北京航空航天大学学报

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郑晓玲, 鲍蕊, 费斌军

2007, 33(04): 379-382.

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摘要:
采用腐蚀条件下的细节疲劳额定值(DFR)方法对民机机身典型长桁机加接头结构进行了综合环境下的疲劳分析.结合分析过程,给出了由细节模拟试件试验得到的DFR腐蚀影响系数确定结构综合环境的DFR腐蚀影响系数的方法,并采用民机机身长桁机加接头部位模拟试件,完成指定使用情况所对应的预腐蚀-腐蚀疲劳交替验证试验.试验结果与分析结果的对比表明,结果基本一致,综合环境下疲劳分析方法可行.

二维扰动对下游圆盘压力分布的影响

高磊, 王晋军, 张攀峰

2007, 33(04): 383-387.

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摘要:
通过测量阻力和表面压力,研究了干扰圆柱尾迹产生的二维扰动对下游圆盘气动特性的影响,得到圆盘迎风面压力分布的变化规律,并结合以往流场结构的研究,对其机理进行了分析.结果表明在圆盘与干扰圆柱间距比L/D较小时,圆盘迎风面低压区宽度随间距增大迅速增加;当L/D>0.7时,对于同一直径的干扰圆柱,圆盘迎风面低压区宽度基本保持不变;对于不同直径的干扰圆柱,在圆盘前产生低压区的宽度随圆柱直径的增加而变大.此外,利用这种干扰方法,可以降低圆盘阻力,实验得到圆盘阻力可减少约9%,相应的圆柱/圆盘系统的阻力可减小4%.

应急轨道机动变轨方案快速设计算法

石俊, 韩潮

2007, 33(04): 388-391.

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摘要:
为了满足应急轨道机动过程中测控约束和时间、燃料资源等各方面的要求 ,提出了一种变轨方案快速设计算法.给出了适用于变量搜索的轨道机动变轨模式,将变轨方案快速设计问题转化成了约束优化问题;建立了完整的测控约束数学模型和对测控约束的处理算法;然后利用遗传算法搜索出了同时满足测控约束条件和优化目标的变轨方案.算例表明,利用此算法设计得到的变轨方案,能够满足应急轨道机动任务的需要.

TVD格式与高超音速气动加热数值模拟

谢锦睿, 吴颂平

2007, 33(04): 392-396.

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摘要:
为了在化学非平衡流动中获得准确的流场解以及表面热流分布,将总变差减小TVD(Total Variation Diminishing)格式中的熵修正函数,由各向同性分布改为各向异性分布,同时让熵修正函数中的参数与流场中的压力梯度分布相关.将改进后的熵修正函数运用到高超音速化学非平衡绕流流场的数值模拟中,获得了较使用原有熵修正函数更为准确的流场参数和表面热流分布.采用改进的熵修正函数,可以提高壁面附近的粘性分辨率,降低热流计算结果对壁面附近法向网格尺度的敏感性.

大气层内拦截弹脉冲姿控发动机快响应控制

王进, 陈万春, 殷兴良

2007, 33(04): 397-400.

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摘要:
气动控制在低动压时其效率会有相当下降,为了使导弹在低动压时仍然具有一定的快速响应性,在导弹上安装脉冲姿控发动机参与姿态控制是一条可行的途径.对此方法的应用作了初步研究.分析了脉冲发动机作用对导弹动力学的影响,在一系列的简化后设计了俯仰平面内的控制策略,其设计思想是用气动舵平衡气动力矩使总的气动力矩为零,使导弹姿态主要由脉冲姿控发动机来控制,并用俯仰角的变化代替攻角的变化设计脉冲姿控发动机控制策略.给出了对阶跃加速度指令的响应仿真结果,表明在具有足够动压时气动控制仍可同脉冲姿控发动机控制媲美,而在低动压时脉冲姿控发动机相对气动控制具有较大优势.

基于神经网络的带肋回转通道换热性能的预测

丁水汀, 魏霞, 陶智, 徐国强

2007, 33(04): 401-404.

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在对带有不同肋间距和肋高的直肋变截面U型通道的换热性能进行了实验研究的基础上,分单元处理了数据,并采用经过LM(Levenberg-Marquardt)算法和贝叶斯正则化方法改进的基于BP(Back-Propagation)算法的前馈神经网络对数据结果进行了建模,实现了对带直肋的变截面U型通道换热性能的预测,实践证明,人工神经网络ANN(Artificial Neural Network)方法可以用于航空发动机涡轮叶片内通道换热性能的预测,并且其预测精度明显高于非线性拟合.

可重复使用运载器再入轨迹次实时优化

王琦, 丁运亮

2007, 33(04): 405-408.

