关于模型校核与验证
第7章 仿真模型的校核、验证与确认解读
7. 1 VV&A概述
VV&A的基本概念 仿真置信度(Simulation Fidelity)。是指在 特定的建模目的和意义下，模型系统逼近 实际系统(原型)的程度。
7. 1 VV&A概述 VV&A的基本概念 模型校核、验证与确认实质上是进行模型 有效性分析，它发生在模型发展的每个阶 段，与建模过程的关系如图所示。
引 言
仿真系统是否具有设计系统的特点,能否反应实际系统 的真实的特征,必须经过一定的置信度确认。VV&A技 术是保证仿真置信度的保证。
校核 Verification 验证 Validation 确认 Accreditation 简记为VV&A。
7. 1 VV&A概述
为了保证应用上的有效性(Validity)和可信度（ Credibility)，通仿真模型必须满足下列三个条件: ①仿真模型与系统原型之间具有一定程度上的相 似关系，以保证两者之间的可类比性。这是仿真 模型能够得以存在的基础。 ②仿真模型在一定程度上应该能够代替系统原型 ，即具有代表性。这是能够利用仿真模型来进行 实验研究，也是仿真过程能够得以进行的前提条 件。 ③通过对仿真模型的研究，能够得到关于系统原 型的一些准确信息，即仿真模型具有外推性。这 是仿真技术要实现的目标。
7. 1 VV&A概述
VV&A的基本原则 原则1:VV&A活动必须贯穿于系统建模与仿 真的整个生命周期 原则2:在模型系统中，不存在绝对意义上的 正确或错误，不应将VV&A活动的结果看做 是一个非对即错的二值变量 原则3:仿真模型是根据建模与仿真的目标而 建立的，其可信度也应由建模与仿真的相 应目标来评判
问题实体(Problem Entity) 研究对象，可以是一个系统(真实 的或假想的)。也可以是一种构思， 一种概念，一种情景，一项决策或政 策，或者是其它等待研究的事物或现 概念模型(Conceptual Model) 象。 指在问题分析和建模阶段，针对某 计算模型(Computerized Model) 一特定的研究目的，对问题实体所作 是指通过程序设计，在仿真设备 (主 出的数学的、逻辑的或自然语言的表 要是指计算机)上对概念模型的实现。
第六章 建模与仿真的校核、验证与确认
第六章建模与仿真的校核、验证与确认由于仿真技术具有的优越性——可操纵性、可重复性、灵活性、安全性、经济性，且又不受环境条件和空域场地的限制，其应用越来越广泛，同时它本身的准确性和置信度也愈来愈引起人们的广泛重视。
建模与仿真的校核、验证与确认（Verification，Validation and Accreditation，VV A）技术正是在这种背景下被提出的。
VV A技术的应用能提高和保证仿真置信度，降低由于仿真系统在实际应用中的模型不准确和仿真置信度水平低所引起的风险。
本章介绍VV A的基本概念和方法以及对仿真结果的统计分析方法。
6.1 VV A技术建模与仿真的正确性和置信度是仿真的生命线，没有一定置信度的仿真和仿真系统，其结果是毫无意义的，甚至可能造成错误的决策。
建模与仿真的校核、验证和确认技术的应用是保证和提高仿真置信度的有效途径。
校核的目的和任务是证实模型从一种形式转换成另一种形式的过程具有足够的精确度；验证是从预期应用的角度来确定模型表达实际系统的准确程度，其目的和任务是根据建模和仿真的目的和目标，考察模型在其作用域内是否准确地代表了实际系统；确认是一项相信并接受某一模型的权威性决定，它表明决策部门已确认该模型适用于某一特定的目的。
国外早在20世纪60年代开始对模型的有效性问题进行研究，并在概念和方法性研究方面取得了许多重要成果。
以美国为例：例如美国国防部成功地对“爱国者”导弹半实物仿真模型进行了确认，还有BGS（Battle Group Simulation）、LDWSS（Laser Designator/Weapon System Simulation）等武器仿真系统都经过了确认和验证；美国宇航局（NASA）对TCV（Terminal Configured Vehicle）仿真系统进行了专门的确认；美国国防部对“星球大战”计划及其后续的“战区导弹防御计划”中的仿真项目都拟订并实施了相应的VV A计划。
建模与仿真的校核、验证与确认
6.2 模型与仿真的校核（verification)
校核的主要内容：
1. 分析在建模和仿真中的各种误差，及其对仿真 结果精确性的影响。
2. 对仿真程序的校核。
6.2.1 系统仿真误差源的校核
系统仿真误差源主要包括： 仿真模型误差 仿真方法及算法误差 仿真硬件误差
仿真模型误差
建立数学模型时产生的误差 从数学模型转换到仿真模型过程中的各种误差 被用于建模的数据的测试及采样误差等
请同学们思考并举例说明以上因素对建模仿真置信度的影响
置信度评估
