對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法和系統(tǒng)，該方法設(shè)置火工品初始試驗水平值，對火工品進行響應(yīng)處理，生成初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，設(shè)置試驗水平值和響應(yīng)結(jié)果迭代關(guān)系，進行迭代處理生成迭代試驗水平值；識別初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)時，加大損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值再次響應(yīng)處理，監(jiān)測到為未響應(yīng)時，減小損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值響應(yīng)處理，直到出現(xiàn)響應(yīng)時，再次增大該損失權(quán)重調(diào)整并進行響應(yīng)處理，直至遍歷預(yù)定的樣本量，最后迭代出的試驗水平值作為火工品高響應(yīng)點的估計值輸出。本發(fā)明解決對火工品高響應(yīng)點的估計試驗方法中，估計精度差、無效試驗發(fā)生率較高以及由于初始值的設(shè)置偏差導(dǎo)致估計精度嚴重惡化的問題。
【專利說明】對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及火工品感度試驗與分析領(lǐng)域,更具體地，涉及一種對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法和系統(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(如:電流、電壓等電性刺激；落錘等物理刺激)作用下激發(fā)，產(chǎn)生燃燒或爆炸，從而完成點火、傳火、起爆、傳爆以及做功等功能的一次性使用器件和裝置。
[0003]對任意一個火工品而言，都有一個固有的臨界刺激量。不同的火工品，該固有的臨界刺激量不一定相同，在臨界刺激量下，火工品存在不被激發(fā)的情況(即火工品在臨界刺激量下的激發(fā)便成為概率事件)。
[0004]火工品臨界刺激量的概率分布稱為火工品的感度分布，在火工品的感度分布中，使得火工品被激發(fā)的概率達到P的刺激值稱為P響應(yīng)點。通常火工品的感度分布為正態(tài)分布Ν(μ，O 2)，火工品高響應(yīng)點指的是對應(yīng)于P=0.99~0.999 (高概率)的ρ響應(yīng)點。
[0005]在火工品使用時，對火工品的ρ響應(yīng)點的精度要求極高，當某一火工品投入使用時，首先需估計P響應(yīng)點，再對刺激值進行設(shè)置，以保證在該刺激值下，該火工品被激發(fā)的概率能夠達到0.999。過高的刺激值將造成相關(guān)產(chǎn)品上有限的激發(fā)條件過渡使用，影響其他功能的正常運行；過低的刺激值將導(dǎo)致火工品被激發(fā)的概率大幅下降，甚至不能被激發(fā)。這就要求在使用前對火工品的高響應(yīng)點進行精確的估計，火工品P響應(yīng)點可以通過試驗方法進行估計，在試驗中賦予火工品的刺激值也稱為試驗水平，由于火工品為一次性使用產(chǎn)品，所以試驗次數(shù)即為試驗中消耗的火工品發(fā)數(shù)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，估計火工品ρ響應(yīng)點所使用的試驗方法包括:步進法、升降法、D最優(yōu)方法以及隨機逼近法。其中:
[0007](1)對于步進法，其要求在試驗前給定若干個具體的試驗水平以及在每個試驗水平下的試驗數(shù)量，然后逐一完成試驗。
[0008](2)對于升降法，需要事先猜測μ的取值μ^Ρ σ的取值σ g。取第一次試驗的水平的刺激值X1= μ g，試驗步長d= σ g。然后按照以下方式序貫設(shè)置試驗水平并記錄試驗結(jié)果:
[0009]xi+1=xi+2d (yj-0.5)，i=l,…，η
[0010]其中Xi表示第i次試驗施加于第i個火工品的刺激值，yi表示第i次試驗的結(jié)果(通常稱為響應(yīng)數(shù)據(jù))，yi=l表示在該刺激下火工品被激發(fā)，yi=0表示在該刺激下火工品未被激發(fā)。在消耗η發(fā)火工品進行η次試驗后，獲得試驗數(shù)據(jù)(X1, Y1)，…，(xn，yn)，應(yīng)用似然方
法求得參數(shù)(μ，的極大似然估計(/?),然后通過關(guān)系Κχρ=μ +。Φ_Ηρ)求出火工品
的P響應(yīng)點的估計值xp =u + Φ '(ρ)? (即估計出來的使得火工品被激發(fā)概率達到ρ的刺激值)。[0011]其中，所述升降法在定量試驗后的無效率如表1所示，其對高響應(yīng)點的估計精度如表2和3所示。
[0012](3)對于D最優(yōu)方法，需要事先猜測μ的范圍[μ— UmaJ和σ的值σ g。也可以事先猜測μ的值μ g和σ的值σ g，然后取μ min= μ g_4 σ g，μ max= μ g+4 σ g。試驗分三部分進行。第一部分試驗是獲得O響應(yīng)和I響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)。第二部分試驗是獲得具有交錯區(qū)間的試驗數(shù)據(jù)，即最大O響應(yīng)試驗水平要大于最小I響應(yīng)試驗水平。具體步驟為:(i)基于已獲試驗數(shù)據(jù)(X1, Y1)…(Xn, yn)，計算最小I響應(yīng)試驗水平MinX和最大O響應(yīng)試驗水平MaxO,令 Diff=Minx-MaxO, M1, - (MinX + MaxO)/2 , σι: =σπ_ g。若該步是第二部分試驗的第一次試驗，令 σ n，g= ο g ; (ii)如果 Diff> ο n，g,選擇新的試驗水平 xn+1=(MinX+MaxO)/2。在 xn+1 處進行試驗，記結(jié)果為yn+1。否則，選擇新的試驗水平xn+1，使得在水平Xl，-,xn, xn+1處進行試驗，F(xiàn)isher信息矩陣的行列式達到最大。在xn+1處進行試驗，記結(jié)果為yn+1，同時更新對σ的猜測，on+1，g=0.8X on,g;(iii)重復(fù)(i) - (ii)步驟，直到出現(xiàn)交錯區(qū)間，停止第二部分的試驗。第三部分試驗是逐步改善參數(shù)(μ，σ)的估計，使其更加有效。該部分的試驗步驟為:(a)基于已獲試驗數(shù)據(jù)，計算(μ，(O的最大似然估計(/?,,); (b)選擇新的試驗水平xn+1，使得Fisher信息矩陣的行列式達到最大。在xn+1處進行試驗，獲得結(jié)果yn+1 ；(c)重復(fù)(a) — (b)，直到完成一定樣本量的試驗。
