[发明专利]基于均匀精度寿命原则的最优化设计模型的建立方法及其求解方法

说明书

本发明公开了一种基于均匀精度寿命原则的最优化设计模型的建立方法及其求解方法，其特征是按如下步骤进行：1.采用动态误差分解与溯源方法得到动态测量系统及其n个误差单元各自的精度损失函数；2.根据对动态测量系统及其n个误差单元设定的n+1个精度损失极限和n+1个精度损失函数，求出动态测量系统及其误差单元各自的精度寿命；3.利用本发明中非均匀度定义式获得动态测量系统的非均匀度；4.利用全系统动态误差模型获得n个误差单元的平均精度损失速度权；5.建立动态测量系统的寿命均匀最优化设计模型。本发明能实现测量系统均匀精度寿命的优化设计，使得系统内各单元能在大致相同的时间内精度失效，发挥资源的最大效率。

技术领域

本发明涉及测量系统精度寿命设计领域，具体为一种基于均匀精度寿命原则的最优化设计模型的建立方法及其求解方法。

背景技术

精度是衡量测量仪器质量的重要指标之一。随着科学技术的不断发展，现代测试技术,特别是动态测量的应用越来越广泛，对动态测量精度理论的研究与发展也提出了新的课题。

大量的实验与实践表明，测量系统，尤其是动态测量系统，其精度并非始终不变，而是会随着测量时间的延长而逐渐降低，这种现象被称为“精度损失”。一旦测量系统的精度损失值达到允许的精度损失极限，则认为测量系统精度失效，需要进行重新校准、维修或报废更新，对应的失效时间即为“精度寿命”。同时，测量系统的总精度是整个系统各误差单元综合作用的结果，因此测量系统的总精度损失也应当是组成系统的各误差单元精度损失综合作用的结果。但是，系统各误差单元的原理、结构、材料、性能等不同，则精度损失机理和允许的精度损失极限也不尽相同，从而出现整个测量系统中有的单元精度失效早，有的单元精度失效晚的普遍现象，即测量系统各误差单元的精度寿命不均匀，精度寿命短的单元将会影响整个系统的正常测量，从而造成了社会资源的浪费和各项成本的增加。

为解决上述问题，费业泰教授首先提出了测量系统精度寿命均匀设计理论，即通过对测量系统各误差单元科学合理的精度损失设计，实现测量系统及其组成单元的精度寿命基本一致的目标，提高仪器设备的利用率，节约社会资源。蒋敏兰主要对如何分析测量系统的不均匀性进行了研究，提出了采用灰色关联理论确定各误差单元精度损失权和系统的非均匀性的方法。但是，上述相关文献都没有给出建立均匀设计最优化模型的具体实施方法。刘芳芳基于精度损失均匀一致性原则给出了设计模型，但这一研究成果并不能解决动态测量系统中精度寿命不均匀的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于均均匀精度寿命原则的最优化设计模型的建立方法及其求解方法，以期能实现系统均匀精度寿命的优化设计，使得系统内各单元能在大致相同的时间内精度失效，从而发挥资源的最大效率。

本发明为了达到上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于均匀精度寿命原则的最优化设计模型的建立方法，是应用于动态测量系统中的特点是按如下步骤进行：

步骤1、采用动态误差分解与溯源方法得到所述动态测量系统及其n个误差单元各自的精度损失函数模型；

步骤2、设定所述动态测量系统及其n个误差单元各自的精度损失极限，记为{δ_s,δ₁,δ₂,…,δ_i,…,δ_n}；δ_s表示所述动态测量系统的精度损失极限，δ_i表示所述第i个误差单元的精度损失极限，1≤i≤n，n表示所述误差单元的总个数；

步骤3、根据所设定的n+1个精度损失极限和所述n+1个精度损失函数模型，求出所述动态测量系统及其误差单元各自的精度寿命，记为{T_s,T₁,T₂，…,T_i,…,T_n}；T_s表示所述动态测量系统的精度寿命，T_i表示所述第i个误差单元的精度寿命；