基于信息熵的直升机通用质量特性评估指标权重确定方法.pdf

总 第 期年第 期直 升 机 技 术 .收稿日期:作者简介:张宏斌()男辽宁朝阳人博士学历讲师 文章编号:()基于信息熵的直升机通用质量特性评估指标权重确定方法张宏斌翁兴国孙世霞(陆军航空兵学院北京)摘 要权重反映了各指标在通用质量评估中的重要程度确定评估指标权重是开展直升机通用质量特性评估的关键环节 基于信息熵理论提出了一种直升机通用质量特性评估指标权重的确定方法 通过采集专家意见构建指标权重评价矩阵计算各指标专家评价熵权值和区分度并转换为信度因子以信度因子对指标权重进行修正实现了“主观 客观”的指标权重确定为直升机通用质量特性评估指标权重的确定提供了一种新方法关键词 直升机通用质量特性评估指标权重信息熵中图分类号:文献标志码:().引言直升机通用质量特性评估是指:对直升机整机在不同环境、不同任务、不同人素条件下的通用质量特性进行综合、全面、深入的分析与判断并科学、有效地对其定性衡量旨在了解直升机整机通用质量 年第 期张宏斌翁兴国孙世霞:基于信息熵的直升机通用质量特性评估指标权重确定方法特性是否满足实际使用需求 通用质量特性评估可为机关决策、装备论证和使用维护提供科学依据为科学提出新型机通用质量特性的定性定量要求提供参考为科学评价现役直升机的作战和保障效能提供有效的信息支持直升机通用质量特性评估是一项系统性、复杂性工作包括明确评估目的确定评估对象建立评估指标体系确立与各项评估指标相对应的权重系数选择或构造评估模型计算并给出评估结果 其中各指标权重系数的确定是直升机通用质量特性评估工作的核心问题当评估对象和评估指标确定后评估结果依赖于权重系数 因此必须合理确定评估指标的权重系数针对该问题本文提出了一种基于信息熵的直升机通用质量特性评估指标权重确定方法 该方法应用信息熵理论对各指标专家评价的熵权值和区分度进行计算以区分度衡量专家评价结果的一致性并转化为各指标权重信度因子进而通过信度因子对各指标权重进行修正实现了“主观 客观”的指标权重确定 算例表明该方法既包含了专家主观评价因素同时又兼顾了评估过程中因不同专家之间由于个人经验或喜好等主观因素导致的分歧而降低评估结果可信度的问题使得权重计算结果更加可信 信息熵理论基础和信度因子的引入.信息熵理论基础“熵”的概念来自于热力学最初用来描述分子状态在一个系统中出现的程度后被引入信息学表示信息的紊乱程度即信息无序状态的量度 通常不确定性是无序性的量度获得信息越多其有序性越大 因此获得信息的过程就是信息从无序向有序转化的过程即信息量由少向多的变化过程 这种变化过程可通过信息量定量描述 可见熵与信息紧密相连 从微观上看信息越多其有序性越高熵越小反之信息越少则越混乱有序度差熵越大因此信息熵表征了信息源整体的统计特征是总体平均不确定性的量度设 是取有限个值的随机变量 ()则 的熵定义为:()()式中对数底 可以为任何正数并规定当 时上式为 信息熵表达式 由此可见信息熵是由信息属性客观决定的 该方法已被多位学者应用于通用质量特性评估工作中 如李逸源等基于熵权法比较评估了指标之间的区分度筛选出了对评估结果影响突出的指标实现了评估指标的约简朱常安等采用熵权法确定了测试数据指标权重上述方法应用过程中主要是对客观定量数据的衡量因此所依据的理论是:信息差异度越大则信息熵越小其所提供的信息量越大 但在通用质量特性指标权重确定过程中其信息源是专家的评价 此时应用信息熵反映的是各指标权重专家评价的离散程度或差异程度并不能反映各指标对于评估的重要度存在一定的片面性 为此在参考文献所述方法的基础上改进引入信度因子.