[0013]做完η次試驗后，求出參數(shù)(μ，σ )的最大似然估計，再通過關(guān)系式Xp= μ + σ φ-1 (P)估計 χρ。
[0014]其中,所述D最優(yōu)方法在定量試驗后的無效率如表1所示,其對高響應(yīng)點的估計精度如表2和3所示。
[0015](4)隨機逼近法。隨機逼近法試驗前需猜測μ的值118和σ的值Qg，并給出用Xp, g= μ g+ σ 8Φ_1 (P)估計 Xp 的不確定性 τ，假設(shè) Xp ~N (xp，g, τ 2)。
[0016]令第1次試驗的水平為X1=Xp,g，觀測試驗結(jié)果Y1，按如下形式設(shè)計試驗
[0017]X^1=X1-Bi (Y^bi), i^l,
[0018]其中Xi是第i次試驗的水平，Yi是試驗結(jié)果，Bi和匕按照“試驗水平在Xp附近選取，而且它與Xp的差具有最小的不確定性”的原則給出，它們?yōu)?br> 【權(quán)利要求】
1.一種對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法，其特征在于，包括: 設(shè)置火工品的初始試驗水平值，根據(jù)所述初始試驗水平值對所述火工品進行響應(yīng)處理，生成初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，并設(shè)置所述試驗水平值和初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的迭代關(guān)系，通過所述迭代關(guān)系對所述初始試驗水平值和初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)進行迭代處理，生成迭代試驗水平值； 識別所述初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)時，對所述迭代試驗水平值進行損失權(quán)重調(diào)整，并加大所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值； 對調(diào)整后的所述迭代試驗水平值再次進行所述響應(yīng)處理，并監(jiān)測該響應(yīng)處理所生成的迭代響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的響應(yīng)狀態(tài)，監(jiān)測到所述迭代響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的響應(yīng)狀態(tài)為未響應(yīng)時，減小所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值并進行所述響應(yīng)處理，直到所述迭代響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的響應(yīng)狀態(tài)出現(xiàn)響應(yīng)時，再次增大該損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值并進行所述響應(yīng)處理，直至遍歷預(yù)定的樣本量，將最后迭代出的試驗水平值作為所述火工品高響應(yīng)點的估計值輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法，其特征在于，由不對稱損失函數(shù)進行損失權(quán)重調(diào)整，進一步為:I(Zi) = Wzf，其中，Zi=X1-Xp為試驗水平Xi與所述火工品的高響應(yīng)點Xp的誤差；W為不對稱損失權(quán)重，當Zi≤O時，W=X，當ZiX)時，w=l,該不對稱損失權(quán)重w為
3.如權(quán)利要求1所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法，其特征在于，從初始試驗水平值Xu=Ug開始設(shè)置所述試驗水平值和初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的迭代關(guān)系，進一步為:
4.如權(quán)利要求2所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法，其特征在于，識別所述初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)時，對所述迭代試驗水平值進行損失權(quán)重調(diào)整，并加大所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值，進一步為: 識別所述初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)，若所述響應(yīng)狀態(tài)為未響應(yīng)時，減小所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值并再次進行所述響應(yīng)處理，在所述響應(yīng)處理后生成的迭代結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)時，對所述迭代試驗水平值進行所述損失權(quán)重調(diào)整，并加大所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值。
