(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211391898.0 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 中山大学 地址 510275 广东省广州市新港西路13 5号 (72)发明人 黄寒砚　熊梅　朱瑞泓　林佳陆　 陈琳　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 杨艺 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数 获取方法及装置 (57)摘要 本发明涉及毁伤效能评估技术领域， 公开了 基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取 方法及装置。 本发明基于量纲分析对毁伤响应指 标与对应毁伤影响因素的函数关系模型进行处 理， 采用单点交换算法获取所得到的毁伤响应函 数模型中各自变量在取值范围为[0,1]的DR‑最 优设计点， 其中该算法基于岭回归的思想在信息 矩阵的数学表达式中引入了正则化参数； 将最优 设计点转化为相应自变量所属取值范围内的对 应设计点， 并利用该对应设计点开展试验得到的 试验响应值构建样本数据集， 进而进行数据拟合 求解回归系数， 得到毁伤响应函数。 本发明在试 验样本量不足的情况下能够实现较高精度的毁 伤响应函数的获取， 达 到较高的试验效费比。 权利要求书4页 说明书15页 附图4页 CN 115510691 A 2022.12.23 CN 115510691 A 1.一种基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取 方法， 其特 征在于， 包括： 确定毁伤响应指标及对应的毁伤影响因素， 获取各所述 毁伤影响因素的量纲及取值范 围； 构建毁伤响应指标与对应毁伤影响因素的函数关系模型， 根据所述量纲及取值范围， 基于量纲分析对所述 函数关系模型进行处 理， 得到毁伤响应函数模型； 采用DR‑最优设计单点交换算法获取所述毁伤响应函数模型中各自变量在取值范围为 [0,1]的最优设计点， 所述DR‑最优设计单点交换算法为对D ‑最优化设计的单点交换算法改 进得到， 其改进之处为在信息矩阵的数 学表达式 中引入岭回归的正则化 参数； 将各所述最优设计点转化为所述毁伤响应函数模型中相应自变量所属取值范围内的 对应设计点， 以转化得到的对应设计点作为试验设计点， 获取利用所述试验设计点开展试 验所得到的试验响应值， 根据所述试验设计点和所述试验响应值构建样本数据集； 根据所述样本数据集进行数据拟合求解所述 毁伤响应函数模型的回归系数， 得到毁伤 响应函数。 2.根据权利要求1所述的基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取方法， 其特征 在于， 所述采用DR‑最优设计单点交换算法获取所述毁伤响应 函数模型中各自变量在取值 范 围为[0,1]的最优设计点， 包括： 步骤S31， 利用拉丁超立方采样方法给定初 始设计ξ0， 令迭代次数k＝1， 并设置最大迭代 次数； 步骤S32， 计算设计ξk‑1的信息矩阵的行列式及信息矩阵的逆矩阵； 步骤S33， 寻找已有设计ξk‑1中的一点x0(k‑1)和试验域Ω中的任意点xk， 使其满足下式， 并 用点xk替换ξk‑1中的x0(k‑1)后得到新的设计ξk： 步骤S34， 利用下列迭代公式更新设计ξk的信息矩阵行列式|MR(ξk)|及其逆矩阵 式中， f(xk)是一个由回归模型的所有基函数在xk处的取值组成的列向量， f(x0(k‑1))是 一个由回归 模型的所有基函数在x0(k‑1)处的取值组成的列向量； 步骤S35， 给定足够小的可容性误差ε， 若Δ(xk,x0(k‑1))＜ε， 或算法达到最大迭代次数， 则停止迭代， 进入步骤S3 6； 否则， 令k ＝k+1， 返回步骤S32； 步骤S36， 输出最优设计点； 其中， Δ(xk,xi)和Δ(x0(k‑1),xk)通过代入下式进行计算：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115510691 A 2式中， f(xi)是一个由回归模型的所有基函数在xi处的取值组成的列向量， f(xj)是一个 由回归模型的所有基函数在xj处的取值组成的列向量， T表示转置， 表示对应信息矩阵 的逆矩阵； d(x0(k‑1))和d(xk)通过代入式 进行计算， d(x0(k‑1),xk)通过代入 式 进行计算。 3.根据权利要求1所述的基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取方法， 其特征 在于， 所述采用DR‑最优设计单点交换算法获取所述毁伤响应 函数模型中各自变量在取值 范 围为[0,1]的最优设计点， 包括： 按照下式计算信息矩阵： 式中， MR表示信息矩阵， f(xk)为一个由回归模型的所有基函数在xk处的取值组成的列 向量， T表示 转置， n为试验次数， λ为岭回归的正则化 参数， I为单位矩阵。 4.根据权利要求3所述的基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取方法， 其特征 在于， 所述采用DR‑最优设计单点交换算法获取所述毁伤响应 函数模型中各自变量在取值 范 围为[0,1]的最优设计点， 还 包括： 通过交叉验证法确定所述岭回归的正则化 参数的值。 5.一种基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取装置， 其特 征在于， 包括： 确定模块， 用于确定毁伤响应指标及对应的毁伤影响因素， 获取各所述毁伤影响因素 的量纲及取值范围； 模型构建模块， 用于构建毁伤响应指标与对应毁伤影响因素的函数关系模型， 根据所 述量纲及取值范围， 基于量纲分析对所述 函数关系模型进行处 理， 得到毁伤响应函数模型； 最优设计获取模块， 用于采用DR‑最优设计单点 交换算法获取所述毁伤 响应函数模型中 各自变量在取值范围为[0,1]的最优设计点， 所述DR‑最优设计单点交换算法为对D ‑最优化 设计的单点交换算法改进得到， 其改进之处为在信息矩阵的数学表达式中引入岭回归的正 则化参数； 样本构建模块， 用于将各所述最优设计点转化为所述 毁伤响应函数模型中相应自变量 所属取值范围内的对应设计点， 以转化得到的对应设计点作为试验设计点， 获取利用所述 试验设计点开展 试验所得到的试验响应值， 根据所述试验设计点和所述试验响应值构建样 本数据集； 求解模块， 用于根据 所述样本数据集进行数据拟合求解所述 毁伤响应函数模型的回归 系数， 得到毁伤响应函数。 6.根据权利要求5所述的基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取装置， 其特征权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115510691 A 3