基于灰色關聯(lián)分析的新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價方法

馮振華，張紅衛(wèi)

（許昌電氣職業(yè)學院，河南 許昌 461000）

在2017 年，漢諾威農(nóng)機展芬特純電動拖拉機E100 正式亮相之后，世界農(nóng)機前三強——約翰迪爾、凱斯紐荷蘭、愛科等均發(fā)布了新能源拖拉機，在人類歷史中擁有200 多年發(fā)展史的拖拉機迎來新的變革。新能源拖拉機的性能如何是世界關注的重點，其性能評價成為新能源農(nóng)業(yè)拖拉機合理選型的重要依據(jù)，近年來一直是相關部門的重點研究內(nèi)容。考慮到新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價中存在的模糊性特征，導致新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價具有很高的難度。在我國，農(nóng)業(yè)機械性能評價主要采用專家評價的方式，但在實際應用中存在置信度低的問題。而灰色關聯(lián)分析作為一種分析技術，能夠在大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)其中的相關性，尤其針對模糊性較大的指標數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)其動態(tài)的發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其中蘊含的規(guī)律[1-2]。灰色關聯(lián)分析的核心是灰色關聯(lián)度，通過計算灰色關聯(lián)度，明確各指標因素中的數(shù)值關系，提高對數(shù)據(jù)評估的精度。因此，有理由將灰色關聯(lián)分析應用在新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價中，通過設計一種基于灰色關聯(lián)分析的新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價方法，致力于從根本上提高新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價的置信度，提高新能源農(nóng)業(yè)拖拉機選型的合理性。

1 新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價方法

1.1 確定新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標

在新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價過程中，必須預先確定新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標。本文選定的新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標包括：新能源農(nóng)業(yè)拖拉機作業(yè)每1 hm2成本、收獲損失率、零部件供應的及時性、可靠性以及操作方便及舒適性。

為了保證設計的評價方法不失一般性，在對新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標計算過程中，需要將其作為整體考核，設新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標集合為L，可得公式1：

公式1中，s表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標中的特征值集合；x表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價特征空間中的橫坐標；y表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價特征空間中的縱坐標；c表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標的貢獻率；d表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標個數(shù)，為實數(shù)。通過公式1，確定新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標，為下文灰色關聯(lián)分析新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標奠定基礎。

1.2 計算新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標灰色關聯(lián)度

以上述6 個評價指標為依據(jù)，將新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價分為6個維度進行。基于灰色關聯(lián)分析計算新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標灰色關聯(lián)度，提取評價要素[3]。本文采用灰色關聯(lián)分析對數(shù)據(jù)分級分解的方法，計算評價指標灰色關聯(lián)度。設新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標灰色關聯(lián)度為δ，可得公式2：

公式2 中，n表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標數(shù)據(jù)特征矢量；i表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標特征個數(shù)，為實數(shù)；w表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標屬性相關程度；m表示摩擦系數(shù)；k表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標特征權值系數(shù)；g表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標特征隸屬度函數(shù)；μ表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標屬性相互依賴度。根據(jù)評價指標灰色關聯(lián)度體現(xiàn)出評價指標與結論間的非線性關系，并以事實為依據(jù)，排除人為地增加評價指標灰色關聯(lián)度的模糊性[4]。

1.3 構建新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價荷載矩陣

通過新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標灰色關聯(lián)度計算，提取出關鍵評價因子。下述將采用構建評價因子荷載矩陣的方式，設計評價方法的下一步。首先，建立對應的數(shù)據(jù)樣本矩陣，自定義該組矩陣的表示方法為y，則y對應的樣本組合表示為yi={yi1，yi2,……yij}，j表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價主成分的數(shù)量。選擇可實現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)化綜合分析的線性函數(shù)，定義函數(shù)的PAC 設計標準，保留傳統(tǒng)評價方法中數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，正交方向轉換特征空間中的數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)的特征值大小，將新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能從優(yōu)到劣依次進行排列，前m 組數(shù)據(jù)集合是保留數(shù)據(jù)變異結構最多的數(shù)據(jù)組。最后，計算特征數(shù)據(jù)代表成分的方差數(shù)值，設目標函數(shù)為λ，可得公式3。

公式3中，I表示多種評價特征元素的單向矩陣。根據(jù)上述公式可進行新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能的綜合投影評價，結合投影的單位及覆蓋范圍，實現(xiàn)對應的評價因子荷載矩陣建立，滿足數(shù)據(jù)的綜合性評價。

1.4 得出新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能公式并賦值

在構建新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價荷載矩陣的基礎上，采用連續(xù)性綜合評價的方式，得出新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價公式。設其表達式為S，可得公式4。

式中，r表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機質(zhì)量系數(shù)；N表示評價子因素，為實數(shù)；a表示評價維度下評價重要度量值；h表示評價指標下評價重要度量值。通過公式4，可以得出新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價系數(shù)。本文采用德爾菲數(shù)據(jù)處理方法，對比多組數(shù)值的評價系數(shù)，從評價置信度角度出發(fā)，模擬化檢測綜合評價結果。結合基礎對比指標，將區(qū)間賦值數(shù)據(jù)分為0～60分、60～75分、75～85分以及＞85分，整合新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價指標賦值的數(shù)值，從大到小進行排序，數(shù)值越大表示新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能越好。

2 實例分析

2.1 實驗準備

本文通過設計實例分析的方式，選取某新能源農(nóng)業(yè)拖拉機作為實驗對象。首先，使用本文設計的評價方法評價新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能，通過Kinect 軟件測試評價置信度并記錄，將其設為實驗組；再使用傳統(tǒng)評價方法評價新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能，同樣通過Kinect 軟件測試評價置信度并記錄，將其設為對照組。由此可見，本次實驗主要內(nèi)容為測試2 種評價方法的評價置信度，評價置信度數(shù)值越高證明該評價方法的評價精度越高。通過5 次實驗，針對實驗測得的評價置信度，記錄實驗數(shù)據(jù)。

2.2 實驗結果分析與結論

對比2 種評價方法下的評價置信度，評價置信度對比結果，如表1所示。

表1 2種方法實驗對比結果Tab.1 The experimental comparison results of the two methods

結合表1 所示，為了更好地分析出此次設計方法的評價置信度，利用實驗數(shù)據(jù)繪制了2種評價方法置信度曲線圖，如圖1所示。

圖1 2種評價方法置信度對比曲線圖Fig.1 The confidence comparison curves of the two evaluation methods

根據(jù)圖1 可知，本文設計的評價方法置信度明顯高于對照組，具有明顯的優(yōu)勢。

3 結束語

通過基于灰色關聯(lián)分析的新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價方法研究，能夠取得一定的研究成果，解決新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價中存在的問題。由此可見，本文設計的方法是具有現(xiàn)實意義的，能夠指導新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價方法優(yōu)化。在后期的發(fā)展中，應加大本文灰色關聯(lián)分析在新能源農(nóng)業(yè)拖拉機性能評價中的應用力度，為提高新能源農(nóng)業(yè)拖拉機的綜合性能提供參考。