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新一代可重复使用运载器RLV(Reusable Launch Vehicle)再入时应具备自主导航的能力,其实现的关键是用机载计算机近实时或实时地生成一条满足各种约束条件的再入轨迹.根据RLV再入的特点,引入了新的假设,对再入轨迹方程进行简化处理,优化难度降低,工作量减少.另外引入次优化轨迹的概念,对控制量(迎角和滚转角)的优化分两步进行,每步只对当中一个控制量进行优化.这样处理能在很大程度上加快算法的收敛速度.仿真结果表明,只需10s左右的时间就能产生一条满足终端约束条件、控制量约束条件和加热率约束条件的次优化轨迹.其结果具有较好的工程应用价值.

T型尾翼动气动弹性优化设计

吕斌, 谭申刚, 万志强, 杨超

2007, 33(04): 409-413.

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摘要:
T型尾翼构型复杂,操纵面多,在动气动弹性的有限元建模和颤振特性设计中,需要修改的参数多,颤振分析复杂,设计人员面临很大的困难.通过在设计过程中引入优化方法,能够有效的解决这些问题.依据遗传算法和敏度优化算法的特点,针对固有振动和颤振优化设计的不同要求,将两种优化方法进行混合和递进应用,形成不同的优化设计方法.建立固有振动频率和颤振阻尼对结构参数的敏度公式,设计两种不同优化问题的数学模型.将优化方法应用于某T型尾翼的结构动力学优化设计,提高了设计速度,保证了设计精度,固有振动频率误差保证在3%以内.在保证质量最小的要求下,使颤振速度得到提高,并为实际结构的设计提供一定指导.

纳卫星散热面与隔热层的联合设计模型与算法

李运泽, 宁献文, 王晓明, 庄达民

2007, 33(04): 414-417.

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摘要:
纳卫星的被动热控系统对卫星舱内的温度控制及其有效载荷的可靠工作具有重要意义.散热面与隔热层设计是被动热控设计的两大关键环节.在对其进行传热学分析的基础上,建立了纳卫星散热面面积及隔热层厚度的联合设计模型和求解算法,阐述了应用这一联合设计模型与算法的具体流程,并以一太阳同步轨道纳米卫星为例,在客观分析其轨道热环境特点的基础上,对其散热面面积和隔热层厚度进行了设计计算、结果分析和仿真验证,得出了各设计参数间的制约关系,设计结果的分析及仿真验证表明:采用散热面和隔热层的联合设计可以得到较好的被动热控效果,这一联合设计模型与算法为纳卫星的被动热控系统设计提供了简便的设计计算模型和求解算法.

矩形通道内气膜出流对内换热的影响规律

丁水汀, 侯晓静, 徐国强, 邓宏武

2007, 33(04): 418-421.

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摘要:
研究对象为矩形通道,包括2个直肋和9个气膜孔,主要研究气膜的出流比、开孔率对通道内换热的影响,温度场的测量采用了热色液晶测温技术.实验发现气膜出流对换热有强化作用,气膜孔对通道平均换热影响也与其在肋间的位置有关,其中肋后孔的影响最大.在不同的雷诺数下,开一个气膜孔时,出流比在6%~8%之间通道壁面内换热效果最好,低雷诺数下增强换热的效果显著;研究孔边的换热规律发现,在孔下游换热明显增强,从孔边到下游5倍孔直径处,强化换热比在1.1倍以上;此外还研究了开孔率对增强换热的影响规律.

基于动态逆的BTT导弹自动驾驶仪设计

张艳, 段朝阳, 张平, 陈宗基

2007, 33(04): 422-426.

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摘要:
针对BTT(Bank-To-Turn)导弹的复杂非线性特性和冲压发动机带来的飞行姿态限制,在其自动驾驶仪设计问题上,指出了直接应用动态逆方法存在非最小相位特性,提出了基于动态逆的双阶段设计方法:第一阶段采用动态逆方法设计内环控制器实现攻角、侧滑角和滚转角的跟踪;第二阶段分别基于神经网络和动态逆构造攻角和滚转角速度指令生成器,实现外环对法向加速度、侧滑角和滚转角的良好跟踪效果.六自由度数学仿真验证了该方法的三通道的解耦控制能力和鲁棒性,为BTT导弹自动驾驶仪设计提供了一个可行的方案.

一类不确定非完整运动学系统的鲁棒镇定

李传峰, 王朝立

2007, 33(04): 427-430.

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摘要:
确定非完整运动学系统的镇定问题已有许多研究,然而当实际系统几何参数未知,特别是控制系统考虑不校准视觉测量时,运动学系统是不确定的.研究针对一类典型的不确定非完整运动学系统,即非完整移动机器人的鲁棒镇定问题.通过对质心和几何中心不重合情况下两轮独立驱动移动机器人镇定问题的研究,得到了以两独立驱动轮速度为控制输入的机器人运动学模型.对于车轮半径和两驱动轮之间距离参数已知情况下提出了光滑的时变镇定律,并针对这两个参数未知时,给出了鲁棒控制律设计方法.对这两类控制律下的闭环系统分别给出了严格的渐近稳定性证明.这类设计方法对于研究一般的不确定非完整运动学系统的镇定问题具有一定的启发意义.仿真试验验证了提出方法的有效性.

