一种基于MLR-PR的线缆物理模型预测方法

一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法
技术领域
1.本发明属于线缆物理模型预测领域，尤其涉及一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法。


背景技术：

2.线缆是飞机、卫星、雷达、船舶等复杂机电产品不可或缺的重要组成部分由于复杂机电产品内部结构复杂、紧凑,功能模块多,敷设空间狭窄,当前用于传输能量和信号、连接电子设备与各分机模块的线缆在排布和敷设过程中主要通过人工实物试装的方法来确定布线方案。现在线缆仿真效果较差，需要进行误差补偿处理，提高其仿真模拟效果。
3.线缆的误差补偿是通过分析、统计求解的物理模型与测量结果间的差异值与输入的kirchhoff平衡方程求解参数的关系，建立线缆物理模型的误差补偿模型。针对复杂线缆力学模型求解参数多，求解结果精度低的问题，通过分析力学模型求解的物理模型与实验测量的线缆形态之间的差异，构建线缆预测模型，训练求解在不同kirchhoff平衡方程求解参数、线缆姿态下，物理模型与测量结果之间的误差关系，建立物理模型的误差补偿模型。
4.多元线性回归(multiple linear regression mlr)是利用数理统计中回归分析，来确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法，运用十分广泛。其表达形式为y＝w'x+e，e为误差服从均值为0的正态分布，一种现象常常是与多个因素相联系的，由多个自变量的最优组合共同来预测或估计因变量，比只用一个自变量进行预测或估计更有效
5.多项式回归(polynomial regression pr)回归函数是回归变量多项式的回归。多项式回归模型是线性回归模型的一种，此时回归函数关于回归系数是线性的。由于任一函数都可以用多项式逼近，因此多项式回归有着广泛应用。多项式回归的最大优点就是可以通过增加x的高次项对实测点进行逼近，直至满意为止。事实上，多项式回归可以处理相当一类非线性问题，它在回归分析中占有重要的地位，因为任一函数都可以分段用多项式来逼近。
6.在当代，柔性线缆物理特性建模与变形仿真技术，已经广泛使用，现在线缆仿真效果较差，并不能达到满意的结果，虽然有些运行速度较快，但相对精度较差。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其可以进行误差补偿，提高线缆物理特性建模的效果，具有较高的工程实用价值。
8.一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.a1.根据获取的数据集，分析物理参数、布局参数对线缆物理模型的影响：
10.f(x,y)＝w
t
x+v
t
y+b
11.＝w1x1+w2x2+...+wnxn+v1y1+...+vmym+b
12.其中f(x,y)为线缆的物理参数和布局参数对线缆物理模型的影响，w
t
是物理参数
的影响权重向量，x＝(x1；x2；...；xn)为n个物理属性参数，v
t
是布局参数的影响权重向量，y＝(y1+y2+...+ym)为m个布局参数；
13.a2.数据预处理；
14.a3.最后构建mlr-pr的线缆物理模型预测模型：
[0015][0016]
其中hi为坐标x、y、z的预测值，i∈(x,y,z)，为参数对线缆影响系数，j∈[1,n]，n为线缆方程的最高次方，t∈[1,m]，m为坐标点数。
[0017]
优选的的mlr-pr方法，是一个特殊的结构形式，包括：输入层、mlr层、pr层以及预测输出层；可以根据输入物理参数、布局参数，预测出所需的线缆物理模型。
[0018]
本发明的有益效果为：目前线缆物理模型预测的研究还较少且准确率底，基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法的研究应运而生，本发明对于线缆物理模型预测，可以在线缆的全运动过程的实时预测，采用了多元线性回归和多项式回归方程的结合，虽然运行时间会有使增加，但是其柔性线缆物理特性建模效果高，能够更好的解决柔性线缆物理特性建模的不佳问题，具有较高的工程实用价值。
附图说明
[0019]
图1为本发明实施的方案流程图
[0020]
图2为本发明的mlr-pr的预测模型流程图
