基于模糊決策圖與灰色關(guān)聯(lián)分析的槍械設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種槍械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方案評(píng)價(jià)方法，具體涉及一種基于模糊決策圖與 灰色關(guān)聯(lián)分析的槍械設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 槍械智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)為槍械設(shè)計(jì)研發(fā)的自動(dòng)化與智能化提供了可能，而槍械設(shè)計(jì)方 案的評(píng)價(jià)與優(yōu)選是其重要的組成部分。槍械設(shè)計(jì)人員為智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入設(shè)計(jì)需求，系統(tǒng) 經(jīng)由其推理模塊會(huì)產(chǎn)生多種備選方案。但設(shè)計(jì)人員往往只想得到唯一一種綜合最優(yōu)的方案 用于后續(xù)的仿真分析和實(shí)際生產(chǎn)。因此，需要一種方案評(píng)價(jià)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)備選方案的評(píng) 價(jià)與排序以得出最優(yōu)方案。
[0003] 槍械設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)需要考慮多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，且評(píng)價(jià)指標(biāo)之間相互影響。以往比 較流行的方案評(píng)價(jià)方法，如層次分析法（AHP)、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA)和灰色關(guān)聯(lián)分析（GRA) 等均不考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相互影響問(wèn)題，這會(huì)使最終的評(píng)價(jià)結(jié)果不夠客觀可靠。
[0004] 目前能夠考量評(píng)價(jià)指標(biāo)之間影響關(guān)系的方案評(píng)價(jià)方法主要有網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP) 和決策實(shí)驗(yàn)室分析法（DEMTEL)。但這兩種方法仍然存在著諸多缺點(diǎn)。無(wú)論ANP還是 DEMATEL都只是表達(dá)了評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩之間的直接影響關(guān)系。但是由于評(píng)價(jià)指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)， 原本兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的影響強(qiáng)度勢(shì)必會(huì)因?yàn)槭艿降谌齻€(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響而發(fā)生變化，而 ANP與DEMATEL都很難表達(dá)出這種更深層次的綜合影響關(guān)系。并且，DEMATEL的劣勢(shì)還在于 其將所有評(píng)價(jià)指標(biāo)視為同等權(quán)重，這并不符合方案評(píng)價(jià)的一般需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于模糊決策圖與灰色關(guān)聯(lián)分 析的槍械設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方法。該方法以模糊決策圖作為賦權(quán)方法來(lái)考量評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相 互影響關(guān)系，以灰色關(guān)聯(lián)分析作為方案評(píng)價(jià)主體方法來(lái)對(duì)槍械設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后根 據(jù)計(jì)算出的各備選方案的灰色關(guān)聯(lián)度的排序來(lái)確定最優(yōu)方案，從而形成一套完整的，既可 以表達(dá)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的綜合影響關(guān)系，又可以合理地為各評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予不同權(quán)重的方案評(píng) 價(jià)方法。
[0006] 本發(fā)明方法是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種基于模糊決策圖與灰色關(guān)聯(lián)分析的槍械設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方法，所述方法包括下 述步驟：
[0008] (1)構(gòu)建槍械設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；
[0009] (2)基于模糊決策圖計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的全局權(quán)重；
[0010] (3)利用所述全局權(quán)重，計(jì)算各備選方案的灰色關(guān)聯(lián)度，根據(jù)所述灰色關(guān)聯(lián)度實(shí)現(xiàn) 對(duì)槍械設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：
[0012] 1)全槍質(zhì)量：全槍質(zhì)量是指槍械整體的質(zhì)量，定量指標(biāo)，單位為kg，為極小型指 標(biāo)；
[0013] 2) IOOm單發(fā)精度：100m單發(fā)精度是指單發(fā)射彈命中目標(biāo)的準(zhǔn)確程度，定量指標(biāo)， 單位為cm，為極小型指標(biāo)；
[0014] 3)故障率：故障率是指槍械發(fā)生故障的概率，定量指標(biāo)，單位為％，為極小型指 標(biāo)；