理论模型有效性 仿真模型、仿真软件的校核与验证 运行有效性 数据有效性 内部安全性验证
6.1.2 VVA 工作模式与过程
图6.1 VVA工作模式示意图
本章内容
6.1 V V A技术概述 6.2 模型与仿真的校核 6.3 模型与仿真的验证 6.4 仿真模型的确认
V V A 技术的应用目的：保证仿真置信度，降低由于 系统模型和仿真的置信度水平低所引起的风险。
学习分析仿真结果置信度的思路。
6.1 V V A 技术
6.1.1 V V A 基本概念
校核： Verification 证实模型从一种形式转换成另一种形式具有足够的精确度； 验证： Validation 从预期应用的角度来确定模型和仿真表达实际系统的准确程度， 根据建模和仿真的目的，考察模型是否准确地描述了实际系统； 确认： Accreditation 相信并接受某模型及其仿真的权威性决定， 表明相关的决策部门 确认该模型及其仿真适用于某一特定目的。
影响建模与仿真置信度的可能因素
建模的原理、方法不正确。 建模过程中忽略了一些因素，而这些忽略在一定程度上具有危险性。 模型初始数据选取的失误：对于某些系统，模型的初始状态对仿真结果 有直接影响，初始数据的微小偏差可能会引起仿真结果大的“扰动”。 模型集合选取或参数选取有误。 在计算机仿真过程中，仿真模型的置信度会受到计算机字长、编码错误 和算法等方面的影响。 其他因素（请查阅相关文献资料）。
高质量CAD文件的模型验证与修复
高质量CAD文件的模型验证与修复CAD（计算机辅助设计）技术在现代工程设计领域起着举足轻重的作用。
然而，由于不可避免的人为误差和软件限制，CAD文件中经常存在模型错误和不完整之处。
因此，进行CAD文件的模型验证与修复是确保设计质量的重要环节。
本文将探讨如何进行高质量CAD文件的模型验证与修复。
一、模型验证在进行CAD模型验证之前，我们需要对验证的目标进行明确。
常见的验证目标包括几何形状、尺寸约束以及物理属性的合理性等。
以下将分别介绍这些目标的验证方法。
1.几何形状验证CAD模型的几何形状验证是检查模型的轮廓、边缘和表面是否符合设计要求的重要步骤。
常用的验证方法包括：（1）对比设计图纸和CAD模型，检查各个几何元素是否一致。
（2）利用标准几何形状进行对比，例如球体、圆柱体等，检验CAD模型的几何形状是否精确。
2.尺寸约束验证在CAD设计中，尺寸约束对于保证设计的精确性至关重要。
对尺寸约束进行验证的方法包括：（1）计算CAD模型中各个尺寸之间的比例关系，对比设计要求的比例。
（2）利用CAD软件的测量工具，检查模型中各个尺寸的数值是否符合设计要求。
3.物理属性验证CAD模型在实际应用中需要满足一定的物理属性要求，如重量、强度等。
物理属性验证的方法包括：（1）利用CAD软件的模拟工具，对CAD模型进行物理仿真，验证其强度和稳定性。
（2）使用专业的工程计算软件，对CAD模型进行物理特性分析，如质量、重心等。
二、模型修复模型修复是在验证的基础上，对CAD文件中存在的错误和不完整进行修复的过程。
以下将介绍常见的CAD模型修复方法。
1.填充几何形状缺失在CAD模型中，有时会出现几何形状缺失的情况，如表面缺失、边缘断裂等。
填充几何形状缺失的方法包括：（1）使用CAD软件的补洞工具，自动填充几何形状缺失。
（2）手动绘制几何形状，补全缺失部分。
2.消除几何重叠CAD模型中的几何重叠是常见的错误，会导致设计的不准确性。
模型校准——精选推荐
模型校准模型校准techniquesThe以下三个步骤应该被⽤来制造准确模拟模型:校准、验证和确认。
计算机模拟擅长描写和⽐较理论场景但是为了准确模型实际案例研究,它必须匹配今天到底发⽣了什么。
⼀个基本的模型应该创建和标定,使它匹配领域展开研究。
模型的校准,那么应该验证以确保模型操作如预期基于输⼊。
⼀旦模型被验证,最后⼀步是验证模型的输出进⾏⽐较,研究区域的历史数据。
这可以通过使⽤统计技术,确保⾜够的平⽅值。
除⾮这些技术被录⽤,仿真模型创建了将产⽣不准确的结果并不是⼀个有⽤的预测⼯具。
模型校准是通过调整任何可⽤的参数以调整该模型是如何运作,并模拟了过程。
例如在交通仿真,典型的参数包括有预见性的距离,车辆跟驰敏感性,放电进展,并且启动失去的时间。
这些参数影响司机的⾏为如当和多久⼀个司机变换车道,有多少距离司机和汽车之间的叶⼦本⾝在它前⾯,和它如何迅速地开始加速通过⼀个⼗字路⼝。
调整这些参数有直接影响的流量体积,可以遍历模型巷道⽹络通过使司机或多或少的侵略性。
这些例⼦的校准参数,它们可以进⾏精确地调节来观测特征匹配在该领域研究的位置。
⼤多数交通模型将会典型的默认值,但他们可能需要调整,更好的匹配驱动⾏为的位置被研究。
模型验证是通过获取的输出数据模型,并将其⽐作所期望的输⼊数据。
例如在交通仿真、交通量可以验证以保证实际体积吞吐量在模型合理地接近通信量的输⼊到模型中。