具体实施方式
[0021]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0023]
一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0024]
a1.根据获取的数据集，分析物理参数、布局参数对线缆物理模型的影响：
[0025]
f(x,y)＝w
t
x+v
t
y+b
[0026]
＝w1x1+w2x2+...+w7x7+v1y1+...+v3y3+b
[0027]
其中f(x,y)为线缆的物理参数和布局参数对线缆物理模型的影响，w
t
是物理参数
的影响权重向量，x＝(x1；x2；...；x7)为7个物理属性参数，v
t
是布局参数的影响权重向量，y＝(y1+y2+y3)为3个布局参数；
[0028]
a2.数据预处理，将坐标点分为x集合、y集合、z集合的3组数据，分别进行预测；a3.最后构建mlr-pr的线缆物理模型预测模型：
[0029][0030]
其中hi为坐标x、y、z的预测值，i∈(x,y,z)，为参数对线缆影响系数，j∈[1,n]，n为线缆方程的最高次方，t∈[1,m]，m为坐标点数。
[0031]
预测坐标点的模型：
[0032][0033]
其中为预测x轴的方程参数，改变x可以得到y轴、z轴的方程参数，a为物理属性参数数；
[0034][0035]
其中为预测x轴的方程参数，改变x可以得到y轴、z轴的方程参数，b为布局参数数；
[0036][0037]
[0038][0039]
步骤a1中的7个物理属性参数为线缆的自身参数，参数种类：线缆的长度、起点坐标、终点坐标、直径、密度、杨氏模量和动态压力。
[0040]
步骤a1中的3个布局参数为线缆的工况，分别是仅具有重力负载的线缆、一端受力和具有重力负载线缆、俩端受力和具有重力负载线缆。
[0041]
步骤a3中的线缆物理模型预测模型的输出为预测的线缆坐标点集。
[0042]
所述的mlr-pr方法，是一个特殊的结构形式，包括：输入层、mlr层、pr层以及预测输出层；可以根据输入物理参数、布局参数，预测出所需的线缆物理模型。
[0043]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于，包括以下步骤：a1.根据获取的数据集，分析物理参数、布局参数对线缆物理模型的影响：其中为线缆的物理参数和布局参数对线缆物理模型的影响，是物理参数的影响权重向量，为7个物理属性参数，是布局参数的影响权重向量，为3个布局参数；a2.数据预处理；a3.最后构建mlr-pr的线缆物理模型预测模型：其中为坐标x、y、z的预测值，，为参数对线缆影响系数，，为线缆方程的最高次方，，为坐标点总数。2.根据权利要求1所述的一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于，步骤a1中的7个物理属性参数为线缆的自身参数，参数种类：线缆的长度、起点坐标、终点坐标、直径、密度、杨氏模量和动态压力。3.根据权利要求1所述的一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于，步骤a1中的3个布局参数为线缆的工况，分别是仅具有重力负载的线缆、一端受力和具有重力负载线缆、俩端受力和具有重力负载线缆。4.根据权利要求1所述的一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于，步骤a3中的线缆物理模型预测模型的输出为预测的线缆坐标点集。5.根据权利要求1所述的一种基于mlr-pr的线缆物理模型预测方法，其特征在于所述的mlr-pr方法，是一个特殊的结构形式，包括：输入层、mlr层、pr层以及预测输出层；可以根据输入物理参数、布局参数，预测出所需的线缆物理模型。

技术总结
本发明提供一种基于MLR-PR的线缆物理模型预测方法，解决了线缆物理模型误差补偿问题。首先确定线缆的物理参数、布局参数；其次数据预处理；最后构建MLR-PR的线缆物理模型预测模型。通过实验验证，预测的线缆物理模型较为准确，可以对线缆物理模型误差补偿提供指导作用。用。用。


技术研发人员：李彩林 冯亮 李春泉 粱锟 张明
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/19