信度因子的引入信度是指信息的一致性、稳定性和可靠性 信度越高则表示信息的一致性、稳定性和可靠性越高通过专家评价确定指标权重时如果专家评价值趋于一致则认为其权重评价结果更为可信 因此在信息熵基础上计算各指标权重专家评价值信度因子对初始指标权重进行修正首先根据信息熵计算各指标权重专家评价的区分度然后转化为指标权值信度因子区分度越大则信度因子越小最后再用信度因子对各指标权重进行修正 指标权重确定方法)指标权重评价矩阵构建假设由 名专家对 项指标进行权重值打分构建各指标权重评价无量纲化矩阵:()()计算指标初始权重值:()()计算各指标权重专家评价熵值:()直 升 机 技 术总第 期式中:)计算各指标权重专家评价熵权值:()()计算各指标权重专家评价区分度:()根据各指标权重专家评价区分度计算信度因子:()根据信度因子对原指标权重矩阵进行修正得到新的指标权重值:()算例根据参考文献建立的评估指标体系制作调查问卷通过实地走访电话咨询等方式邀请一线机务维护人员、飞行员、装备管理人员及领域专家共 人依次对各级指标权重进行评价评价结果汇总后构成评价矩阵如下所示可用度()各分指标权重评价矩阵:()耐用度()各分指标权重评价矩阵:()易修度()各分指标权重评价矩阵:()安全性()各分指标权重评价矩阵:()定量指标()各分指标权重评价矩阵:()定性指标()各分指标权重评价矩阵:()顶层指标权重评价矩阵:()以可用度()各指标权重计算为例运用本文所述方法计算指标权重可用度()各指标初始权重值:.()各指标权重熵值:.()各指标权重熵权值:.()各指标权重区分度:.()各指标权重信度:.()各指标调整后权重值:.()年第 期张宏斌翁兴国孙世霞:基于信息熵的直升机通用质量特性评估指标权重确定方法 以信度因子调整的可用度()各指标权重值和初始权重值对比如表 所示表 可用度()各指标权重值和初始权重值对比表指标任务成功率完好率平均故障间隔时间再次出动准备时间初始权重值.调整后权重值.通过对比可见使用信度因子调整后的指标权重值既包含了专家主观评价因素同时又兼顾了评价过程中因不同专家之间由于个人经验或喜好等主观因素导致的分歧而降低评价结果可信度的问题使得权重值结果更加可信 结语通用质量特性评估是直升机通用质量特性工作的一项重要内容对现役直升机通用质量特性提升和新型直升机通用质量特性指标论证等工作具有重要的指导意义 本文针对直升机通用质量特性评估过程中指标权重确定问题提出了基于信息熵理论的方法 该方法在信息熵理论基础上引入信度因子对各指标权重的专家评价值进行修正实现了“主观 客观”的权重确定提高了指标权重的可信性并通过算例验证了该方法的有效性对直升机通用质量特性评估工作的进一步开展具有一定的参考价值 本文提出的方法只是单纯的以专家评价为对象具有一定的片面性下一步将对指标权重综合评价进行研究参考文献:王灵芝等.航空装备通用质量特性使用评价基础.北京:航空工业出版社.徐吉辉谢文骏.综合评价理论、方法与军事应用.北京:国防工业出版社.李逸源杨江平费太勇等.基于熵权法 云模型的雷达装备通用质量评估.火力与指挥控制():.朱常安胡文华郭宝峰等.基于熵权法和组合隶属函数的雷达质量评估方法研究.计算机测量与控制():./.:.(上接第 页)随着转速增加整流罩轴向扭转频率值有微小增大趋势而横向一阶弯曲、纵向一阶弯曲频率呈微小减小趋势)整流罩安装边界约束刚度对各阶频率的影响比转速影响更为明显)整流罩各阶频率随安装边界约束刚度的加强都逐渐增大但各阶频率的增长趋势具有一定的差异)该整流罩频率与各阶激振频率都具有一定的间隔说明其结构设计合理参考文献:.():.():./.():.:.龙海斌吴裕平.直升机桨毂减阻设计进展.航空科学技术():.曾伟林永峰黄水林等.共轴双旋翼桨毂减阻初步分析研究.直升机技术():.李程招启军陈炀等.共轴旋翼高速直升机雷达散射截面计算及雷达吸波材料影响分析.南京航空航天大学学报():.苏风.基于 前处理的主桨毂整流罩强度分析.中国科技信息():.邬文强李建伟丁阳.某直升机主桨毂整流罩安装支座优化设计.现代商贸工业():.魏凤春李明哲张晓等.碳纤维增强砂轮基体的有限元模态分析研究.材料导报():.