百分之⼗是⼀个典型的阈值⽤于交通模拟来确定输出量相当接近输⼊量。
仿真模型以不同的⽅式处理模型的输⼊,因此交通进⼊⽹络,例如,可能会或可能不会达到它的⽬的地。
此外,交通,想要进⼊⽹络可能⽆法,如果任何拥堵的存在。
这就是为什么模型验证是⼀个⾮常重要的部分的建模过程。
最后⼀步是验证该模型通过⽐较结果与预期的基于历史数据从研究区。
理想情况下,模型应该产⽣相似的结果,历史上发⽣了什么。
这通常是经由仅仅引⽤了r - squared量度统计的配合。
这个统计措施的⽐例变化,就占据了该模型。
模型的校核 验证与认可
的或自然语言的表述。这些表述最终应该能用仿真设备或程序来实 现。
3计算模型(Computerized Model)
是指概念模型在仿真设备上的实现。 由图8.1可知，概念模型是在间题分析和建模阶段建立起来的;计 算模型是在概念模型的基础上通过程序设计和实现阶段建立起来的: 关于问题实体(研究对象)的一些结论，则是在仿真实验过程中通过 运行计算模型而获得的。
第八章 模型的校核、验证与认可
前言 8.1系统模型的校核、验 证与认可的基本概念 8.2模型校核与验证的一 般性策略
8.3常用模型验证方法理 论分析
前言
通过前面几章的介绍，可以看出、应用仿真技术对系统进行 分析和研究的一个基础性和关键性的可题是将系统模型化。系 统模型化是系统仿真的核心间题，也就是说由建模目的出发， 根据相似原理。建立正确、可靠、有效的仿真模型是保证仿真 结果具有较高可信度的关键和前提。为此，系统仿真模型建立 与验证的理论和方法的研究一直受到国内外仿真界的高度重视。 系统建模与模型的校核、验证与认(Verification,Validation and Accreditation)简称VVA是提高仿真结果置信度的重要方法，是 仿真领域的一个重要的前沿课题。
7.模型校林(Model Verification)
概括地讲，模型校核是一个过程，在这个过程中要检查和确定仿
真计算模型是否准确地表达了概念模型。换句话说，模型校核的目
的是确保二次模型化(对概念模型的翻译)过程是正确的。 8.模型验证(Model Validation)
模型验证是在建模目的意义下模型能否准确地代表实际系统，有 两个方面的含义:一是首先要检查概念模型〔数学模型，物理模型等) 是否正确地描述了实际系统;二是进一步考察仿真 模型输出是否充分 接近实际系统的行为。模型验证的目的并不是为了使模型与实际系 统完全一致，由于模型只是对实际系统的一种相似，所以让模型百 分之百地复现真实系统的行为是不可能的，也是不必要的。
第六章 系统建模与仿真的校核、验证及确认
生产系统仿真Simulation for Production System房亚东fangyadong@ gy gThe Institute of Mechanical and Electrical EngineerXi'an Technological UniversityAugust 27, 2012第六章系统建模与仿真的校核、验证及确认校核、验证及确认概述1建模与仿真校核、验证的基本方法256.1.1VV&A 的基本概念系统建模和仿真的重要作用是为决策提供依据。
为减少决策失误，降低决策风险，需要对所建模型和仿真系统进行评估，这就是建模和仿真的校核、验证与确认（Verification ，Validation andAccreditation ，VV&A ）此外，VV&A 还可以用来评价模型逼真度、仿真系统执行效率、可维护性、可移植性、可重用性、人机交互等特性，以确定建模与仿真总体效果的有效性。
56.1.1VV&A 的基本概念校核（verification ）、验证（validation ）与确认（accreditation ）的字面意义非常接近，但在仿真系统它们的含义有所区别。
校核是用来确定仿真系统是否准确地代表了开发者的概念描述和设计的过程。
校核关心“是否正确地建立模型及仿真系统（building the model right ）”的问题，即关心“设计人员是否将问题的陈述转化为模型阐述，是否按照仿真系统应用目标和功能需求的要求正确地设计出仿真系统的模型，仿真软件开发人员是否按照设计人员提5供的仿真模型正确地实现了模型。
6.1.1VV&A 的基本概念验证是从仿真系统应用目的出发，确定仿真系统代表实际系统的正确程度的过程。
建立的模型和仿真系统是否确验证关心的是“建立的模型和仿真系统是否正确（building the right model ）”，即关心“仿真系统在具体的应用中多大程度地反映了真实世界的情况”。
关于模型校核与验证
关于模型校核与验证 Prepared on 22 November 2020轨道线网客流预测模型建立后，必须进行校核、验证与确认，以便确定该模型是否能足以准确地反映实际系统的各种动、静态特性、是否可保证放心地使用所建立的模型。
