顯不足:[0008](I)升降法需要應(yīng)用似然方法分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，1981年已經(jīng)證明只有試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在交錯(cuò)區(qū)間(即激發(fā)火工品的最小刺激量小于不激發(fā)火工品的最大刺激量，即x+=min(XiIyi=IXx^max(XiIyi=O)時(shí),參數(shù)(μ, σ)的極大似然估計(jì)存在唯一,這也是使用升降法的限制條件，不滿足該限制條件的數(shù)據(jù)通常稱為無效試驗(yàn)數(shù)據(jù)，相應(yīng)的試驗(yàn)稱為無效試驗(yàn)，反之稱為有效試驗(yàn)。當(dāng)樣本量η較小時(shí)，如η=15，升降法的無效試驗(yàn)比率較高，造成了有效試驗(yàn)的不確定性以及資源的極大浪費(fèi)，我們針對經(jīng)典感度分布模型Ν(10，I)，在各種可能的初始值下，以獲得1000次有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)為目的，模擬了樣本量為15的升降法試驗(yàn)，伴隨發(fā)生的無效試驗(yàn)比率見表1，其中最小無效試驗(yàn)比率為11.66%，最大無效試驗(yàn)比率為99.137%，有效試驗(yàn)的不確定性非常嚴(yán)重；
[0009]表1樣本量15，無效升降法試驗(yàn)的比率:
【權(quán)利要求】
1.一種估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法，其特征在于，包括: 設(shè)置火工品50%作用水平的初始值取值范圍，并根據(jù)所述初始值取值范圍對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)處理，生成響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化處理，獲取所述火工品感度分布對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)信息； 根據(jù)所述火工品感度分布對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)信息以及預(yù)置的自適應(yīng)準(zhǔn)則，對所述火工品進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化處理，生成所述火工品50%作用水平的估值。
2.如權(quán)利要求1所述的估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法，其特征在于，設(shè)置火工品50%作用水平的初始值取值范圍，并根據(jù)所述初始值取值范圍對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)處理，生成響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)一步為: 按照記錄的歷史數(shù)據(jù)設(shè)置所述火工品50%作用水平的初始值取值范圍，并根據(jù)該初始值取值范圍內(nèi)的四分之三分點(diǎn)和四分之一分點(diǎn)設(shè)置火工品50%的作用水平值，并進(jìn)行兩次響應(yīng)處理，分別生成所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)該初始值取值范圍內(nèi)的四分之三分點(diǎn)和四分之一分點(diǎn)設(shè)置火工品50%的作用水平值，并進(jìn)行兩次響應(yīng)處理，分別生成所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)一步為: 根據(jù)該初始值取值范圍內(nèi)的四分之三分點(diǎn)和四分之一分點(diǎn)設(shè)置火工品50%的作用水平值，并進(jìn)行兩次響應(yīng)處理，分別生成所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)相同，則將所述火工品50%的作用水平值進(jìn)行調(diào)整，再次進(jìn)行所述響應(yīng)處理；若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)不同，則不對所述火工品50%的作用水平值進(jìn)行調(diào)整。
4.如權(quán)利要求3所述的估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化方法，其特征在于，若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)相同，則將所述火工品50%的作用水平值進(jìn)行調(diào)整，再次進(jìn)行所述響應(yīng)處理，進(jìn)一步為:` 若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)均為未響應(yīng)，則將所述火工品50%的作用水平值向所述初始取值范圍內(nèi)的右側(cè)不斷調(diào)整，并分別進(jìn)行所述響應(yīng)處理，直到所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)為止； 若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)均為響應(yīng)，則將所述火工品50%的作用水平值向所述初始取值范圍內(nèi)的左側(cè)不斷調(diào)整，并分別進(jìn)行所述響應(yīng)處理，直到所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為未響應(yīng)為止。
5.一種估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括:初始化單元、優(yōu)化單元以及自適應(yīng)處理單元，其中， 所述初始化單元，用于設(shè)置火工品50%作用水平的初始值取值范圍，并根據(jù)所述初始值取值范圍對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)處理，生成響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送至所述優(yōu)化單元； 所述優(yōu)化單元，用于根據(jù)所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對所述火工品進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化處理，獲取所述火工品感度分布對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)信息發(fā)送至所述自適應(yīng)處理單元； 所述自適應(yīng)處理單元，用于根據(jù)所述火工品感度分布對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)信息以及預(yù)置的自適應(yīng)準(zhǔn)則，對所述火工品進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化處理，生成所述火工品50%作用水平的估值。
6.如權(quán)利要求5所述的估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化單元，進(jìn)一步用于按照記錄的歷史數(shù)據(jù)設(shè)置所述火工品50%作用水平的初始值取值范圍，并根據(jù)該初始值取值范圍內(nèi)的四分之三分點(diǎn)和四分之一分點(diǎn)設(shè)置火工品50%的作用水平值，并進(jìn)行兩次響應(yīng)處理，分別生成所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化單元，進(jìn)一步用于根據(jù)該初始值取值范圍內(nèi)的四分之三分點(diǎn)和四分之一分點(diǎn)設(shè)置火工品50%的作用水平值，并進(jìn)行兩次響應(yīng)處理，分別生成所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)相同，則將所述火工品50%的作用水平值進(jìn)行調(diào)整，再次進(jìn)行所述響應(yīng)處理；若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)不同，則不對所述火工品50%的作用水平值進(jìn)行調(diào)整。
8.如權(quán)利要求7所述的估計(jì)火工品50%作用水平的優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化單元，進(jìn)一步用于若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)均為未響應(yīng)，則將所述火工品50%的作用水平值向所述初始取值范圍內(nèi)的右側(cè)不斷調(diào)整，并分別進(jìn)行所述響應(yīng)處理，直到所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)為止； 若所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)均為響應(yīng)，則將所述火工品50%的作用水平值向所述初始取值范圍內(nèi)的左側(cè)不斷調(diào)整，并分別進(jìn)行所述響應(yīng)處理，直到所述響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為未響應(yīng)為止。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103577902SQ201310607042
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】田玉斌, 王典朋, 房永飛 申請人:北京理工大學(xué)