數(shù)據(jù)驅動的不確定性工程設計理論與應用研究.pdf

1、不確定性對工程設計的過程和結果具有重要影響，并從根本上影響工程設計方法的演變和發(fā)展，但不確定性的普遍性、多樣性和復雜性促使不確定性工程設計理論向更深入的方向發(fā)展。與此同時，在工程設計中往往需要處理各種各樣的數(shù)據(jù)，人們在利用數(shù)據(jù)處理不確定性方面的研究，尚有很多理論問題需要進一步解決。本文從研究不確定性和數(shù)據(jù)對工程設計重要影響的角度出發(fā)，提出了數(shù)據(jù)驅動的不確定性工程設計理論，并對其在工程設計中的應用進行了研究。本文的研究主要分為以下幾個方面

2、：
　　首先，構建了數(shù)據(jù)驅動的不確定性工程設計理論的體系框架，包括一個中心、兩個理論點和兩個基本元素。其中，一個中心是數(shù)據(jù)驅動的不確定性設計理論；兩個理論點是數(shù)據(jù)驅動的不確定性優(yōu)化理論和數(shù)據(jù)驅動的不確定性決策理論，前者又是后者的基礎；兩個基本元素是數(shù)據(jù)科學基礎理論和不確定性基礎理論。
　　其次，探索了數(shù)據(jù)驅動的不確定性優(yōu)化的基礎理論。對包含兩層不確定性的
　　優(yōu)化模型進行了理論分析，給出了最優(yōu)解的存在性定理和相應的Ku

3、hn-Tucker定理；通過采用 Neumaier云描述參數(shù)不確定性，提出了數(shù)據(jù)驅動的不確定性優(yōu)化模型，和面向決策優(yōu)化問題的主觀工程知識耦合策略；研究了數(shù)據(jù)驅動的不確定性優(yōu)化模型求解，提出了三種求解策略并設計了算法，提出了初始化建模原則和數(shù)據(jù)驅動的模型更新原則，分析了模型更新對最優(yōu)解的影響。
　　第三，探索了數(shù)據(jù)驅動的不確定性決策的基礎理論。面向工程決策問題，建立了數(shù)據(jù)驅動的不確定性決策模型，闡明了優(yōu)化模型和決策模型之間的關系；針

4、對數(shù)據(jù)驅動的模型更新，提出了分部更新策略，并給出了具體的模型更新方法；以工程設計問題為背景，提出了數(shù)據(jù)驅動的不確定性決策應遵循的四個決策準則，對每個準則的工程內涵和數(shù)學基礎進行了理論闡述。
　　第四，提出了數(shù)據(jù)驅動的不確定性設計理論。對比了過程式工程設計和即興式工程設計兩種范式的特點；提出了多維非數(shù)值數(shù)據(jù)轉化為數(shù)值數(shù)據(jù)的張量表示定理，在不損失信息的前提下實現(xiàn)了數(shù)據(jù)形式的統(tǒng)一；分析了數(shù)據(jù)和知識在工程設計各個階段中的作用變化，論證了數(shù)

5、據(jù)對于工程設計所起到的驅動性作用；最后，完整的提出了不確定性條件下基于決策表述的工程設計理論框架。
　　第五，理論的應用研究。將提出的數(shù)據(jù)驅動的不確定性設計理論應用于 AIS小衛(wèi)星任務設計中，根據(jù)想定的任務設計要求，構建了設計數(shù)據(jù)庫與設計知識庫，對設計前期的軌道確定、設計目標和設計約束建模，和設計中期的總體方案設計、電源分系統(tǒng)設計進行了研究，并對設計方案進行了評價和分析。
　　總之，本文對數(shù)據(jù)與不確定性在工程設計中的作用進行