证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型方法

所属的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施例，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参考图6来描述根据本公开的这种实施例的电子设备600。图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图6所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元610、上述至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)621和/或高速缓存存储单元622，还可以进一步包括只读存储单元(rom)623。存储单元620可以包括具有一组(至少一个)程序模块625的程序/实用工具624，这样的程序模块625包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线630可以表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备600也可以与一个或多个外部设备670(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器660通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施例中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施例的步骤。参考图7所示，描述了根据本发明的实施例的用于实现上述方法的程序产品700，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

背景技术：

1、不确定性广泛存在于复杂机械产品的结构设计过程中，例如，机械产品设计中存在的不确定性因素，包括设计变量不确定性、参数不确定性、模型不确定性、测量不确定性等。在样本信息缺乏的情况下，使用随机理论难以表征结构输入的不确定性，而证据理论则是在小样本信息下一种较为普适的不确定性表征理论。

2、对于诸如涡轮机匣等复杂的结构，其输入样本信息量较少，在求解涡轮机匣结构可靠性的界限时，需要求解多个优化问题，传统的优化方法容易陷入局部最优或者存在效率较低的问题，难以直接应用于证据不确定性下涡轮机匣的可靠性分析。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型方法、证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型装置、电子设备以及计算机可读存储介质，进而至少在一定程度上克服相关方案中缺乏证据不确定性下稳健高效的涡轮机匣可靠性分析方案的问题。

2、本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

3、根据本公开的第一方面，提供一种证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型方法，包括：获取涡轮机匣对应的输入变量，基于所述输入变量构建所述涡轮机匣的结构可靠性评估模型，所述结构可靠性评估模型基于所述输入变量的功能函数构建得到；构建所述功能函数的初始代理模型，基于所述功能函数的函数极值样本，生成所述初始代理模型的训练样本集合；基于所述训练样本集合更新所述初始代理模型，直至所述初始代理模型趋于收敛，得到所述功能函数的代理模型；根据所述代理模型，确定所述涡轮机匣处于失效状态的失效概率界限。

4、在本公开的一种示例性实施方案中，所述基于所述输入变量构建所述涡轮机匣的结构可靠性评估模型，包括：获取所述输入变量对应的试验数据；基于所述试验数据构建所述输入变量的证据表征模型，所述证据表征模型包括所述输入变量对应的变量焦元集合，以及各变量焦元对应的基本概率分配；基于多个所述变量焦元与各自对应的所述基本概率分配，构建所述涡轮机匣的可靠性边界函数；根据所述可靠性边界函数，生成所述结构可靠性评估模型。

5、在本公开的一种示例性实施方案中，所述基于多个所述变量焦元与各自对应的所述基本概率分配，构建所述涡轮机匣的可靠性边界函数，包括：基于所述输入变量，构建所述涡轮机匣的功能函数，所述功能函数用于对所述涡轮机匣进行可靠性分析；基于所述功能函数确定所述输入变量对应的失效域；基于所述失效域、多个所述变量焦元以及各自对应的所述基本概率分配，构建所述可靠性边界函数。

6、在本公开的一种示例性实施方案中，所述可靠性边界函数包括可靠性上界函数与可靠性下界函数，所述基于所述失效域、多个所述变量焦元以及各自对应的所述基本概率分配，构建所述可靠性边界函数，包括：从所述变量焦元集合中确定第一变量焦元，所述第一变量焦元是包含于所述失效域的变量焦元；基于所述第一变量焦元以及与所述第一变量焦元对应的基本概率分配，构建所述可靠性下界函数；从所述变量焦元集合中确定第二变量焦元，所述第二变量焦元是与所述失效域的交集为非空集的变量焦元；基于所述第二变量焦元与以及与所述第二变量焦元对应的基本概率分配，构建所述可靠性上界函数。

7、在本公开的一种示例性实施方案中，所述构建所述功能函数的初始代理模型，包括：基于所述输入变量的变量取值空间，采用低偏差抽样方式确定初始训练样本；基于所述初始训练样本与模型构建指令，构建所述初始代理模型。

8、在本公开的一种示例性实施方案中，所述基于所述功能函数的函数极值样本，生成所述初始代理模型的训练样本集合，包括：基于所述输入变量的变量焦元集合，采用随机采样方式确定所述功能函数的函数极值样本；基于确定出的所述函数极值样本，构建所述训练样本集合。

9、在本公开的一种示例性实施方案中，所述基于所述训练样本集合更新所述初始代理模型，直至所述初始代理模型趋于收敛，得到所述功能函数的代理模型，包括：将所述训练样本集合划分为第一样本子集合与第二样本子集合，所述第一样本子集合由样本输出符号确定的样本数据组成；获取模型当前状态，如果所述模型当前状态处于未收敛状态，则通过样本分类学习函数选取新的训练样本点，得到更新样本点集合；基于所述更新样本点集合更新所述初始代理模型，直至所述初始代理模型趋于收敛，得到所述代理模型。

10、在本公开的一种示例性实施方案中，所述通过样本分类学习函数选取新的训练样本点，得到更新样本点集合，包括：基于样本分类学习函数，确定所述功能函数的输出结果的符号预测错误概率；获取所述功能函数的预测均值；根据所述功能函数的预测均值、所述符号预测错误概率与最大值自变量点集函数，确定所述更新样本点集合。

11、在本公开的一种示例性实施方案中，所述根据所述代理模型，确定所述涡轮机匣处于失效状态的失效概率界限，包括：基于所述代理模型，确定所述输入变量在各变量焦元中的失效域指示函数；根据所述失效域指示函数，构建所述涡轮机匣的失效概率边界函数；基于所述失效概率边界函数，确定所述失效概率界限。

12、在本公开的一种示例性实施方案中，所述失效域指示函数包括最小失效域指示函数与最大失效域指示函数，所述根据所述失效域指示函数，构建所述涡轮机匣的失效概率边界函数，包括：根据所述最小失效域指示函数，构建所述失效概率上界函数；根据所述最大失效域指示函数，构建所述失效概率下界函数。

13、根据本公开的第二方面，提供一种证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型装置，包括：可靠性模型构建模块，用于获取涡轮机匣对应的输入变量，基于所述输入变量构建所述涡轮机匣的结构可靠性评估模型，所述结构可靠性评估模型基于所述输入变量的功能函数构建得到；样本集合构建模块，用于构建所述功能函数的初始代理模型，基于所述功能函数的函数极值样本，生成所述初始代理模型的训练样本集合；模型更新模块，用于基于所述训练样本集合更新所述初始代理模型，直至所述初始代理模型趋于收敛，得到所述功能函数的代理模型；可靠性分析模块，用于根据所述代理模型，确定所述涡轮机匣处于失效状态的失效概率界限。

14、根据本公开的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据上述任意一项所述的证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型方法。

15、根据本公开的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据上述任意一项所述的证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型方法。

16、本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

17、本公开的示例性实施例中的证据不确定性下涡轮机匣可靠性分析的代理模型方法，基于输入变量的不确定性提供了一种考虑证据不确定性的涡轮机匣机构的可靠性分析的代理模型方案，从而稳健快速地求解证据不确定性下涡轮机匣结构失效概率的临界值，进而合理地评估涡轮机匣结构的可靠性水平。

18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。