飞行器建模文献综述

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1、1.1.2不确定性的描述方式不确定性的描述方式取决于已知信息的数量和类型，目前主要有三种描述方法：概率方法、模糊方法和区间分析(1)概率方法概率论与数理统计出现已经冇近百年，理论发展得比较完善，是一种被广泛接受的用于描述不确定性的方式。这种方式主要针对数据信息比较充分，可以通过估算得出不确定量的概率分布形式和相关参数。工程应用中，通常是根据己知的信息，对不确定量的分布形式和相关参数作出近似的假设。(2)模糊方法模糊理论主耍利用隶属函数来描述不确定性，不过至今没有严格的方法确定明晰的隶属函数。模糊方法对数据信息的需求要小于使用概

2、率方法，可以在知识和数据不完备、不精确的情况下建立。但同概率方法相比，在很多情况下确定隶屈函数更为困难，使用者在选取相应的隶屈函数时不得不带冇很大的主观性(3)区间分析区间分析最初是用于计量浮点误差的一种方法，用一个只包含上限值和下限值的区间來表示一个不确定的量。由于仅使用上下限两个值，而不考虑区间内的分布形式，因此区间分析方法对相关知识和数据的需要量较少。但带来简便的同吋也会导致重耍信息的缺失，适合用来描述经验和掌握信息不够充分的认知不确定性。在实际应用中，通过区间分析得到的结果通常趋于保守。这三种不确定性的描述方法所需要的

3、经验和数据量不同，对不确定量的真实屈性描述的精确程度也不同。在实际应用屮，可以根据具体的情况选择适合的描述方式。由于概率方法是最贴近不确定量真实分布状态的一种描述方式，因此,本文主要针对物理性不确定性，采用基于概率的描述方法，首先根据工程中的实际情况假设各不确定量的分布形式与参数，再作进一步1.1.3不确定性的处理方法尽量降低这些不确定因索对产品的影响，或将影响控制在一定的范围内，使产品对这些因素的变化不十分敏感，性能稳定且安全可靠。针对这一需求，出现了基于不确定性的设计(Uncertainty-basedDesign)理念，

4、其又分为两类：稳健设计(RobustDesign)和基于可靠性设计(Reliab订tiy-basedDesign)o稳健设计关心的是产品性能稳定，对不确定量小幅度的变化不敏感；基于可靠性设计关心的是产品完成规定功能的能力，即其失效概率要小于可接受的水平，以确保产品正常运行。设计过程中所有可能方案的集合称为设计空间，为了在设计空间屮寻找到更好的设计点，可以将基于不确定性的设计与优化算法相结合，就得到了基于不确定性的优化设计(Uncertainty-basedOptimization或OptimizationunderUncert

5、ainty)。相应地，基于不确定性的优化设计也分为了两方面:稳健优化设计(RobustOptimization)和基于可靠性的优化设计(Reliabiltiy-basedOptimization)。稳健优化设计主耍侧重目标的稳健性，使优化目标对设计变量和设计参数的小范围波动不敏感。稳健优化设计就是在设计空间中寻找目标函数值较小，且受设计变量不确定性影响的波动范围也较小的设计点。基于可靠性的优化则更加侧重设计点满足不确定约束的程度。十九世纪后期，Boltzmann.Gibbs等人把随机性引入物理学，建立了统计力学。统计力学指出：

6、对于一个群体事物来说，能够用牛顿定律进行确定性描述的，只冇总体上的规律；而群体中的任何个体，是不可能进行确定性描述的，只能给出个体行为的可能性，给出这种行为的“概率”。量子力学的出现对确定论造成了更人的冲击。rtr丁波粒二象性，不可能同吋精确地确定粒子的坐标和动量,物理学家Heisenberg据此发表了“测不准原理”。此原理表明，客观世界的随机性决不是出于我们的无知或者知识不完备造成的过渡状态，而是自然界本质特性的客观反映，是客观世界屮的一种真实存在，是存在于宇宙间的基本耍素。在某种意义上说，确定性是相对的，不确定性是绝对的。

7、1.1.1不确定性的分类传统的工程设计是确定性的，实际上，在工程设计方面几乎所冇的设计变量、设计参数都带冇一定的不确定性。这些不确定性按其来源可分为三类：物理性不确定性、统计性不确定性和模型性不确定性（1）物理性不确定性工程设计中有很多的物理量，如载荷、材料性能、几何尺寸等均存在分散性，产品在运行过程屮不可避免地要受到外界的干扰，如温度、湿度等。通常称这类与物理量直接相关的不确定性为物理性不确定性。（2）统计性不确定性对变量的分布特征的分析与分布函数的确定离不开统计和推断。但是统计与推断均是以变和强度都存在不确定性，基于可靠性

8、的优化设计则是耍将各设计变量值合理组合，寻找到既可以保持该结构件的目标性能良好，又能使其失效概率在可接受的范围内的设计点。比如经过基于可靠性的优化后，得到最优设计所受的最大应力为应力2,尽管仍然是随机量，但其概率分布距强度较远，这样失效概率就小很多，确保了结构件的正常工作。1