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《仿真輸出數(shù)據(jù)分析和模型驗(yàn)證確認(rèn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、仿真輸出數(shù)據(jù)分析 和可信性研究李海2003-11-14仿真可信性研究仿真可信性研究包括三個(gè)方面內(nèi)容：驗(yàn)證(Verification)、確認(rèn)(Validation)和認(rèn)定(Accreditation)，簡(jiǎn)稱VV&A。仿真模型的驗(yàn)證是檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠裾_地實(shí)現(xiàn)，即驗(yàn)證計(jì)算機(jī)仿真程序的正確性。仿真模型的確認(rèn)是要確定仿真模型是否是所研究的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的準(zhǔn)確描述。仿真模型的認(rèn)定是指仿真模型對(duì)于特定的目的是可以接受的。仿真模型的驗(yàn)證對(duì)于大型復(fù)雜的仿真程序而言，應(yīng)該首先編寫并調(diào)試仿真模型的主程序和最關(guān)鍵子程序，在確保它們是正確的情況下逐一加入其它子程序和一些細(xì)節(jié)內(nèi)容，逐步地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。在仿真程序的
2、運(yùn)行中檢查輸出的合理性。仿真程序運(yùn)行時(shí)的跟蹤檢查仿真模型確認(rèn)（1）將仿真模型的輸出數(shù)據(jù)與所研究的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)作比較，可能是模型確認(rèn)最決定性的步驟。如果仿真輸出數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)吻合得很好，我們有理由相信構(gòu)造的模型是有效的。雖然這種比較并不能確保模型完全正確無誤，但我們認(rèn)為進(jìn)行比較將使模型有更大的可信度。“圖靈試驗(yàn)(TuringTest)。將仿真結(jié)果和實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)不加標(biāo)志地送給深刻了解該系統(tǒng)的專家進(jìn)行鑒別，如果專家們能區(qū)分二者之間的區(qū)別，則他們的經(jīng)驗(yàn)就是修改模型的依據(jù)。經(jīng)過多次這種評(píng)議和改進(jìn)，仿真模型格接近真實(shí)系統(tǒng)而達(dá)到確認(rèn)的目的。仿真模型確認(rèn)（2）定量分析的方法一般是利用統(tǒng)計(jì)
3、分析方法定量比較仿真試驗(yàn)和真實(shí)系統(tǒng)的輸出，包括靜態(tài)輸出特性（隨機(jī)變量）的比較和動(dòng)態(tài)輸出特性（隨機(jī)過程）的比較。對(duì)于靜態(tài)輸出特性的比較，出了許多這樣的驗(yàn)證方法，如方差分析、因素分析和一些非參數(shù)檢驗(yàn)，包括?2檢驗(yàn)、Kolmogorov-Sminov檢驗(yàn)檢驗(yàn)等。在動(dòng)態(tài)輸出的定量比較方面，用相關(guān)系數(shù)和相似性系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。仿真輸出分析目的是用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)仿真中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知參數(shù)的估計(jì)由于仿真輸出結(jié)果是分布未知的隨機(jī)變量，每次仿真運(yùn)行的結(jié)果僅是對(duì)該隨機(jī)變量總體的一次抽樣，可能與模型對(duì)應(yīng)的真值有較大的誤差，因此不能把一次仿真運(yùn)行所得的結(jié)果當(dāng)成問題的解。為使仿真結(jié)果有意義，必須用
