光液之七--前傳：LY電推基本原理及數(shù)學(xué)方法（下）

光液之七－－前傳：LY電推基本原理及數(shù)學(xué)方法（下）

摘要：（1）化學(xué)燃料推進(jìn)性能不足羈絆了人類太空探索的步伐，只有空間電推引擎才能實(shí)現(xiàn)人類多星球生存繁衍的夢(mèng)想。

（2）簡(jiǎn)單扼要地介紹lightyear電推進(jìn)系統(tǒng)。并將LY電推系統(tǒng)的研究方法做一個(gè)總結(jié)。（上篇內(nèi)容）

（3）多因定參法是LY電推系統(tǒng)研究過程及方法關(guān)鍵思維方式，而區(qū)間價(jià)值評(píng)分法是多因定參法計(jì)算不會(huì)偏離優(yōu)化目標(biāo)的方法。（下篇內(nèi)容）

關(guān)鍵詞：電推；空間電源；多因定參法；區(qū)間價(jià)值評(píng)分法。

0 背景說明

以地月往返的模式命題的內(nèi)容太多，如全部詳述，總字?jǐn)?shù)不低于十萬。本文只是最簡(jiǎn)單地介紹其基本原理和數(shù)學(xué)方法。任何人類行動(dòng)或思考都可以使用語言，圖表，畫面來描述。也可以使用數(shù)學(xué)方式來表達(dá)，數(shù)學(xué)方式是最簡(jiǎn)要明了的表達(dá)方式。這里通過總結(jié)回顧學(xué)習(xí)lightyear電推的過程，得出兩種比較重要的工程數(shù)學(xué)方法。

1 區(qū)間評(píng)分法和多因定參法定義

區(qū)間評(píng)分法定義：

數(shù)學(xué)評(píng)分方法很多，相關(guān)理論也已經(jīng)很成熟了。本文介紹的是用于工程技術(shù)選擇和不能連續(xù)定量分析，或連續(xù)不均等數(shù)據(jù)處理的機(jī)制評(píng)分。其定義為：在分析多維、連續(xù)、間斷、均值、非均質(zhì)的數(shù)據(jù)變化，引起相關(guān)因素或結(jié)果的多維、連續(xù)、間斷、均值、非均質(zhì)的數(shù)據(jù)跟隨變化時(shí)，可以使用二位區(qū)間圖標(biāo)做一個(gè)主觀或客觀的價(jià)值評(píng)判。這一分析過程稱為區(qū)間價(jià)值評(píng)判法。區(qū)間價(jià)值評(píng)分法的步驟如下：多維拆分→區(qū)間拆分→價(jià)值準(zhǔn)則建立→價(jià)值維度選定→價(jià)值與變量擬合→修正參數(shù)整定→生成圖表。

區(qū)間價(jià)值評(píng)分法圖表分析工具如下：

區(qū)間因子和價(jià)值目標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣或文件。

二維因子價(jià)值評(píng)判坐標(biāo)體系。

圖1 正向價(jià)值坐標(biāo)

圖2 負(fù)向價(jià)值坐標(biāo)

圖3 組合價(jià)值區(qū)間評(píng)分柱狀圖

多因定參法定義：

所有的工程目標(biāo)或系統(tǒng)都可以看成是一系列因素相互關(guān)聯(lián)，多重影響作用下的系統(tǒng)整體。這樣的系統(tǒng)整體有些可以使用非常準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型建立分析，有些可以使用小區(qū)間的數(shù)學(xué)模型分析，有些可以使用不同的區(qū)間，非關(guān)聯(lián)因素的數(shù)學(xué)模型分析。而完整的系統(tǒng)必須是這一系列因素組成的，為了達(dá)到設(shè)定目標(biāo)輸出值可以調(diào)整這一系列因素達(dá)成。系統(tǒng)整體的目標(biāo)輸出值等于所有因素的共同響應(yīng)。當(dāng)目標(biāo)輸出值的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，數(shù)學(xué)理論的其它技術(shù)方法難以采用時(shí)，系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)變動(dòng)、參數(shù)調(diào)整必須依靠?jī)r(jià)值判斷、工程經(jīng)驗(yàn)和參數(shù)整定來確定。這個(gè)分析、優(yōu)化系統(tǒng)的過程稱為多因定參法。任何系統(tǒng)整體都可以看成是某個(gè)足夠微小區(qū)間的數(shù)學(xué)模型，假定輸入是系統(tǒng)輸入是x，系統(tǒng)輸出是y。則有單個(gè)因素輸出y1＝外因關(guān)聯(lián)數(shù)列（x）＋比列因素［Kpe（x）］＋積分因素