如果不满足要求，还将进行相应的修正。
建模和模型校核、验证与确认是一个相互交替的过程，而且贯穿于模型研究过程的整个生命周期中。
模型校核、验证与确认实质上是进行模型有效性分析，它发生在模型发展的每个阶段，概括地讲，模型校核是一个过程，在这个过程中要检查和确定计算模型是否准确地表达了概念模型（数学模型，物理模型）。
模型验证是在建模目的意义下模型能否准确地代表实际系统，有两个方面的含义：一是首先要检查概念模型（数学模型，物理模型）是否正确地描述了实际系统；二是进一步考察模型输出是否充分接近实际系统的行为。
模型验证的目的并不是为了使模型与实际系统完全一致，由于模型只是对实际系统的一种相似，所以让模型百分之百地复现真实系统的行为是不可能的，也是不必要的。
模型校核与验证的难点：（1）模型验证工作是一个过程模型是建模者根据建模目的按照相似原理对于实际系统的科学抽象与简化描述。
它反映了建模者对实际系统由感性到理性认识的一个阶段，这种认识是否正确与精确，还得经过实践的检验。
因此，模型验证工作，实际上是由实践到理论，再由理论到实践的过程。
有时得经过多次反复才能完成。
（2）模型验证工作具有模糊性模型是原型（研究对象）的相似系统，而相似程度具有一定的模糊或不确定型。
这种不确定性不仅与建模者对原型认识的深刻程度有关，而且与他所采用的方法与技巧有关。
就是说对于同一原型系统，抱着同样的建模目的，不同的人可能建造出与原型相似程度不同的模型。
（3）模型验证工作受多种因素影响首先是模型本身的因素，总所周知一个完成的模型包含两个方面的内容：一方面是它的结构，另一方面是它的参数。
结构往往可以代表某一类模型的共性，而参数的加入，体现的是模型的个性。
CAD模型校核和验证技巧解析
CAD模型校核和验证技巧解析CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）软件是设计领域中广泛应用的工具，它能帮助设计师们创建、修改和分析各种模型。
在设计过程中，校核和验证模型的准确性和可靠性是至关重要的步骤。
本文将重点介绍一些CAD模型校核和验证的技巧。
首先，模型校核和验证的目的是确保设计满足特定的要求和标准。
因此，在进行校核之前，我们需要仔细研究设计要求和标准规范，确保我们对要求有清晰的理解。
这样一来，我们就能在验证过程中使用正确的参数和指标。
其次，校核和验证的一项重要技巧是使用CAD软件的分析工具。
大多数CAD软件都提供了一些内置的分析工具，例如强度分析、声学分析和流体动力学分析等。
通过运用这些工具，我们可以对模型进行各种方面的校核和验证。
在使用内置分析工具之前，我们需要确保模型的几何形状是完整和正确的。
常见的问题可能包括模型的断面缺失、面或线段不相连等。
幸运的是，CAD软件通常提供自动修复几何体的功能，我们只需要点击一个按钮，软件会自动修复模型的几何问题。
在进行校核和验证之前，我们还需要确保模型的单位和比例尺是正确的。
CAD软件通常提供了单位转换的功能，我们可以根据需要将模型转换成所需单位。
比例尺的正确设置是非常重要的，因为它能确保我们在同一比例下进行校核和验证。
另一项常用的技巧是进行边界条件的设定。
在校核和验证过程中，我们需要为模型提供适当的边界条件。
例如，在强度分析中，我们需要设定荷载的大小和方向，材料的特性等。
通过合理设定边界条件，我们可以准确地模拟实际的工况并进行准确的校核。
此外，我们还可以使用CAD软件提供的插件和扩展功能进一步拓展分析的能力。
例如，有些CAD软件支持有限元分析（FEA）插件，可以对模型进行更加精细的强度分析。
通过使用这些插件或扩展功能，我们可以更好地校核和验证CAD模型。
最后，校核和验证的一个重要环节是结果的解释和汇报。
在校核过程中，我们通常会得到许多分析结果，如位移、应力、流速等。
第8章 仿真模型的检验和验证
实际系统
校验和验证 概念验证
概念模型： 1.关于系统成分的假设 2.结构假设：定义系统成分之 间的相互作用 3.输入参数和数据假设
模型检验
运行模型 （计算机表示）
§8.2 仿真模型的检验
模型的检验就是要解决运行模型是 否能够准确地表达概念模型的问题，一 些常识建议如下： ⒈运行模型是否已由建模者以外的人 员校验过。 ⒉画出流程图。 ⒊在模型输入参数设置不同值的情况 下，要认真地检查模型输出的合理性。
没有方法可以完整地验证尚不存在 的系统的输入—输出变换！
例：汽车快餐店模型
顾客到达速率为45车/小时的泊松分布，服务 时间服从均值为1.1分钟和标准差为0.2分钟的 正态分布。
随 机 变 量
泊松到达 速率=45/小时 服务时间
N(1.1,0.22) 服务员利用率
模 型
平均延迟Y
一个服务员
决 策 变 量