4、適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)來設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)和分析仿真結(jié)果，這樣才能得到一般性的結(jié)論。對(duì)系統(tǒng)性能測(cè)度的估計(jì)點(diǎn)估計(jì)要解決的是尋找待估參數(shù)的估計(jì)量(不含未知參數(shù)的樣本函數(shù))，使其在某種意義上可以作為未知參數(shù)的估計(jì)。點(diǎn)估計(jì)無偏性、有效性當(dāng)為有限時(shí)，樣本均值是總體均值的無偏估計(jì)（假定X1,X2,…,Xn均與X有相同的分布），即為有限時(shí)，樣本方差是總體方差的無偏估計(jì)（假定X1,X2,…,Xn相互獨(dú)立，均與X有相同的分布），即區(qū)間估計(jì)可以說明這個(gè)結(jié)果的誤差多大范圍內(nèi)是合理的。獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量X1，X2．…，Xn給出的總體均值的100(1-?)%的置信區(qū)間終態(tài)仿真和穩(wěn)態(tài)仿真終態(tài)仿真是在有限時(shí)間區(qū)間[0，Ts]
5、內(nèi)進(jìn)行仿真試驗(yàn)。Ts表示在仿真中某一指定事件E發(fā)生的時(shí)刻。它可以是個(gè)固定的常數(shù)，也可以是一個(gè)隨機(jī)變量。一般終態(tài)仿真的結(jié)果與系統(tǒng)的初始條件有關(guān)。穩(wěn)態(tài)仿真是仿真時(shí)間趨于無限長(zhǎng)的仿真試驗(yàn)．它沒有終止事件，其一次仿真試驗(yàn)的運(yùn)行時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)，以便得到所求性能測(cè)度的良好估計(jì)。從理論上來說，穩(wěn)態(tài)仿真的輸出數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)。終態(tài)仿真輸出分析終態(tài)仿真是在有限時(shí)間區(qū)間[0，Ts]內(nèi)運(yùn)行仿真模型的仿真方式，其性能測(cè)度明顯地依賴于系統(tǒng)的初始狀態(tài)。通常使用相同的初始條件和同一終止事件做多次獨(dú)立重復(fù)仿真運(yùn)行，其中每次重復(fù)使用不同的隨機(jī)數(shù)流，這樣得到的仿真輸出數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是獨(dú)立同分布隨機(jī)變量的樣本觀察值。
6、于是可以用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)方法對(duì)所關(guān)心的系統(tǒng)性能測(cè)度進(jìn)行估計(jì)。固定樣本量法(fixed-sample-size)取得規(guī)定精度的置信區(qū)間(序貫法)固定樣本量法設(shè)對(duì)某系統(tǒng)共作R次（R≥2）獨(dú)立重復(fù)仿真運(yùn)行，Xri表示第r次運(yùn)行中的第i個(gè)觀察值，記為將X1,X2,…,Xn近似看成相互獨(dú)立同分布隨機(jī)變量的樣本觀察值，則均值和方差的點(diǎn)估計(jì)為故E(X)的100(1-α)%置信區(qū)間為例題對(duì)某系統(tǒng)做10次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)，由觀察值計(jì)算得則總體均值90%的置信區(qū)間為總體均值95%的置信區(qū)間取得規(guī)定精度的置信區(qū)間絕對(duì)精度指該估計(jì)量與待估參數(shù)真值之差的絕對(duì)值，即相對(duì)精度指估計(jì)量的絕對(duì)精度與待估參數(shù)的比值由于待估參數(shù)往
7、往是未知的，故常常用估計(jì)量的絕對(duì)精度與估計(jì)量的比值近似代替。因此估計(jì)量的相對(duì)精度可以用置信區(qū)間的半長(zhǎng)與的比值近似。步驟若要求絕對(duì)精度不超過β，可以采用如下試算法：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行R0次獨(dú)立重復(fù)仿真運(yùn)行，計(jì)算方差S0和若β0<β，則精度已經(jīng)滿足要求，否則令做R*-R0次獨(dú)立重復(fù)仿真運(yùn)行對(duì)于相對(duì)精度穩(wěn)態(tài)仿真的置信區(qū)間“穩(wěn)態(tài)”不是說系統(tǒng)進(jìn)入某種平衡或決定性行為，而是在仿真開始時(shí)所存在的初始條件，不再影響系統(tǒng)的行為。當(dāng)分析穩(wěn)態(tài)仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)時(shí)，必須處理兩個(gè)問題：初始瞬態(tài)