[0015] 4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性是指槍械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單程度，定性指標(biāo)，為極大型 指標(biāo)；
[0016] 5)維修性：維修性是指槍械的易維護(hù)程度，定性指標(biāo)，為極大型指標(biāo)；
[0017] 6)安全性：安全性是指槍械在使用過(guò)程中的安全性能，定性指標(biāo)，為極大型指標(biāo)；
[0018] 7)經(jīng)濟(jì)成本：經(jīng)濟(jì)成本是指槍械設(shè)計(jì)、制造與維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本，定性指標(biāo)，為極小 型指標(biāo)。
[0019] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)包括下述步驟：
[0020] A.利用特征值方法獲取各評(píng)價(jià)指標(biāo)的局部權(quán)重；
[0021] B.利用評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊決策圖獲取穩(wěn)態(tài)向量；
[0022] C.根據(jù)局部權(quán)重和穩(wěn)態(tài)向量獲取獲取各評(píng)價(jià)指標(biāo)的全局權(quán)重。
[0023] 其中，局部權(quán)重的定義為：在未考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相互影響時(shí)，每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo) 對(duì)于總目標(biāo)的重要程度，用z來(lái)表示。
[0024] 穩(wěn)態(tài)向量的定義為：評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊決策圖在穩(wěn)態(tài)下，各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)值組成的矩陣， 用C*來(lái)表示。
[0025] 全局權(quán)重的定義為：在考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相互影響后，每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于總 目標(biāo)的重要程度，用w來(lái)表示。
[0026] 設(shè)第i個(gè)槍械設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)向量為Y = [yH, yM，yui, y4i，yw y6i，yd，其中， Y11代表全槍質(zhì)量，y 2l代表1OOm單發(fā)精度，y 3l代表故障率，y 4l代表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性，y 5l代表維 修性，y6l代表安全性，y 71代表經(jīng)濟(jì)成本。
[0027] 進(jìn)一步地，所述步驟A包括：
[0028] STEP Al:兩兩比較每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于總目標(biāo)的重要程度，形成局部權(quán)重矩陣 Z ；
[0029] STEP A2:計(jì)算局部權(quán)重矩陣Z的特征向量，此特征向量即為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的局部權(quán) 重Z]。
[0030] 進(jìn)一步地，所述步驟B包括：
[0031] STEP BI:構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊決策圖，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的影響關(guān)系：
[0032] 具體的，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)視為模糊決策圖中的節(jié)點(diǎn)，則各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的影響關(guān)系 視為模糊決策圖中的節(jié)點(diǎn)間的因果結(jié)構(gòu)，用任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間帶權(quán)重的有向連線表示。
[0033] STEP B2:將影響關(guān)系轉(zhuǎn)換為影響矩陣E :
[0034] 具體的，設(shè)N = (N1, N2，…，Nn)，代表模糊決策圖中的節(jié)點(diǎn)；
[0035] E: (N1, Nj) - eij代表任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)N1, Nj之間有向連線的權(quán)重，即兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)之 間的相互影響關(guān)系。特殊的，如果i = j，則e^= 0。則影響關(guān)系等價(jià)于矩陣（ej e EnXn， 此矩陣即為影響矩陣。
[0036] STEP B3:通過(guò)迭代運(yùn)算得到穩(wěn)態(tài)向量C* :
[0037] 具體的，設(shè)C1代表節(jié)點(diǎn)N i的狀態(tài)值，C = (C η C2,…，Cn);
[0038] f代表著閾值函數(shù)，取
[0039] 迭代運(yùn)算公式為
[0040] C(t+1)= f (C (t)E), C(0)= I n (I)
[0041] 式中，1"代表單位向量，C w稱(chēng)為初始向量，C (t)表示第t代的C ;
[0042] 經(jīng)過(guò)迭代計(jì)算，系統(tǒng)最終還會(huì)回到固定點(diǎn)或出現(xiàn)極限環(huán)，稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)。此時(shí)，各節(jié)點(diǎn) 的狀態(tài)值組成的矩陣C*即為穩(wěn)態(tài)向量。
[0043] 進(jìn)一步地，所述步驟C包括：
