空空导弹目标截获概率研究

为提高中、末制导交接班时导引头对目标的截获能力,对空空导弹采用高精度惯性/卫星组合导航系统时导引头的指向误差及其对目标截获性能的影响进行了研究。首先,对中、末制导交接班时雷达导引头的速度截获概率进行了分析;其次,分别建立了雷达测量误差、初始对准误差和惯性元器件误差与导弹位置、姿态测量误差和目标位置测量误差的关系,并得到了其误差影响的方差表达式;然后,对比分析了导弹位置、姿态测量误差和目标位置测量误差造成的导引头指向误差随导弹发射距离的变化;最后,通过蒙特卡罗仿真分析了捷联惯性导航系统和惯性/卫星组合导航系统对导引头截获概率的影响。结果表明:对于远程空空导弹,导弹位置测量误差是影响导引头截获概率最重要的因素;采用惯性/卫星组合导航系统可以减小导弹的位置测量误差,并将导引头截获概率的95%置信区间由(0.715 6,0.811 0)提高到(0.880 2,0.943 1)。

蒙特卡罗在圆度测量精度分析中的应用研究

根据三点法圆度测量的基本原理,重点分析了三测头的测量误差对圆度测量精度的影响。由于三测头测量误差的传递关系非常复杂,因此作者提出了一种采用Monte Carlo随机抽样和随机模拟对此进行分析的方法,直观地确定了由测头测量误差引起的工件轮廓上各点的圆度测量标准差,并通过仿真证明了该方法是有效的。

基于蒙特卡罗方法的圆度测量不确定度评定

利用蒙特卡罗方法对圆度测量的不确定度进行评定。首先,根据最小二乘法得到圆度的误差模型;然后采用蒙特卡罗仿真方法对测量值进行模拟仿真,从而得到圆度误差的不确定度;最后将评定结果与传统评定方法的结果进行比较。结果表明该方法是可行的,且计算更为简便。

单点校准线性测量系统不确定度的蒙特卡洛法评定模型构建与应用

线性测量系统是化学分析、物理测试领域最普遍的测量系统,按其线性关系的构建和拟合方式,可分为单点校准、双点校准、多点校准(线性拟合)及标准加入法。其中,单点校准常用于色谱分析、滴定分析等分析方法及气体分析、碳硫分析等测量项目。实验引入2个随机效应修正因子或相对随机误差表征各种条件变异及系统波动对校准用标准物质和实际样品测量重复性的影响,提出了蒙特卡洛法(MCM)评定单点校准线性测量系统不确定度的数学模型与方法,并基于惰性气体熔融-热导法测定TC4钛合金中氢含量的示例,系统阐释了MCM的具体评定流程与应用。在实验测量条件下(标准物质重复4次,实际样品重复7次),平均测量结果为w(H)=(20±3)μg/g,k=2,该扩展不确定度评定结果与采用“不确定度传播律”得到被测量估计值测量不确定度的方法(GUM法)相一致。实验所给出的方法和示例可直接应用于气体分析(惰气熔融-红外吸收法/热导法)、碳硫分析(高频感应燃烧红外吸收法)与色谱分析、滴定分析等单点校准线性测量系统的不确定度的评定,一定程度上解决了MCM应用于化学分析领域的模型构建与仪器校准引入不确定度的量值导入等关键问题,有望推动MCM在单点校准、多点校准、标准曲线法、标准加入法等线性测量系统不确定度的评定中得到实质性的应用,进一步促进测量不确定度的应用研究开创新局面。

具有复杂误差结构测定量不确定度的统计分析

正确分析具有复杂误差结构的物理量的不确定度对科学实验来说是一件很重要的事情。文中通过对各种误差构成因子的分析,首先列出待测物理量的误差结构式,然后依据对该结构式的方差分析,导出方差方程式。通过解该方差方程式,得出各项误差方差的估计值和待测量的标准不确定度,并采用蒙特卡罗计算法求出其自由度和扩展不确定度。

基于三维测量的圆度误差执行不确定度研究

在利用三坐标测量机进行实际测量时,获得的测量值通常是被测参数的估计值,没有给出测量的不确定度,造成测量结果的不完整。测量不确定度可分为方法不确定度和执行不确定度。方法不确定度在缺省状态下一般为0,而执行不确定度主要是由测量仪器本身或测量环境等引起的。给出了基于最小二乘法(LSM)的圆度误差数学评定模型,依据ISO测量不确定度表示指南(GUM),分析影响执行不确定估计的因素,推导出了误差影响因素对圆度误差执行不确定度的传递函数,进而得到各种因素的不确定度分量,最终合成执行不确定度。然后运用自适应蒙特卡洛计算机仿真(MCM)从测点数量、标准不确定度、圆度误差估计值、最短包含区间的左右端点等方面,验证了GUM的有效性,并给出其适用的范围。