§8.3.1表面效度 仿真建模者的第一个目标是建立一个 使模型使用者和其他了解实际系统的人在 直观上认为合理的模型。 灵敏度分析也可以用来检查模型的表 面效度。 在进行灵敏度分析时，要注意选择最 关键的输入变量进行检验。
§8.3.2模型假设的验证 模型的假设一般分为两类：结构假设 和数据假设。 结构假设包括系统如何运行的问题， 通常涉及实际系统的简化和抽象。 数据假设应该以可靠数据的采集和对 数据正确的统计分析为基础。
服务刚刚结束的流程图
输入变量
平均服务时间 1.1分钟 一个队列 模型
最大队长
输出变量
模型重复运行6次的结果
运行次数 1 2 到达个数/小时 平均服务时间 51 40 1.07 1.12 平均延迟Y 2.79 1.12
3
模型的校核验证与确认
5.运行有效性（Operational Validity)
是指在给定的系统工作域和模型应用域内。 模型的行为相对于预期的研究目的来说是否足 够精确。
7.模型校核(Model Verification)
概括地讲，模型校核是一个过程，在这个
过程中要检查和确定仿真计算模型是否准确
地表达了概念模型。换句话说，模型校核的 目的是确保二次模型化(对概念模型的翻译)
模型校核、验证与确认实质上是进行模型有效性分析，
它发生在模型发展的每个阶段，与建模过程的关系如图所
示。
一、有关概念的一些解释 1.问题实体(Problem Entity) 研究对象，可以是一个系统(真实的或假 想的)。也可以是一种构思，一种概念，一种 情景，一项决策或政策，或者是其它等待研 究的事物或现象。
过程是正确的。
8.模型验证(Model Validation) 模型验证是在建模目的意义下模型能否准 确地代表实际系统，有两个方面的含义:一是
首先要检查概念模型(数学模型，物理模型等)
是否正确地描述了实际系统;二是进一步考察
仿真 模型输出是否充分接近实际系统的行为。
模型验证的目的并不是为了使模型与实际系 统完全一致，由于模型只是对实际系统的一 种相似，所以让模型百分之百地复现真实系 统的行为是不可能的，也是不必要的。
1.模型验证工作是一个过程
模型是建模者根据建模目的按照相似原理对于实际系统的科学抽象 与简化描述。它反映了建模者对实际系统由感性到理性认识的一个阶 段，这种认识是否正确与精确，还得经过实践的检验。因此，模型验 证工作，实际上是由实践到理论，再由理论到实践的过程。有时得经 过多次反复才能完成。
2.模型验证工作具有模糊性
模型是原型(研究对象)的相似系统，而相似程度具有一定的模糊或不 确定性。这种不确定性不仅与建模者对原型认识的深刻程度有关，而 且与他所采用的方法与技巧有关。就是说对于同一原型系统，抱着同 样的建模目的，不同的人可能建造出与原型相似程度不同的模型。
第7章 仿真模型的校核、验证与确认
7. 1 VV&A概述
VV&A的基本概念 仿真模型的校核、验证与确认三者之间的 联系: 第一，校核侧重于对建模过程的检验，为模型系 统的验收提供依据; 第二，验证侧重于对仿真结果的检验，为模型系 统的有效性评估提供依据; 第三，确认则是建立在校核与验证的基础上，指 的是由权威机构来确定仿真模型对某一特定应用 对象是否可以被接受的过程。
7. 1 VV&A概述
VV&A的基本概念 模型测试(Model Testing)。是指对仿真模 型中是否存在错误进行判断的过程。通常 是借助于给定的某些数据和案例来判断模 型输出的结果是否与实际系统(原型)相吻合 。 仿真精度(Simulation Accuracy)。是指仿 真模型能够达到的性能指标与所规定或期 望的参考值之间的误差。
7. 2 VV&A的过程、技术与方法
VV&A的技术与方法 2.正式方法 正式方法主要基于对正确性的较为正式的 数学证明。 常用的正式方法:归纳、推理、逻辑演绎、 谓词运算、谓词变换和正确性证明等。
7. 2 VV&A的过程、技术与方法
VV&A的技术与方法 3．静态方法 静态方法广泛应用于评估静态模型设计和 源代码的情况。 常用的静态方法:语法分析、语义分析、结 构分析、因果图、控制分析和数据流分析 等。
Hale Waihona Puke . 2 VV&A的过程、技术与方法
VV&A的过程 3.数据的校核与验证 数据校核的主要目的是保证对仿真应用而 言，所选择的数据确实是最合适的，数据 验证则主要是为了保证数据确实能够比较 精确地反映真实系统某些方面的特性。 主要内容应包括:①元数据的精度校核;②各 阶段数据转化方式的校核;③概念模型、编 码模型和集成模型的输入数据校核及输出 数据验证;④输出数据的有效性校核等。
第七章校核验证
7.1.3 VV＆A的基本原则
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基于对VV&A问题的研究，Balci提出了仿真模型VV&T的15条原则，这15条 原则可以作为仿真VV&A的重要参考。