5.如權(quán)利要求1所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的方法，其特征在于，設(shè)置火工品感度分布的初始試驗水平值，并根據(jù)所述初始試驗水平值對所述火工品進行響應(yīng)處理，生成初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，進一步為: 將所述火工品感度分布的0.5分位數(shù)設(shè)置為所述初始試驗水平值，根據(jù)該初始試驗水平值進行所述響應(yīng)處理，生成初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)； 其中，所述0.5分位數(shù)，進一步為所述火工品感度分布中使該火工品的響應(yīng)概率為0.5的試驗水平值。
6.一種對火工品高響應(yīng)點進行估計的系統(tǒng)，其特征在于，包括:初始化單元、權(quán)重調(diào)整單元以及估計單元，其中， 所述初始化單元，用于設(shè)置火工品的初始試驗水平值，根據(jù)所述初始試驗水平值對所述火工品進行響應(yīng)處理，生成初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)，并設(shè)置所述試驗水平值和初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的迭代關(guān)系，通過所述迭代關(guān)系對所述初始試驗水平值和初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)進行迭代處理，生成迭代試驗水平值； 所述權(quán)重調(diào)整單元，用于識別所述初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)時，對所述迭代試驗水平值進行損失權(quán)重調(diào)整，并加大所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值； 所述估計單元，用于對調(diào)整后的所述迭代試驗水平值再次進行所述響應(yīng)處理，并監(jiān)測該響應(yīng)處理所生成的迭代響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的響應(yīng)狀態(tài)，監(jiān)測到所述迭代響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的響應(yīng)狀態(tài)為未響應(yīng)時，減小所述損失權(quán)重調(diào)整所述迭代試驗水平值并進行所述響應(yīng)處理，直到所述迭代響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的響應(yīng)狀態(tài)出現(xiàn)響應(yīng)時，再次增大所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值并進行所述響應(yīng)處理，直至遍歷預(yù)定的樣本量，將最后迭代出的試驗水平值作為所述火工品高響應(yīng)點的估計值輸出。
7.如權(quán)利要求6所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化單元生成不對稱損失函數(shù)進行損失權(quán)重調(diào)整，進一步為:= ，其中，Zi=X1-Xp為試驗水平Xi與所述火工品的高響應(yīng)點Xp的誤差；W為不對稱損失權(quán)重，當Zi≤O時，W=X，當ZiX)時，w=l,該不對稱損失權(quán)重w為
8.如權(quán)利要求6所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的系統(tǒng)，其特征在于，從初始試驗水平值Xlil=Ug開始設(shè)置所述試驗水平值和初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)的迭代關(guān)系，進一步為:
Xl，i+l_Xl，i_ai，i (又1，廠^^，i)，I ^ Ij 其中 其中，用于迭代的常數(shù)序列
9.如權(quán)利要求7所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的系統(tǒng)，其特征在于，所述權(quán)重調(diào)整單元，進一步用于: 識別所述初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)，若所述響應(yīng)狀態(tài)為未響應(yīng)時，減小所述損失權(quán)重調(diào)整所述迭代試驗水平值并再次進行所述響應(yīng)處理，在所述響應(yīng)處理后生成的迭代結(jié)果數(shù)據(jù)所對應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)為響應(yīng)時，對所述迭代試驗水平值進行損失權(quán)重調(diào)整，并加大所述損失權(quán)重調(diào)整該迭代試驗水平值。
10.如權(quán)利要求6所述的對火工品高響應(yīng)點進行估計的系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化單元，進一步用于: 將所述火工品感度分布的0.5分位數(shù)設(shè)置為所述初始試驗水平值，根據(jù)該初始試驗水平值進行所述響應(yīng)處理，生成初始響應(yīng)結(jié)果數(shù)據(jù)；其中，所述0.5分位數(shù)，進一步為所述火工品感度分布中使該 火工品的響應(yīng)概率為0.5的試驗水平值。
【文檔編號】G06F19/00GK103823987SQ201410078526
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】王典朋, 房永飛, 田玉斌 申請人:北京理工大學(xué)