熵權(quán)法在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配中的應(yīng)用

陳正江，劉軍

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

測(cè)試試驗(yàn)

熵權(quán)法在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配中的應(yīng)用

陳正江，劉軍

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對(duì)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的匹配過(guò)程中，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的各單項(xiàng)指標(biāo)均不能全面、客觀體現(xiàn)匹配的合理程度，而熵權(quán)法作為一種客觀賦權(quán)法，應(yīng)用在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配中，通過(guò)對(duì)汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行客觀的綜合評(píng)價(jià)，能全面、直觀的反應(yīng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配的合理程度。

熵權(quán)法；動(dòng)力傳動(dòng)系；匹配

CLC NO.:U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-83-03

前言

汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性是汽車的基本使用性能，這些性能的好壞，很大程度上取決于汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配的合理程度。在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配過(guò)程中，汽車動(dòng)力性通常采用最高車速、加速能力、爬坡能力三大指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)，經(jīng)濟(jì)性通常用油耗指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。然而，汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性彼此對(duì)立，同時(shí)動(dòng)力性的三大指標(biāo)也相互間具也有一定的獨(dú)立性，動(dòng)力傳動(dòng)系匹配的合理程度無(wú)法用某單項(xiàng)指標(biāo)全面地體現(xiàn)，需要進(jìn)行全面的、綜合的評(píng)價(jià)。

綜合評(píng)價(jià)是利用數(shù)學(xué)方法（包括數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法）對(duì)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的多個(gè)指標(biāo)信息進(jìn)行加工和提煉，賦予權(quán)重系數(shù)，消除量綱，最終統(tǒng)一成一個(gè)綜合的指標(biāo)。權(quán)重系數(shù)是指在一個(gè)領(lǐng)域中，對(duì)目標(biāo)值起權(quán)衡作用的數(shù)值。權(quán)重系數(shù)可分為主觀權(quán)重系數(shù)和客觀權(quán)重系數(shù)。客觀權(quán)重系數(shù)是指經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際發(fā)生的資料進(jìn)行整理、計(jì)算和分析，從而得出的權(quán)重系數(shù)，客觀性強(qiáng)，例如熵權(quán)法等。

1、熵權(quán)法

1.1 熵權(quán)法概述

熵原本是一熱力學(xué)概念，它最先由申農(nóng) C. E.Shannon引入信息論 ，稱之為信息熵。現(xiàn)已在工程技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。申農(nóng)定義的信息熵是一個(gè)獨(dú)立于熱力學(xué)熵的概念，但具有熱力學(xué)熵的基本性質(zhì)（單值性、可加性和極值性），并且具有更為廣泛和普遍的意義，所以稱為廣義熵。它是熵概念和熵理論在非熱力學(xué)領(lǐng)域泛化應(yīng)用的一個(gè)基本概念。

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法。在具體使用過(guò)程中，熵權(quán)法根據(jù)各指標(biāo)的變異程度，利用信息熵計(jì)算出各指標(biāo)的熵權(quán)，再通過(guò)熵權(quán)對(duì)各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行修正，從而得出較為客觀的指標(biāo)權(quán)重。相對(duì)那些主觀賦值法，精度較高、客觀性更強(qiáng)，能夠更好的解釋所得到的結(jié)果。

1.2 熵權(quán)值計(jì)算方法

如現(xiàn)有m個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，形成原始數(shù)據(jù)矩陣 R= (rij)m×n：

其中rij為第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系的指標(biāo)值

計(jì)算第 j個(gè)指標(biāo)下第 i個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系的指標(biāo)值的比重Pij：

計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵值ej：

計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)wj：

確定指標(biāo)的綜合權(quán)數(shù)βj：

假設(shè)評(píng)估者根據(jù)自己的目的和要求將指標(biāo)重要性的權(quán)重確定為αj，j=1，2，…，n；結(jié)合指標(biāo)的熵權(quán)wj就可以得到指標(biāo)j的綜合權(quán)數(shù)：

當(dāng)各動(dòng)力傳動(dòng)系在指標(biāo)j上的值完全相同時(shí)，該指標(biāo)的熵達(dá)到最大值 1，其熵權(quán)為零。這說(shuō)明該指標(biāo)未能向決策者提供有用的信息，即在該指標(biāo)下，所有的備選動(dòng)力傳動(dòng)系對(duì)決策者說(shuō)是無(wú)差異的，可考慮去掉該指標(biāo)。

2、熵權(quán)法在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配中的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)行的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配流程

現(xiàn)行的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配流程如圖1所示。

如圖1所示的流程中，標(biāo)桿、競(jìng)品的性能數(shù)據(jù)主要作為擬開發(fā)車型動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的目標(biāo)值確認(rèn)的輸入，保障擬開發(fā)車型的性能具有針對(duì)性和競(jìng)爭(zhēng)力。在備選傳動(dòng)系利用目標(biāo)值初選后，一般情況下還會(huì)有多組的備選傳動(dòng)系方案滿足初選條件，這時(shí)通常用采用如偏向動(dòng)力性或者偏向經(jīng)濟(jì)性的方法進(jìn)行選擇，也用賦予重要性權(quán)重進(jìn)行評(píng)價(jià)和選擇，這些方法主觀性較強(qiáng)。