（1）VV&A活动必须贯穿于系统建模与仿真的整个生命周期 VV&A贯彻于建模和仿真开发的整个生命周期； 仿真系统生命周期中的每个阶段都应该根据研究内容和应用目 标安排适合VV&A活动，以发现可能存在的问题。 （2）没有绝对正确的模型 模型可信性有其限定范围和特定条件； 建模与仿真的正确性仅针对其应用目标和采用的实验环境； 完备、完整的仿真模型测试是不可能做到的； 没有绝对正确的模型。
第七章 系统建模与仿真的校核、验证和确认
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Contents
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1
7.1 校核、验证及确认概述
7.1.1 系统建模与仿真的校核、验证及 确认概述 7.1.2 VV&A的基本概念 7.1.3 VV&A的基本原则 7.1.3 VV&A的过程
2
7.2 建模与仿真校核、验证的基本方法
评估人员必须对整个仿真模型有一个系统、全面的了解。 评估人员必须具备足够的创造力和洞察力。
7.1.3 VV＆A的基本原则
（11）不可能对仿真系统进行完全的测试
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通常要根据仿真系统的应用目标判断模型与仿真系统可接受的程度。 可依据测试数据涵盖有效输入域的比例来分辨仿真系统的可信性。 涵盖的百分比越大，仿真模型的可信性也就越高。
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1）有利于大大减 少仿真系统开发 的费用。
VV&A的主要作用
3）对系统模型与 仿真程序的可信 度评估提出依据
建模与仿真的校核与验证技术
建模与仿真的校核与验证技术1引言近年来, 系统仿真技术得到了飞速发展, 越来越广泛地应用于军事、经济乃至社会生活与生成的各个部门, 在科学研究、工程设计、装备论证等方面发挥着日益重要的作用。
与此同时, 人们对建模与仿真 ( Modeling and Simulation, M& S) 的正确性和可信度也越来越关注。
校核、验证与确认( Verification, Validation and Accreditation,VV&A)的核心问题就是为M&S应用于特定目的的可信度评估提供依据, 并能够有效地降低风险、减少开支、增加用户对模型与仿真的信心。
校核 ( Verification) 是确定仿真模型和有关数据代表开发者的概念描述和技术要求准确程度的过程。
验证(Validation) 是从模型的应用目的出发, 确定模型和有关数据代表真实世界正确程度的过程。
确认( Accreditation) 是官方正式地接受一个模型、仿真以及有关数据应用于特定目的。
校核、验证与确认的共同目标是提高模型与仿真的可信度。
校核与验证的技术与方法是指在建模与仿真过程中为完成V&V工作而采用的各种技术、方法的总称。
建模与仿真融合了建模技术、系统科学、信息技术、软件工程和其它有关专门领域知识, 因此对建模与仿真的校核与验证应该充分吸收有关领域成功的测试与评估方法。
美国国防部公布的VV& A 建议实践指南中归纳了75种校核与验证技术和方法, 分为非正规技术、静态技术、动态技术和正规技术四大类。
尽管这些类包含了一些相同的特点, 而且个别 V&V 技术可能与其它技术存在重叠, 但其复杂性、数学和逻辑上的正规性总体上是逐渐增加的。
2非正规校核与验证技术非正规 V&V 技术使用比较普遍。
之所以称为非正规, 是因为这种技术使用的方法和工具更加依赖于人主观的推理和评估, 而不是严谨的数学推理。
CAD软件中的模型校核和验证知识点
CAD软件中的模型校核和验证知识点在CAD软件中，模型校核和验证是确保设计模型准确无误的重要步骤。
它们帮助工程师和设计师验证模型的可靠性和准确性，以确保设计满足技术规范和要求。
本文将介绍CAD软件中的模型校核和验证的关键知识点。
一、模型校核1. 几何校核：在CAD软件中，几何校核通常包括三个方面：尺寸校核、位置校核和几何关系校核。
尺寸校核用于检查模型的尺寸是否符合设计要求，位置校核用于检查模型的零部件是否正确放置，几何关系校核用于检查模型的各个部分之间的几何关系是否满足要求。
2. 材料校核：在CAD软件中，材料校核主要是针对模型中各部分的材料属性进行检查。
例如，对于工程结构模型，材料校核将检查模型中各部分的材料硬度、强度等属性是否符合要求。
3. 装配校核：对于大型装配模型，装配校核是至关重要的。
它涉及检查零部件之间的装配接口是否正确，并确保装配过程中不会发生冲突或错误。
4. 运动校核：对于需要模拟运动的模型，运动校核是必要的。
它涉及对模型进行动力学或运动学分析，以验证模型在运动过程中的各种特性和参数是否符合要求。
