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光液之七--前传:LY电推基本原理及数学方法(下)

2018-12-28 14:15
lightyear
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光液之七--前传:LY电推基本原理及数学方法(下)

摘要:(1)化学燃料推进性能不足羁绊了人类太空探索的步伐,只有空间电推引擎才能实现人类多星球生存繁衍的梦想。

(2)简单扼要地介绍lightyear电推进系统。并将LY电推系统的研究方法做一个总结。(上篇内容)

(3)多因定参法是LY电推系统研究过程及方法关键思维方式,而区间价值评分法是多因定参法计算不会偏离优化目标的方法。(下篇内容)

关键词:电推;空间电源;多因定参法;区间价值评分法。

0 背景说明

以地月往返的模式命题的内容太多,如全部详述,总字数不低于十万。本文只是最简单地介绍其基本原理和数学方法。任何人类行动或思考都可以使用语言,图表,画面来描述。也可以使用数学方式来表达,数学方式是最简要明了的表达方式。这里通过总结回顾学习lightyear电推的过程,得出两种比较重要的工程数学方法。

1 区间评分法和多因定参法定义

区间评分法定义:

数学评分方法很多,相关理论也已经很成熟了。本文介绍的是用于工程技术选择和不能连续定量分析,或连续不均等数据处理的机制评分。其定义为:在分析多维、连续、间断、均值、非均质的数据变化,引起相关因素或结果的多维、连续、间断、均值、非均质的数据跟随变化时,可以使用二位区间图标做一个主观或客观的价值评判。这一分析过程称为区间价值评判法。区间价值评分法的步骤如下:多维拆分→区间拆分→价值准则建立→价值维度选定→价值与变量拟合→修正参数整定→生成图表。

区间价值评分法图表分析工具如下:

区间因子和价值目标数据矩阵或文件。

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二维因子价值评判坐标体系。

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图1  正向价值坐标

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图2  负向价值坐标

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图3  组合价值区间评分柱状图

多因定参法定义:

所有的工程目标或系统都可以看成是一系列因素相互关联,多重影响作用下的系统整体。这样的系统整体有些可以使用非常准确的数学模型建立分析,有些可以使用小区间的数学模型分析,有些可以使用不同的区间,非关联因素的数学模型分析。而完整的系统必须是这一系列因素组成的,为了达到设定目标输出值可以调整这一系列因素达成。系统整体的目标输出值等于所有因素的共同响应。当目标输出值的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,数学理论的其它技术方法难以采用时,系统整体的结构变动、参数调整必须依靠价值判断、工程经验和参数整定来确定。这个分析、优化系统的过程称为多因定参法。任何系统整体都可以看成是某个足够微小区间的数学模型,假定输入是系统输入是x,系统输出是y。则有单个因素输出y1=外因关联数列(x)+比列因素[Kpe(x)]+积分因素

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+微分因素

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+概率分布因素F(x)=P(ξ<x) (-∞<x<+∞)。有y=y1+y2+…+yn-1+yn。每个单因素的输出yi在非同类型的情况下不可以相加减。如不同yi有关联,只可以调整外因关联数列。

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图4  单因素数学模型建立

多因定参法系统分析优化过程中,依上图,优先优化外因关联数列响应强烈的单类因素yi,优化目标的顺序依次是①外因关联因素数列确定,②设定比列因素系数,③积分因素,④微分因素,⑤概率分布因素。然后是归零调整。

1.1 区间评分法原理及应用

使用汽车购买价格和性能作为例子说明区间评分法原理及应用。

区间价值评分法已经广泛应用于人们的人常生活和工程技术上。每人消费者都是这个方法的应用高手,尤其是当他们在购买汽车的时候。可是大多数人并没有采用理性的数学方法,而是感性地内心评判。

参照网络上汽车的评价体系,以价格为区间因子,因子取值6~20万。

以安全、空间、动力、能耗、操控、舒适性、外观、内饰、配置、用车和消费之主观打分、消费者购买时间段状态为价值评分尺度。

选择6~20万普通车主的购买力为因子区间,因子是均等的,为了更好地说明区间价值评分法,人为地将因子变为非均质即:6~8万入门级,8~16万大众级,12~18中产级,16~20万品质级。

