基于仿真试验的灵敏度分析工具设计与实现

摘要

灵敏度分析是研究系统响应对不确定性输入依赖程度的一种技术。随着现代机电液产品的日趋复杂，针对复杂产品的模型研究正朝着多领域统一建模的方向发展，系统模型越来越庞杂，往往参数众多，这给研究人员带来了困难，为了能够快速的从众多参数中挑选出显著参数进行重点研究，这就迫切地需要灵敏度分析工具来实现。本文提出了一个标准的基于仿真试验的灵敏度分析方案，并最终利用MWorks求解器开发出了针对多领域系统模型的灵敏度分析工具。主要工作如下： 首先，对灵敏度分析工具的功能目标进行了归纳总结，依照功能目标进行了需求分析，结合仿真平台的普遍特征，在利用仿真平台的编译、求解功能的基础上设计了灵敏度分析工具的框架，并给出了利用灵敏度分析工具进行灵敏度分析的流程。 然后，对灵敏度分析工具框架中的各功能模块所需理论方法进行了研究，并基于这些方法原理对各模块进行了设计实现。研究了试验设计模块中的采样试验设计方法，对三种常用计算机采样试验设计方法的采样效果进行了分析对比。针对灵敏度分析过程中最耗时的多样本模型估值部分，对几种常用的仿真模式进行了分析比较，并最终采用了一种利用多线程技术来进行并行仿真的方案。对两种具有代表性的灵敏度分析方法进行了研究，针对复杂模型频繁昂贵估值会导致灵敏度分析效率下降的问题，给出了将响应面技术同灵敏度分析方法相结合的方案。 最后，根据灵敏度分析工具框架将各功能模块进行了集成，对灵敏度分析工具进行了实现，并用基准模型验证了灵敏度分析流程的合理性和灵敏度分析工具的有效性。

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