＋微分因素

＋概率分布因素F（x）＝P（ξ＜x） （－∞＜x＜＋∞）。有y＝y(tǒng)1＋y2＋．．．＋yn－1＋yn。每個(gè)單因素的輸出yi在非同類型的情況下不可以相加減。如不同yi有關(guān)聯(lián)，只可以調(diào)整外因關(guān)聯(lián)數(shù)列。

圖4 單因素?cái)?shù)學(xué)模型建立

多因定參法系統(tǒng)分析優(yōu)化過程中，依上圖，優(yōu)先優(yōu)化外因關(guān)聯(lián)數(shù)列響應(yīng)強(qiáng)烈的單類因素yi，優(yōu)化目標(biāo)的順序依次是①外因關(guān)聯(lián)因素?cái)?shù)列確定，②設(shè)定比列因素系數(shù)，③積分因素，④微分因素，⑤概率分布因素。然后是歸零調(diào)整。

1．1 區(qū)間評(píng)分法原理及應(yīng)用

使用汽車購(gòu)買價(jià)格和性能作為例子說明區(qū)間評(píng)分法原理及應(yīng)用。

區(qū)間價(jià)值評(píng)分法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的人常生活和工程技術(shù)上。每人消費(fèi)者都是這個(gè)方法的應(yīng)用高手，尤其是當(dāng)他們?cè)谫?gòu)買汽車的時(shí)候?？墒谴蠖鄶?shù)人并沒有采用理性的數(shù)學(xué)方法，而是感性地內(nèi)心評(píng)判。

參照網(wǎng)絡(luò)上汽車的評(píng)價(jià)體系，以價(jià)格為區(qū)間因子，因子取值6～20萬。

以安全、空間、動(dòng)力、能耗、操控、舒適性、外觀、內(nèi)飾、配置、用車和消費(fèi)之主觀打分、消費(fèi)者購(gòu)買時(shí)間段狀態(tài)為價(jià)值評(píng)分尺度。

選擇6～20萬普通車主的購(gòu)買力為因子區(qū)間，因子是均等的，為了更好地說明區(qū)間價(jià)值評(píng)分法，人為地將因子變?yōu)榉蔷|(zhì)即：6～8萬入門級(jí)，8～16萬大眾級(jí)，12～18中產(chǎn)級(jí)，16～20萬品質(zhì)級(jí)。

然后我們通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)及消費(fèi)者調(diào)查，產(chǎn)品銷量等數(shù)據(jù)匯總得到一定可靠的，足夠多的數(shù)據(jù)。整理如下表

表 2 購(gòu)買汽車價(jià)值評(píng)判矩陣

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成每個(gè)價(jià)值目標(biāo)的二維得分表，并得到組合評(píng)分表柱狀圖。

那么分析出來的數(shù)據(jù)將能夠?yàn)槠噺S家設(shè)計(jì)人員提供不同價(jià)格的車型應(yīng)該如何配比設(shè)計(jì)參數(shù)。銷售人員根據(jù)不同目標(biāo)人群和消費(fèi)者狀態(tài)銷售更合適的汽車，提高成交率。