[0044] STEP Cl:通過(guò)權(quán)重方程計(jì)算全局權(quán)重w*
[0045] = ZyjS- (2)
[0046] 其中，^表示穩(wěn)態(tài)向量中第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)值；
[0047] STEP C2:對(duì)全局權(quán)重進(jìn)行歸一化處理
[0049] 最終得到經(jīng)過(guò)歸一化處理的全局權(quán)重Wj。
[0050] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)包括下述步驟：
[0051] ①·構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣；
[0052] ②·灰色關(guān)聯(lián)生成；
[0053] ③·灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算；
[0054] ④·灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算；
[0055] ⑤·實(shí)現(xiàn)槍械設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)。
[0056] 進(jìn)一步地，步驟①包括：
[0057] 設(shè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)有η個(gè)備選方案，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。則評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣可表示為
[0059] 其中，Xlj表示第i個(gè)備選方案在第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)下的評(píng)價(jià)值。
[0060] 進(jìn)一步地，步驟②包括：
[0061] 對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣進(jìn)行等極化處理及歸一化處理。等極化處理的目的是將具有不同 極性的評(píng)價(jià)指標(biāo)全部轉(zhuǎn)換為極大型。評(píng)價(jià)指標(biāo)的極性分為極大型（得分值越大越優(yōu)），極小 型（得分值越小越優(yōu)）和適中型（得分值取適中值為最優(yōu)）。歸一化處理則是將所有得分 值轉(zhuǎn)化為[0, 1]之間的數(shù)值，以便于后續(xù)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算。等極化處理與歸一化處理 統(tǒng)稱(chēng)為灰色關(guān)聯(lián)生成。
[0062] 對(duì)于極大型指標(biāo)，其等極化處理公式為
CN 105117559 A 說(shuō)明書(shū) 4/8 頁(yè)
[0064] 對(duì)于極小型指標(biāo)，其等極化處理公式為
[0066] 對(duì)于適中型指標(biāo)，其等極化處理公式為
[0068] 式中A為適中值，一般可用序列平均值代替。
[0069] 經(jīng)過(guò)等極化處理后得到的矩陣稱(chēng)為等極化矩陣：
[0071] 隨后對(duì)等極化矩陣進(jìn)行歸一化處理，公式為
[0073] 經(jīng)過(guò)灰色關(guān)聯(lián)生成后得到的矩陣稱(chēng)為決策矩陣：
[0075] 進(jìn)一步地，步驟③包括：
[0076] 首先要計(jì)算差值矩陣Δ，計(jì)算公式為
[0077] Aij= Il-UljI (8)
[0078] 隨后在差值矩陣Λ中找出&_和Δ
[0079] Amax= Max{A 小 i = 1，2, ...，n ;j = 1，2,
[0080] Amin= Min{Δ 小 i = 1，2,…，n ;j = 1，2, 〇
[0081] 則Ulj與I之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ε u可由如下公式計(jì)算
[0083] 式中P為分辨系數(shù)，其作用是擴(kuò)展或壓縮灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)的范圍，通常取P = 0. 5。
[0084] 進(jìn)一步地，步驟④包括：
[0085] 在計(jì)算了全部灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)之后，每個(gè)方案的灰色關(guān)聯(lián)度則可通過(guò)如下公式計(jì)算 得出。
[0087] 式中％代表各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，評(píng)價(jià)人員可依據(jù)需要為評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予不同的權(quán) 重。
[0088] 進(jìn)一步地，步驟⑤包括：
[0089] 經(jīng)過(guò)以上各步驟計(jì)算之后，最終會(huì)得到每個(gè)備選方案的灰色關(guān)聯(lián)度結(jié)果數(shù)值，數(shù) 值越大，則證明該方案越優(yōu)。因此，槍械設(shè)計(jì)人員可對(duì)最終的關(guān)聯(lián)度結(jié)果值進(jìn)行排序，從中 選擇數(shù)值最大的備選方案作為最優(yōu)方案。
[0090] 有益效果：
[0091] 本發(fā)明將模糊決策圖與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合用于實(shí)現(xiàn)槍械設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)，與現(xiàn) 有技術(shù)相比主要具有如下有益效果：
[0092] (1)該方法以模糊決策圖獲取各評(píng)價(jià)指標(biāo)的全局權(quán)重，該全局權(quán)重通過(guò)局部權(quán)重、 模糊決策圖和權(quán)重方程的計(jì)算來(lái)表達(dá)指標(biāo)之間的綜合影響關(guān)系；以灰色關(guān)聯(lián)分析為評(píng)價(jià)主 體方法，彌補(bǔ)了模糊決策圖沒(méi)有提供方案評(píng)價(jià)主