[发明专利]一种智能的仿真实验设计系统及设计方法

说明书

本发明提出了一种智能的仿真实验设计系统及设计方法，包括实验项目管理模块、实验想定管理模块、实验设计方法推荐模块、实验设计模块、实验设计方法扩展模块、实验方案管理模块、数据转换模块和数据库管理模块。本发明解决了现有的仿真辅助工具在设计仿真实验时存在接口、重用性和可扩展性等方面不足，以及在仿真实验设计方法推荐方面缺乏可操作性的技术问题。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，特别是涉及一种智能的仿真实验设计系统及设计方法。

背景技术

仿真技术作为继理论、实验技术之后认识、改造客观世界的第三种重要手段，是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型对已有的或设想的系统进行研究、分析、实验、运行和评估的一门多学科的综合性、交叉性技术。由于仿真技术具有经济、安全、可重复、无破坏、不受气候条件限制、不受场地空间限制等优点，故而被广泛应用于航天航空、信息、生物、材料、能源、先进制造等领域。随着仿真技术的发展与应用，仿真目的呈现多样化，如模型验证、性能/效能评估、灵敏度分析、不确性分析和仿真优化等，这就要求仿真分析人员特别关注实验的设计——仿真实验设计。自从20世纪60年代以来，涌现出一批以Jack P.C.Kleijnen、W.David Kelton等为代表的学术先驱，研究仿真实验设计领域的方法与理论，极大的推动了该领域的发展。

为了更好的辅助用户开展实验设计工作，一些研究机构根据自己的需求开发出实验设计方面的工具软件，比较熟悉的有Matlab的MBC工具箱、Design-Expert、Minitab、Multisimplex、Dps、Uniform Design和正交设计助手等。然而，已有的实验设计的工具软件只是提供了有限的仿真实验设计功能，并不完全适用于仿真，难以满足现代仿真应用的需求。同时，对于已有的一些仿真辅助工具，存在接口、重用性和可扩展性等方面不足。如已有的工具间及工具与仿真系统间接口效率较低，不能实现自动的数据交互；有些工具专门针对特定的应用开发的，重用性差；有些工具不支持仿真实验设计方法的添加，可扩展性不好。

另外，由于现有的仿真实验设计方法众多，各种方法具有不同的优缺点及适用范围。现有的实验设计工具只提供一些实验设计方法而未说明何种情况使用这些方法，这就导致缺乏仿真实验设计相关知识的仿真分析人员无法选择合适的仿真实验设计方法。如果所选择的方法不合理，势必导致资源浪费，甚至得不出正确的实验分析结果。在已发表的文献中，万秋生(2012)提出了基于规则的仿真实验智能化设计方法，但该方法受规则描述方式的局限，在对规则库中的属性进行扩充或删除时会破坏规则结构而导致已有的大量规则不可用；另外，如果让规则库中的规则覆盖所有可能情况，需要大量的规则数量，实际应用中缺乏可操作性。Lingyun Lu(2014)在万秋生(2012)所提方法的基础上，考虑存在案例库的情形，提出了基于案例和规则的混合推理方法。该方法在一定程度上提高分类的准确率，但仍未对基于规则推理算法本身进行改进。

发明内容

本发明为了解决现有的仿真复杂工具在设计仿真实验时存在接口、重用性和可扩展性等方面不足，以及在仿真实验设计方法推荐方面缺乏可操作性的问题，而提出的一种智能的仿真实验设计系统及设计方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种智能的仿真实验设计系统，包括实验项目管理模块、实验想定管理模块、实验设计方法推荐模块、实验设计模块、实验设计方法扩展模块、实验方案管理模块、数据转换模块和数据库管理模块；

所述实验项目管理模块用于针对仿真实验的目的新建实验项目的名称和实验描述信息，并用于对实验项目信息进行浏览、修改或删除；

所述实验想定管理模块用于通过用户输入/从配置文件中读取/从实验项目中加载因子的名称、单位、类型、水平、取值范围和备注以及实验指标的名称和关联输出信息，并用于浏览、修改或删除实验想定，以及浏览或删除实验设计表；