1．2 多因定參法原理、演繹及應(yīng)用

使用lightyear混動(dòng)車設(shè)計(jì)過程說明多因定參法原理、演繹及應(yīng)用。其過程如下。

不管是電動(dòng)車、燃油車還是混動(dòng)車。其最大的不同在動(dòng)力總成上。同一型車，其機(jī)械結(jié)構(gòu)和車輪驅(qū)動(dòng)、內(nèi)飾，傳感器、儀表，空調(diào)等是基本確定的。所以，我們將除動(dòng)力總成外的汽車部分稱為多因素中的穩(wěn)定因子。則汽車價(jià)值＝動(dòng)力總成＋穩(wěn)定因子＋變量關(guān)聯(lián)修正常數(shù)列。其中動(dòng)力總成＝能源＋傳動(dòng)＋動(dòng)力＋使用便利性＋環(huán)境影響因素，其他因素忽略。汽車可以有多種動(dòng)力總成如純電動(dòng)、混動(dòng)、燃料電池、燃油、燃?xì)獾鹊?。汽車價(jià)值我們采用價(jià)格來衡量。汽車價(jià)值評(píng)判我們采用表 2 購(gòu)買汽車價(jià)值評(píng)判矩陣。汽車價(jià)值目標(biāo)設(shè)定為十萬＋級(jí)別。

那么有

10萬＋＝燃油＋燃?xì)猓剂想姵兀冸妱?dòng)＋混動(dòng)＋穩(wěn)定因子＋變量關(guān)聯(lián)修正常數(shù)。

通過查閱相關(guān)資料，10萬級(jí)別的燃料電池動(dòng)力總成是無法達(dá)到，其系數(shù)為零，不用考慮。

分別使得其中一個(gè)非穩(wěn)定因子的系數(shù)單獨(dú)為常數(shù)，其他因子為零。如

10萬＋＝純電動(dòng)＋穩(wěn)定因子＋變量關(guān)聯(lián)修正常數(shù)。得到續(xù)航里程小于160KM的A0級(jí)純電動(dòng)車。

10萬＋＝燃油／燃?xì)猓€(wěn)定因子＋變量關(guān)聯(lián)修正常數(shù)。得到續(xù)航里程400＋KM的B級(jí)燃油車。

10萬＋＝混動(dòng)＋穩(wěn)定因子＋變量關(guān)聯(lián)修正常數(shù)。得到續(xù)航里程400＋KM的A00級(jí)混動(dòng)車車。

以上均無法同時(shí)滿足消費(fèi)者和政策、環(huán)境要求。但是，燃油車無疑是目前最優(yōu)的解，而純電動(dòng)是期待的解?；靹?dòng)卻得到一個(gè)非常糟糕的解。是否是因?yàn)楫?dāng)前混動(dòng)并沒有根據(jù)合理的價(jià)值取向走，而走向錯(cuò)誤的道路呢？

那么正確的價(jià)值取向是什么呢？?jī)?yōu)劣互補(bǔ)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。SWOT分析法，將電動(dòng)、燃?xì)馊加蛣?dòng)力總成列出

由表3對(duì)比，及相關(guān)知識(shí)知道。汽車技術(shù)選擇沒有錯(cuò)，當(dāng)前是最優(yōu)的選擇。當(dāng)前混動(dòng)也是追求效率的技術(shù)結(jié)果。難道汽車技術(shù)就只能是這樣了嗎？

不，當(dāng)然不是。這肯定有誰錯(cuò)了，那就是消費(fèi)者錯(cuò)了。他們使用汽車的方式錯(cuò)了。絕大多數(shù)消費(fèi)這每天的行駛里程不超過100KM，而卻指望500KM＋的里程，純電車每天背著巨大電池做無用功。他們充電或加油原本只需要幾分鐘的事情，卻要開幾公里去加油，花十幾個(gè)小時(shí)充電，或者使用超大功率的充電樁充電造成電網(wǎng)沖擊。這些對(duì)消費(fèi)者來說，不是最優(yōu)的使用汽車的方式。改變不了汽車，那么改變消費(fèi)這的習(xí)慣，需求一種更優(yōu)越感的消費(fèi)體驗(yàn)。