5. 确定性校核：在CAD软件中，确定性校核是指检查模型中各个部分是否满足特定规格和要求，以确保设计结果的确定性。
这涉及对模型的参数、属性、限制以及约束条件的详细检查。
二、模型验证1. 功能验证：功能验证是指通过对设计模型进行测试和模拟，确保其能够按照设计要求正常运行和满足特定功能。
CAD软件提供了各种功能验证工具，如仿真分析、流体分析、结构分析等，以帮助工程师评估模型的可行性和性能。
2. 性能验证：性能验证是指通过对设计模型进行测试和评估，确保其在特定条件下能够满足性能要求。
这包括模型的负载能力、稳定性、工作效率等方面的检查。
3. 安全性验证：安全性验证是指对设计模型进行评估和测试，以确保其在使用过程中不会对人员、设备或环境造成任何潜在的危险。
这涉及对模型的结构强度、稳定性、耐久性以及与其他设备的协调性等方面的检查。
系统建模与仿真第09章 仿真模型的校核、验证与确认
6、执行过程验证
借助于已经验证过的数据，对软件代码、硬件结构以及二者的集成体 进行测试，以便从功能的角度来保证系统的软/硬件及其集成体能够精 确地代表开发人员以及概念规范和设计的预期需求。
7、结果验证
通过对仿真结果与已知的或者是所期望的数值进行比较，来确定仿真
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3、数据的校核与验证
主要内容应包括： ①元数据的精度校核； ②各阶段数据转化方式的校核； ③概念模型、编码模型和集成模型的输入数据校核及输出数据验证； ④输出数据的有效性校核等。
4、概念模型验证
将建模要求转化为详细设计框架的一种具体方法，并对建模与仿真中可 能的状态任务和事件等进行描述 。
5、设计过程的校核
12
9.1.3 VV&A基本原则
• 原则13：必须认识到双验证问题的存在并加以恰当解决。 • 原则14：仿真模型的验证并不能保证仿真结果的可信度和
可接受性。
• 原则15：问题描述的准确性会大大影响仿真结果的可接受
性和可信度
13
9.2 VV&A过程、技术与方法
VV&A活动的实施过程
1、需求定义与校核
24
• 3、模型输出数据与实际数据的比较
1）现有的实际系统与所构模的系统比较相似 2）现有的实际系统与所构模的系统并不相同 ，内部结构上 有大部分相同的子系统 3）要求建立的仿真模型与现有的实际系统是相同的
• 仿真精度（Simulation Accuracy），是指仿真模型能够达
到的性能指标与所规定或期望的参考值之间的误差。
• 仿真置信度（Simulation Fidelity），是指在特定的建模目
的和意义下，模型系统逼近实际系统（原型）的程度。
论文写作中的模型检验和验证技巧
论文写作中的模型检验和验证技巧在学术界，模型的检验和验证是非常重要的环节。
无论是在自然科学领域还是社会科学领域，研究者们都需要通过模型检验和验证来验证他们的研究假设和结论的可靠性。
本文将探讨一些论文写作中常用的模型检验和验证技巧，以帮助研究者们更好地完成他们的研究工作。
一、模型检验的目的和方法模型检验是为了验证一个模型是否能够准确地描述所研究的现象或者解释观测数据。
在模型检验过程中，研究者们通常会使用一些统计方法来评估模型的拟合程度和预测能力。
常用的模型检验方法包括拟合优度检验、残差分析和交叉验证等。
拟合优度检验可以通过计算模型的拟合指标（如R方、AIC、BIC等）来评估模型的拟合程度。
残差分析可以检查模型的残差是否符合一些基本的假设（如独立性、正态性、同方差性等）。
交叉验证可以通过将数据集分成训练集和测试集，并使用训练集来拟合模型，然后使用测试集来评估模型的预测能力。
二、模型验证的重要性和方法模型验证是为了验证一个模型的泛化能力，即模型在未知数据上的表现。
在模型验证过程中，研究者们通常会使用一些独立的数据集来评估模型的预测能力。
常用的模型验证方法包括留出法、交叉验证和自助法等。
留出法是将数据集分成训练集和验证集两部分，使用训练集来拟合模型，然后使用验证集来评估模型的预测能力。
交叉验证是将数据集分成若干个互斥的子集，每次使用其中一个子集作为验证集，其余子集作为训练集，然后计算模型在所有验证集上的平均预测误差。
自助法是通过有放回地从原始数据集中抽取样本，构建多个不同的训练集和验证集，并计算模型在所有验证集上的平均预测误差。
三、模型检验和验证的注意事项在进行模型检验和验证时，研究者们需要注意以下几点：1. 选择合适的检验和验证方法。
不同的模型和数据可能需要不同的检验和验证方法，研究者们需要根据具体情况选择合适的方法。
2. 考虑模型的复杂度。
过于简单的模型可能无法很好地拟合数据，而过于复杂的模型可能会出现过拟合问题。
自然科学模型的有效验证与优化方法
自然科学模型的有效验证与优化方法自然科学模型是科学研究中不可或缺的工具，它们能够帮助我们理解和解释自然现象。
