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運載火箭概率設計基礎 版權信息
- ISBN：9787515924762
- 條形碼：9787515924762 ; 978-7-5159-2476-2
- 裝幀：精裝
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
運載火箭概率設計基礎 內容簡介
本書對運載火箭概率設計的數(shù)學基礎、模型分析構建和設計方法等內容進行了介紹，力求用簡潔的方式描述相關的數(shù)學概念、方法及其背后的意義，并盡可能用一些簡單的實例進行說明。實際上，書中的大多數(shù)方法都有現(xiàn)成的軟件工具，希望通過深入學習，能夠使讀者理解軟件工具背后的理論實質和適用對象，從而能理性判斷輸出結果的優(yōu)劣，并激發(fā)讀者的靈感，在各自的領域或專業(yè)中創(chuàng)新，提出和發(fā)展適應自身學科和專業(yè)的針對性設計方法。
運載火箭概率設計基礎運載火箭概率設計基礎 前言
“理性只能帶我們到達一定邊界，我們若想越過邊界繼續(xù)遠行，就需要一定的詩意，需要想象力，才能不斷超越。”
傳統(tǒng)的工程設計很早就考慮安全系數(shù)，以應對可能存在的不確定性。考慮到可能存在的邊界狀態(tài)，大多數(shù)情況下不得不以犧牲設計性能為代價。不確定性實際上包含了可能性、變化程度、置信度等信息，不確定性的準確描述直接影響設計的結果。即使所有的不確定性都能夠全面、準確描述，工程上的實現(xiàn)也會相當復雜，導致我們的資源和代價無法承受，因此需要新的設計理論的支撐。
概率設計方法把不確定性的理論和工程設計相結合，*先在建筑和結構設計領域得到應用。運載火箭的設計具有多層次、強耦合、小子樣、高隱性、非線性的特點，特別是總體、系統(tǒng)及其相關設計條件涉及眾多不確定性因素，顯性和量化的表征具有很大的難度。目前，運載火箭概率設計雖然開展了一定的工作，但相對零散，尚沒有系統(tǒng)地開展研究，離全面應用還有很大的差距。
一種方法的出現(xiàn)不是為了取代另一種方法，而是為了更好地解決某一類問題。同樣，概率設計方法的出現(xiàn)，不是也不能完全取代傳統(tǒng)的安全系數(shù)方法。什么專業(yè)、什么情況下概率設計方法適用，而什么專業(yè)、什么情況下只能采用傳統(tǒng)的安全系數(shù)法，需要我們對影響火箭系統(tǒng)設計的不確定性因素進行系統(tǒng)分類、細化，進而針對這些不確定性因素提出建模和分析方法，為更精細化的設計打下基礎。
本書對運載火箭概率設計的數(shù)學基礎、模型分析構建和設計方法等內容進行介紹，力求用簡潔的方式描述相關的數(shù)學概念、方法及其背后的意義，并盡可能用一些簡單的實例進行說明。實際上，書中的大多數(shù)方法都有現(xiàn)成的軟件工具，希望通過深入學習，能夠使讀者理解軟件工具背后的理論實質和適用對象，從而能理性判斷輸出結果的優(yōu)劣。通過學習，可以激發(fā)讀者的靈感，在各自的領域或專業(yè)創(chuàng)新，提出和發(fā)展適應自身學科和專業(yè)的針對性設計方法。
全書共8章。
第1章緒論，提出了不確定條件下運載火箭精細化設計的背景要求，對不確定性及其主要相關設計概念進行了簡要介紹。第2章不確定性描述的數(shù)學基礎，對不確定性描述的相關基礎知識進行了歸納，重點討論了概率模型、凸集模型、區(qū)間模型、模糊模型、證據(jù)理論等主要概念和方法。第3章運載火箭總體設計不確定性分析，從運載火箭總體設計的角度，對各主要專業(yè)遇到的典型不確定性及其特征進行分析。針對火箭子樣數(shù)相對缺乏的問題，介紹了小子樣正向問題和逆問題的求解思路，供研究人員在實際工作中進一步應用探索。第4章抽樣設計，對抽樣設計方法進行了簡要總結，重點介紹了隨機抽樣、正交設計、均勻設計和拉丁超立方設計的概念和基本思路。
第5章靈敏度分析，歸納總結了典型的靈敏度分析方法，重點對以蒙特卡洛方法為基礎的主要靈敏度方法、方差分解法、傅里葉幅值靈敏度檢驗法等進行了深入討論。
第6章近似模型和代理模型，詳細介紹了響應面法、正交多項式法、支持向量回歸、Kriging法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡等方法，并回顧了其背后主要的數(shù)學基礎。第7章概率不確定性分析，介紹了基于抽樣的仿真法、局部展開法、*大可能點法、數(shù)值積分法和函數(shù)展開法等典型的概率分析方法，并結合部分實例進行了分析。
