[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征是按如下步骤进行：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{δs,δ1,δ2,…,δi,…,δn}；δs表示所述动态测量系统的精度损失极限，δi表示第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{Ts,T1,T2,…,Ti,…,Tn}；Ts表示所述动态测量系统的精度寿命，Ti表示所述第i个误差单元的精度寿命；步骤4、利用式(1)获得所述动态测量系统的非均匀度ρ：步骤5、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，记为{p1,p2,…,pi,…,pn}；pi表示所述第i个误差单元的平均精度损失速度权；步骤6、建立所述动态测量系统的寿命均匀最优化设计模型；步骤6.1、确定设计参数向量X：定义所述n个误差单元各自的平均精度损失速度为表示所述第i个误差单元的平均精度损失速度；以所述n个平均精度损失速度和n+1个精度寿命构成所述确定设计参数向量X，即T_s′表示所述动态测量系统的精度寿命最优设计值；T_i′表示所述第i个误差单元的精度寿命最优设计值；步骤6.2、确定目标函数：以精度寿命均匀为设计目标，利用式(2)获得非均匀度目标函数：以精度寿命均匀和精度寿命最长为设计目标，利用式(3)获得精度寿命目标函数：max T'＝min{T1',…,Tn',Ts'}  (3)式(3)中，T'表示所述动态测量系统及其n个误差单元的精度寿命最优设计值中的最小值；以精度寿命均匀和总改进成本最低为设计目标，利用式(4)获得改进成本目标函数：式(4)中，C表示所述n个误差单元的总改进成本；Ci表示所述第i个误差单元的改进成本；并有：式(5)表示第i个误差单元的改进成本C_i与所述第i个误差单元的平均精度损失速度之间的关系；步骤6.3、确定约束条件：利用式(6)获得非均匀度ρ的约束条件：ρ≤ε  (6)式(6)中，ε表示所述非均匀度ρ的极限值；利用式(7)获得平均精度损失速度的约束条件：式(7)中，表示所述第i个误差单元的平均精度损失速度的下限；表示所述第i个误差单元的平均精度损失速度的上限；利用式(8)获得精度寿命的约束条件：min{T1',T2',…,Tn',Ts'}>T0  (8)式(8)中，T0表示所述动态测量系统的精度寿命的期望值；利用式(9)获得平均精度损失速度、精度寿命和精度损失极限之间的约束条件：利用式(10)获得总改进成本的约束条件：C≤C0  (10)式(10)中，C0表示所述动态测量系统的总改进成本的上限。