然而，一个好的模型不仅需要准确地描述现实，还需要经过有效的验证和优化。
本文将探讨自然科学模型的有效验证与优化方法，帮助科学家们更好地进行研究。
首先，一个模型的有效验证是至关重要的。
验证模型的方法有很多种，其中之一是通过实验来验证。
科学家可以设计实验来测试模型的预测结果是否与实际观测相符。
例如，在物理学中，科学家可以使用实验设备来验证牛顿力学模型的预测。
通过比较实验结果和模型预测，科学家们可以判断模型的准确性。
另外，模型的验证也可以通过数学方法来进行。
科学家们可以使用数学工具来推导模型的数学表达式，并进行数学分析。
这种方法可以帮助科学家们理解模型的内在结构和特性，并检验模型的合理性。
例如，在生物学中，科学家们可以使用数学模型来描述生物体内的化学反应。
通过数学分析，科学家们可以验证模型的可行性，并根据实际观测数据进行优化。
除了验证模型的准确性外，优化模型也是科学研究中的重要任务之一。
优化模型的方法有很多种，其中之一是参数调整。
模型通常包含一些参数，这些参数可以通过观测数据来确定。
科学家们可以使用统计方法来拟合模型和观测数据，从而确定模型中的参数。
通过不断调整参数，科学家们可以使模型更好地拟合实际观测数据，提高模型的准确性。
此外，科学家们还可以使用计算方法来优化模型。
计算方法可以通过模拟实验来预测模型的行为。
科学家们可以使用计算机模拟来模拟模型的运行过程，并观察模型的输出结果。
通过不断调整模型的输入参数，科学家们可以优化模型的性能，并找到使模型输出与实际观测结果最为一致的参数组合。
最后，模型的有效验证和优化还需要考虑到不确定性。
自然科学研究中常常存在着各种不确定因素，如观测误差、模型假设的不完备性等。
科学家们需要通过统计方法和敏感性分析来评估模型对不确定性的敏感程度，并进行相应的修正。
只有考虑到不确定性，才能使模型更加可靠和准确。
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关于模型校核与验证标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
轨道线网客流预测模型建立后，必须进行校核、验证与确认，以便确定该模型是否能足以准确地反映实际系统的各种动、静态特性、是否可保证放心地使用所建立的模型。
如果不满足要求，还将进行相应的修正。
建模和模型校核、验证与确认是一个相互交替的过程，而且贯穿于模型研究过程的整个生命周期中。
模型校核、验证与确认实质上是进行模型有效性分析，它发生在模型发展的每个阶段，概括地讲，模型校核是一个过程，在这个过程中要检查和确定计算模型是否准确地表达了概念模型（数学模型，物理模型）。
模型验证是在建模目的意义下模型能否准确地代表实际系统，有两个方面的含义：一是首先要检查概念模型（数学模型，物理模型）是否正确地描述了实际系统；二是进一步考察模型输出是否充分接近实际系统的行为。
模型验证的目的并不是为了使模型与实际系统完全一致，由于模型只是对实际系统的一种相似，所以让模型百分之百地复现真实系统的行为是不可能的，也是不必要的。
模型校核与验证的难点：
（1）模型验证工作是一个过程
模型是建模者根据建模目的按照相似原理对于实际系统的科学抽象与简化描述。
它反映了建模者对实际系统由感性到理性认识的一个阶段，这种认识是否正确与精确，还得经过实践的检验。
因此，模型验证工作，实际上是由实践到理论，再由理论到实践的过程。
有时得经过多次反复才能完
成。
（2）模型验证工作具有模糊性
模型是原型（研究对象）的相似系统，而相似程度具有一定的模糊或不确定型。
这种不确定性不仅与建模者对原型认识的深刻程度有关，而且与他所采用的方法与技巧有关。
就是说对于同一原型系统，抱着同样的建模目的，不同的人可能建造出与原型相似程度不同的模型。
（3）模型验证工作受多种因素影响
首先是模型本身的因素，总所周知一个完成的模型包含两个方面的内容：一方面是它的结构，另一方面是它的参数。
结构往往可以代表某一类模型的共性，而参数的加入，体现的是模型的个性。
这两方面是模型能否代表原型的决定因素。
是内因。
因此，在进行模型验证时，要倍加关注它的正确性与准确性。
其次是模型运行的环境即外因，其中最基本的是给模型系统施加的输入作用。
这种作用应与给实际系统施加的作用相似，只有这样，才能为分析判断模型的有效性创造条件。
4模型验证过程往往存在大量的统计分析与计算
假设检验、统计判断、置信区间估计等都要涉及到复杂的计算。
因此，模型验证工作需要付出很高的代价。
特别是对于复杂的大型仿真系统更是如此，以致使得模型的全面验证实际上成为不可能。
5有些情况下，难以得到或者得不到实际的可靠结果
由于受建模基础数据等多种因素的影响，给模型的验证带来很大困难，可能难以得到可靠的结果。