基于误差来源的孔轴直线度检测的测点优化方法

针对测量间距的选择难以兼顾准确及效率的问题,提出一种基于误差来源的孔轴直线度检测的测点优化方法。分析实际零件的误差来源,得到零件表面形状的尺寸误差;根据误差来源和直线度公差的工程语义,构建零件表面形状的模拟函数;基于误差理论的原理,在模拟函数的基础上分析测量间距与误差评定值的关系,构建测点集精度函数;对于给定的公差和加工方法,基于蒙特卡罗法仿真原理随机生成一系列模拟表面,用建立的测点集精度函数分析和统计各模拟表面的最佳测量间距,并进一步分析真实零件的最佳测量间距。最后,通过两个工程实例分别验证提出方法的准确性和有效性;实例结果表明,与理论方法相比,实例一(实例二)的轴向和径向的测点数分别减少1994(226)个和42(396)个,提出的方法在满足精度的条件下提高了测量效率。

基于蒙特卡洛的同轴度误差检测测点优化

针对当前零件同轴度误差检测测点数偏多问题,提出一种基于蒙特卡洛法的同轴度误差检测测点优化方法。在给定零件加工方法下,通过分析零件误差来源预测零件尺寸误差;根据误差来源和同轴度公差工程语义构建零件表面形状模拟函数;利用表面形状模拟函数构建测点集模拟函数,通过同轴度误差评定方法分析给定零件测量截面数与误差评定值的关系,并进一步基于蒙特卡洛法分析批量零件的最佳测量截面数。最后,以某阀芯为例,通过模拟仿真分析该零件最佳测量截面数,并以三坐标测量机验证得到该零件最佳测量截面数。实例结果表明,采用所提出的测点优化方法使单个截面上测点数减少983个,截面数减少246个,能有效减少测点数,提高测量效率。

点通量积分法在蒙特卡罗方法中的应用

介绍了指向概率法和点通量积分法两种方差减小技术在计算小概率的体通量、面流量中的应用,进而利用点通量积分法计算了在MCLLS方法的典型几何结构中的面流量计算结果并且与通用蒙卡程序MCNP的计算结果进行了比较。

基于多源融合理论的机床圆度误差测量不确定度评定

圆度误差是评价机床加工精度的重要指标。为实现机床圆度误差测量不确定度的评定,对基于球杆仪测量的机床圆度误差的贡献因素及不确定度评定方法进行研究。首先,采用最小二乘法(least sqaure method,LSM)对圆度误差进行评定。然后,基于黑箱理论提出了多源融合误差测量不确定度评定方法。接着,根据球杆仪测量机床圆度误差的基本原理,建立了机床圆度误差测量不确定度评定模型。最后,利用球杆仪对某加工中心ZX平面的圆度误差进行多组重复测量实验,采用所提出的方法对圆度误差测量不确定度进行计算,并与基于蒙特卡罗法(Monte Carlo method,MCM)的计算结果进行对比验证。结果表明,基于所提出方法和MCM的机床圆度误差测量不确定度的评定结果分别为1.1900和1.1600μm,两者的相对偏差约为2.5%,由此验证了所提出方法的可行性。所提出方法规避了繁杂的输入量与输出量之间函数关系的求解过程,简化了机床圆度误差测量不确定度的评定过程,具有较强的实用性。

非接触式指向反射镜检测系统的误差分析

为检测超光谱成像仪指向反射镜的运动特性,设计了一种非接触式指向反射镜运动特性检测系统,在系统加工、装配前,分析各误差源对系统不确定度的影响,制定系统的误差分配方案。采用齐次坐标建立含有加工、装调误差的数学模型,通过曲线拟合得到指向反射镜转角和光斑中心位置关系曲线,依据相对位置测量误差进行误差分配,降低了加工、装调的要求,确定了系统的误差分配方案,保证指向反射镜在11°转角范围内系统不确定度小于2″,分辨率为0.5″。提出的误差分配方案大大降低了系统加工、装调难度,验证了系统设计方案的可行性。