2.2 應(yīng)用熵權(quán)法的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配流程

應(yīng)用熵權(quán)法的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配流程如圖2所示。

如圖2所示的流程中，標(biāo)桿、競(jìng)品的性能數(shù)據(jù)不僅作為擬開發(fā)車型動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的目標(biāo)值確認(rèn)的輸入，同時(shí)也用于性能指標(biāo)的熵權(quán)值推算的輸入。利用競(jìng)品、標(biāo)桿的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行熵權(quán)值的推算，能夠充分體現(xiàn)指標(biāo)權(quán)重的針對(duì)性和客觀性，從而保障最終篩選出的動(dòng)力傳動(dòng)系方案的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性更具目標(biāo)市場(chǎng)的針對(duì)性。

同時(shí)，針對(duì)滿足初選條件的多個(gè)備選動(dòng)力傳動(dòng)系方案，應(yīng)用推算出的指標(biāo)熵權(quán)值，計(jì)算出每個(gè)方案的綜合評(píng)價(jià)數(shù)值，通過(guò)這些綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，能夠簡(jiǎn)單直觀的對(duì)比出哪個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系方案更具合理性，從而篩選出最佳的動(dòng)力傳動(dòng)系方案。

競(jìng)品、標(biāo)桿的性能指標(biāo)數(shù)據(jù)采用試驗(yàn)測(cè)試值，備選動(dòng)力傳動(dòng)系的性能數(shù)據(jù)一般為仿真計(jì)算值。

2.3 應(yīng)用熵權(quán)法的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配的案例

1）某擬開發(fā)車型的競(jìng)品和標(biāo)桿車基本信息如表1所示。

表1 競(jìng)品和標(biāo)桿車基本信息

2）動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)熵權(quán)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 熵權(quán)計(jì)算結(jié)果

3）根據(jù)擬定開發(fā)車型的目的及要求，對(duì)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性各指標(biāo)的重要性權(quán)重αj賦值如表3所示，則動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指綜合權(quán)重計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 綜合權(quán)重計(jì)算結(jié)果

4）某擬開發(fā)車型備選動(dòng)力傳動(dòng)系基本信息及性能目標(biāo)如表4所示。

表4 備選動(dòng)力傳動(dòng)系基本信息及性能目標(biāo)

5）某擬開發(fā)車型滿足初選的動(dòng)力傳動(dòng)系方案性指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表5。

表5 綜合系數(shù)計(jì)算結(jié)果

6）根據(jù)綜合評(píng)價(jià)系數(shù)的值越大，動(dòng)力傳動(dòng)系匹配合理程度越高，可以得出方案3 的動(dòng)力傳動(dòng)系匹配的合理性要優(yōu)于方案2，由此就可以確認(rèn)方案3為最佳動(dòng)力傳動(dòng)系匹配方案。

3、結(jié)束語(yǔ)

熵權(quán)法作為一種客觀賦權(quán)的綜合評(píng)價(jià)方法，其應(yīng)用在汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配中，以競(jìng)品、標(biāo)桿的指標(biāo)數(shù)據(jù)作為賦權(quán)輸入，能夠?qū)ζ噭?dòng)力傳動(dòng)系匹配的合理程度進(jìn)行客觀的、全面的和直觀的評(píng)價(jià)。同時(shí)，在與重要性賦權(quán)法相結(jié)合使用時(shí)，既能保留綜合權(quán)值的客觀性，也能兼顧汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性各指標(biāo)的特定目的和要求，使得對(duì)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配的合理程度的評(píng)價(jià)更加全面、更加具有針對(duì)性。

[1] 余志生. 汽車?yán)碚?[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 林學(xué)東. 汽車動(dòng)力匹配技術(shù) [M] 北京：中國(guó)水利水電出版社，2010.

[3] 張京民. 汽車動(dòng)力性燃料經(jīng)濟(jì)性的綜合評(píng)價(jià) [J] 汽車工程，1996.

[4] 王暉，陳麗，陳墾，薛漫清，梁慶. 多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法及權(quán)重系數(shù)的選擇 [J] 中國(guó)論文下載中心，2009.

[5] 倪計(jì)民，單炯毅，葉淑英. 輕型車動(dòng)力總成綜合性能評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建 [J] 中國(guó)科技論文在線，2006.

Application of entropy method in automobile powertrain matching

Chen Zhengjiang, Liu Jun
（Anhui JiangHuai automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

The process for application in automobile powertrain matching, each index of power performance and oil economy are not comprehensive and objective response of the rationality.Entropy method is a objective weighting method, it application in automobile powertrain matching,through a comprehensive objective evaluation to the automobile power performance and oil economy,the evaluation is comprehensive and intuitive response of automobile powertrain matching.

entropy method；powertrain；match

U461.2

A

1671-7988(2015)05-83-03

陳正江，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。