第8章基于概率不確定性的設計，討論了魯棒優(yōu)化和可靠性優(yōu)化兩個重要概念，并用典型的實例介紹了基于概率不確定性的設計方法。
本書是個人在不確定性理論和概率設計領域學習和部分實踐經(jīng)歷的總結。編寫本書對作者本人來說是一個不小的挑戰(zhàn)。30年前，我**次在工作中應用了抽樣設計方法。20年前，**次接觸到概率設計的工程問題，但當時的理解還是相當片面和模糊。幾年前，由于工作的需要，我不得不開始系統(tǒng)學習不確定性理論和概率設計。期間，查閱了大量的文獻資料，對所需要的數(shù)學知識也進行了回顧和學習。馮·卡門在其自傳中提到，希爾伯特曾經(jīng)說過，掌握一門新學科有兩種辦法：要么講授這門課，要么撰寫一本關于這門學科的書。我選擇了后者，嘗試將所學整理成書。事實上，本書每一章的內容如果深入展開，都可以自成體系，單獨成書，但本人能力水平離此尚有很大差距。隨著對該領域的深入研究，不斷有新的理論、方法和應用涌現(xiàn)，我發(fā)現(xiàn)自己的學習之路還很漫長，理解上也不免偏頗，對于書中的不足之處，懇請讀者批評指正。
2024年6月
于北京
運載火箭概率設計基礎 目錄
第1章緒論1
1.1問題的提出1
1.2相關概念的理解3
1.2.1不確定性4
1.2.2安全系數(shù)、裕度和極限函數(shù)6
1.2.3貝葉斯思想10
1.2.4熵、信息熵和試驗熵12
1.2.5抽樣設計14
1.2.6不確定性傳播16
1.2.7近似模型和代理模型19
1.2.8魯棒性20
1.3本書主要內容21
參考文獻23
第2章不確定性描述的數(shù)學基礎24
2.1數(shù)據(jù)分析和建模24
2.2概率模型27
2.2.1幾個基本概念27
2.2.2隨機變量的典型概率分布34
2.2.3隨機變量的函數(shù)（隨機函數(shù)）37
2.3概率模型的統(tǒng)計推斷47
2.3.1幾個基本概念47
2.3.2參數(shù)估計48
2.3.3假設檢驗53
2.4凸集模型56
2.5區(qū)間模型57
2.5.1區(qū)間變量的運算58
2.5.2區(qū)間模型的可靠性度量59
2.6模糊模型65
2.7證據(jù)理論67
參考文獻70
第3章運載火箭總體設計不確定性分析72
3.1總體設計典型輸入輸出關系72
3.2典型設計輸入?yún)?shù)特性分析76
3.2.1總體專業(yè)76
3.2.2推進動力專業(yè)77
3.2.3氣動專業(yè)79
3.2.4彈道專業(yè)80
3.2.5載荷環(huán)境專業(yè)81
3.2.6姿控專業(yè)83
3.2.7分離專業(yè)85
3.3小子樣問題和數(shù)據(jù)挖掘86
3.3.1正向問題與逆問題87
3.3.2小樣本數(shù)據(jù)建模88
3.3.3逆問題求解思路95
參考文獻97
第4章抽樣設計98
4.1基本概念98
4.2隨機抽樣試驗99
4.3正交試驗設計101
4.4均勻試驗設計103
4.5拉丁超立方設計104
4.6小結104
參考文獻106
第5章靈敏度分析107
5.1微分法107
5.2蒙特卡洛抽樣法109
5.3相關性分析111
5.4回歸分析法115
5.5偏相關性分析117
5.6秩變換118
5.7方差分解法120
5.8傅里葉幅值靈敏度檢驗法122
5.8.1傅里葉級數(shù)展開122
5.8.2傅里葉幅值靈敏度檢驗法的基本思想124
5.9其他方法125
參考文獻127
第6章近似模型和代理模型128
6.1響應面法128
6.2正交多項式法130
6.3支持向量回歸133
6.4Kriging 方法137
6.5人工神經(jīng)網(wǎng)絡138
6.6小結141
參考文獻144
第7章概率不確定性分析145
7.1基于抽樣的仿真法145
7.2局部展開法146
7.3*大可能點法149
7.4數(shù)值積分法154
7.4.1全因子數(shù)值積分155
7.4.2單變量降維法158
7.5函數(shù)展開法159
參考文獻162
第8章基于概率不確定性的設計164
8.1確定性優(yōu)化164
8.2不確定性優(yōu)化165
8.2.1魯棒設計優(yōu)化165
8.2.2基于可靠性的設計優(yōu)化167
8.3基于概率的火箭總體設計168
8.4基于概率的控制器設計170
8.5其他專業(yè)領域研究進展172
8.6小結173
參考文獻174
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