因此，lightyear結(jié)構(gòu)混動(dòng)車因此誕生了。

這是一個(gè)什么體驗(yàn)?zāi)?？消費(fèi)者可以用家庭220V 單相電3KW以內(nèi)充電功率，充電一晚上。充電過程簡(jiǎn)便，無充電樁建設(shè)成本。續(xù)航里程在160～250KM之間。滿足一天充電一次，80％的日常出行需求。Lightyear混動(dòng)車超長(zhǎng)距離的路途如1000KM的時(shí)候，從加油站租用一個(gè)增程發(fā)動(dòng)機(jī)。可以一次充電，滿足最少500KM里程。如果電池沒電或油箱沒有油，可以在15分鐘內(nèi)同時(shí)加油充電。而消費(fèi)者每行駛2小時(shí)的路程，通常需要休息，利用休息時(shí)間加油充電。

最重要的一點(diǎn)是，lightyear混動(dòng)車結(jié)構(gòu)在某些方面一定程度上解決了安全問題。將風(fēng)險(xiǎn)降低了。如更少的電池電量，降低了汽車著火的風(fēng)險(xiǎn)?？梢詢?nèi)置的增程器解決了純電動(dòng)車沒電拋錨的難題。四驅(qū)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)，動(dòng)力更足安全更有保證。當(dāng)然還有一點(diǎn)就是，消費(fèi)者只買一個(gè)不帶增程發(fā)動(dòng)機(jī)的純電動(dòng)車，卻又有混動(dòng)車的功能。購(gòu)車成本大幅降低，用車成本也降低。

確定了這樣一個(gè)lightyear混動(dòng)車方向之后，采用區(qū)間評(píng)分法替換10萬＋的價(jià)格目標(biāo)。進(jìn)行定量的分析，優(yōu)化。最終會(huì)得到符合消費(fèi)者期望和良好用車體驗(yàn)的汽車產(chǎn)品。（這個(gè)優(yōu)化過程非常復(fù)雜，在這里不展開）

2 區(qū)間評(píng)分法和多因定參法適用范圍

由上面的介紹分析及應(yīng)用實(shí)例得到區(qū)間評(píng)分法和多因定參法是已經(jīng)廣泛在眾多工程實(shí)踐中應(yīng)用。本文第一次將這樣的方法用數(shù)學(xué)方式表達(dá)。這兩個(gè)方法適用于大部分工程分析過程。也適用于科學(xué)原理研究，技術(shù)方向選擇和社科領(lǐng)域研究。作者曾利用這兩個(gè)方法分析了養(yǎng)老金及退休建設(shè)方法，并得到某種有價(jià)值的結(jié)論（此處省略）。在作者日常工作的少量應(yīng)用這兩個(gè)方法。作者還通過應(yīng)用這兩個(gè)數(shù)學(xué)方法篩選出未來能源模式（太陽(yáng)能利用lightyear系統(tǒng)）會(huì)是未來能源發(fā)展方向。（當(dāng)然不僅僅是應(yīng)用這兩個(gè)方法）。此外，心理測(cè)評(píng)調(diào)查的分析也可以采用非數(shù)值的文字，使用區(qū)間評(píng)分法評(píng)估心理測(cè)評(píng)結(jié)果。生物群落或種群分布優(yōu)化可以使用多因定參法調(diào)整。

3 結(jié)論

多因定參法及區(qū)間價(jià)值評(píng)分法是很有實(shí)用價(jià)值的工程數(shù)學(xué)方法。

特別說明：本文為個(gè)人學(xué)習(xí)心得，觀點(diǎn)文章。內(nèi)容原創(chuàng)。標(biāo)明作者：梁云，轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)的情況下，允許任意轉(zhuǎn)載，以供分享。作者學(xué)識(shí)非常膚淺，難免錯(cuò)漏。如您有任何看法和意見，歡迎評(píng)論或聯(lián)系作者。