然后我们通过大数据平台及消费者调查,产品销量等数据汇总得到一定可靠的,足够多的数据。整理如下表

表 2 购买汽车价值评判矩阵

根据上表数据,自动生成每个价值目标的二维得分表,并得到组合评分表柱状图。

那么分析出来的数据将能够为汽车厂家设计人员提供不同价格的车型应该如何配比设计参数。销售人员根据不同目标人群和消费者状态销售更合适的汽车,提高成交率。

1.2 多因定参法原理、演绎及应用

使用lightyear混动车设计过程说明多因定参法原理、演绎及应用。其过程如下。

不管是电动车、燃油车还是混动车。其最大的不同在动力总成上。同一型车,其机械结构和车轮驱动、内饰,传感器、仪表,空调等是基本确定的。所以,我们将除动力总成外的汽车部分称为多因素中的稳定因子。则汽车价值=动力总成+稳定因子+变量关联修正常数列。其中动力总成=能源+传动+动力+使用便利性+环境影响因素,其他因素忽略。汽车可以有多种动力总成如纯电动、混动、燃料电池、燃油、燃气等等。汽车价值我们采用价格来衡量。汽车价值评判我们采用表 2 购买汽车价值评判矩阵。汽车价值目标设定为十万+级别。

那么有

10万+=燃油+燃气+燃料电池+纯电动+混动+稳定因子+变量关联修正常数。

通过查阅相关资料,10万级别的燃料电池动力总成是无法达到,其系数为零,不用考虑。

分别使得其中一个非稳定因子的系数单独为常数,其他因子为零。如

10万+=纯电动+稳定因子+变量关联修正常数。得到续航里程小于160KM的A0级纯电动车。

10万+=燃油/燃气+稳定因子+变量关联修正常数。得到续航里程400+KM的B级燃油车。

10万+=混动+稳定因子+变量关联修正常数。得到续航里程400+KM的A00级混动车车。

以上均无法同时满足消费者和政策、环境要求。但是,燃油车无疑是目前最优的解,而纯电动是期待的解。混动却得到一个非常糟糕的解。是否是因为当前混动并没有根据合理的价值取向走,而走向错误的道路呢?

那么正确的价值取向是什么呢?优劣互补,强强联合。SWOT分析法,将电动、燃气燃油动力总成列出

光液之七--前传:LY电推基本原理及数学方法(下)

由表3对比,及相关知识知道。汽车技术选择没有错,当前是最优的选择。当前混动也是追求效率的技术结果。难道汽车技术就只能是这样了吗?

不,当然不是。这肯定有谁错了,那就是消费者错了。他们使用汽车的方式错了。绝大多数消费这每天的行驶里程不超过100KM,而却指望500KM+的里程,纯电车每天背着巨大电池做无用功。他们充电或加油原本只需要几分钟的事情,却要开几公里去加油,花十几个小时充电,或者使用超大功率的充电桩充电造成电网冲击。这些对消费者来说,不是最优的使用汽车的方式。改变不了汽车,那么改变消费这的习惯,需求一种更优越感的消费体验。

因此,lightyear结构混动车因此诞生了。

这是一个什么体验呢?消费者可以用家庭220V 单相电3KW以内充电功率,充电一晚上。充电过程简便,无充电桩建设成本。续航里程在160~250KM之间。满足一天充电一次,80%的日常出行需求。Lightyear混动车超长距离的路途如1000KM的时候,从加油站租用一个增程发动机。可以一次充电,满足最少500KM里程。如果电池没电或油箱没有油,可以在15分钟内同时加油充电。而消费者每行驶2小时的路程,通常需要休息,利用休息时间加油充电。

最重要的一点是,lightyear混动车结构在某些方面一定程度上解决了安全问题。将风险降低了。如更少的电池电量,降低了汽车着火的风险。可以内置的增程器解决了纯电动车没电抛锚的难题。四驱的动力结构,动力更足安全更有保证。当然还有一点就是,消费者只买一个不带增程发动机的纯电动车,却又有混动车的功能。购车成本大幅降低,用车成本也降低。

确定了这样一个lightyear混动车方向之后,采用区间评分法替换10万+的价格目标。进行定量的分析,优化。最终会得到符合消费者期望和良好用车体验的汽车产品。(这个优化过程非常复杂,在这里不展开)

2 区间评分法和多因定参法适用范围

由上面的介绍分析及应用实例得到区间评分法和多因定参法是已经广泛在众多工程实践中应用。本文第一次将这样的方法用数学方式表达。这两个方法适用于大部分工程分析过程。也适用于科学原理研究,技术方向选择和社科领域研究。作者曾利用这两个方法分析了养老金及退休建设方法,并得到某种有价值的结论(此处省略)。在作者日常工作的少量应用这两个方法。作者还通过应用这两个数学方法筛选出未来能源模式(太阳能利用lightyear系统)会是未来能源发展方向。(当然不仅仅是应用这两个方法)。此外,心理测评调查的分析也可以采用非数值的文字,使用区间评分法评估心理测评结果。生物群落或种群分布优化可以使用多因定参法调整。

3 结论

多因定参法及区间价值评分法是很有实用价值的工程数学方法。

特别说明:本文为个人学习心得,观点文章。内容原创。标明作者:梁云,转载自网络的情况下,允许任意转载,以供分享。作者学识非常肤浅,难免错漏。如您有任何看法和意见,欢迎评论或联系作者。

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