直升机桨叶混沌振动控制

梁廷伟, 王祁

2007, 33(04): 431-434.

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在直升机旋翼桨叶动平衡试验中,桨叶挥舞模型可表述为带周期激扰的Duffing型振动方程.对控制桨叶挥舞的混沌振动问题,提出了用改变Duffing模型激扰项的方法来抑制系统的混沌振动状态.在Duffing模型中耦合3倍周期的振动激扰,用解析的Melnikov方法分别分析了Duffing模型在单倍周期激扰信号、3倍周期激扰信号或者在两种激扰信号共同作用下振动方程的混沌阈值区间,并根据不同的激扰信号对桨叶挥舞振动模型进行了仿真试验.结果证明在引入3倍周期的耦合激扰项后,系统混沌振动的区间范围大大减小了.

基于虚拟现实Stewart平台遥操作系统

王志峰, 王占林, 付永领, 吴强

2007, 33(04): 435-439.

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针对基于虚拟现实的遥操作Stewart平台设计了虚拟系统.介绍了虚拟系统的驱动算法的原理.该算法首先建立合适的坐标系,通过一系列的空间坐标变换,解决了平台和6根杆的运动一致问题.采用基于L-M(Levenberg-Marquardt)算法的BP(Backpropagation Algorithm)神经网络来解决平台位置正解的问题,经过检验,证明该网络具有很好的泛化性能.采用了层次化的包围盒技术,每个节点建立轴向包围盒,来解决虚拟环境中的虚拟模型的碰撞检测问题.设计了一种简单的控制策略来解决大时延的稳定性问题.在机器人本地控制器的设计中采用离散化的微分跟踪器来保证机器人本地控制的稳定性和良好的动态性能,最后通过试验验证了本系统的有效性.

基于免疫抗体编码机理的卫星图像云探测

郑红, 曹琼, 韩宇

2007, 33(04): 440-444.

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摘要:
针对卫星遥感图像中云与下垫面的复杂性和多样性,提出了一种新的在复杂背景下常用目标图像描述方法.通过类比生物免疫抗体特异性与其构成单元氨基酸性质的相关性,得到目标图像的免疫基元集合形式及其分类方法.借鉴生物免疫抗体编码顺序中氨基酸结合能量最小原则,统计分析出训练样本的免疫基元亲和度计算公式,实现了目标图像描述的有限多特征优化组合.对于云检测问题,最终提出云的免疫抗体编码方法,定义了云的免疫亲和度计算公式,并成功构建了云免疫抗体.经200幅IKONOS卫星图像测试,验证了该方法在识别率和运行时间效率方面的有效性.

新的航空图像道路检测与跟踪算法

李书晓, 常红星

2007, 33(04): 445-449.

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摘要:
介绍了一种新的面向智能无人机应用的道路检测与跟踪算法.首先从电子道路地图中得到标示道路初始区域的合成图像,然后利用光学图像的距离变换图像、合成图像的边缘图像等信息把道路检测问题表述为一最优化问题,最后利用迭代算法解此问题得到路面区域.道路跟踪利用前一帧检测结果的预测值初始化其对应的优化问题.实验证明该方法具有较高的稳定性和适应能力.

影响图对策在多机协同空战中的应用

钟麟, 佟明安, 钟卫

2007, 33(04): 450-453.

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摘要:
为了解决不确定环境下空战机动决策问题,将影响图和对策论引入到多机协同空战中,提出了协同影响图对策模型.首先确定群机空战转化为多个小编队作战的原则,然后在协同的思想下把多对多空战模型转化为多个一对一空战模型,最后在不确定环境下,运用影响图对策理论解决一对一空战.针对影响图对策模型计算量大的问题,采用移动平均控制法进行求解.空战仿真结果表明该模型的有效性.

一种鲁棒的室外移动机器人定位方法

宗光华, 邓鲁华, 王巍

2007, 33(04): 454-458.

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摘要:
以Pioneer3-AT型室外轮式移动机器人为平台,采用码盘、陀螺仪、电子罗盘和GPS对机器人进行定位,设计了一种新型的联合卡尔曼滤波器,以逐级滤波的方式融合多传感器信息.首先将里程计和陀螺仪相融合,然后将融合后的定位信息与电子罗盘相融合,最后与载波相位差分GPS(RTK-GPS)相融合.该滤波器可以补偿传感器的累积误差,消除输出波动,实现机器人较高精度的定位.城市环境下RTK-GPS经常因为建筑物的遮挡而失去差分状态,定位精度不稳定,滤波器根据RTK-GPS定位精度的不同状态,选取不同的系统量测噪声协方差矩阵,使算法可以自动适应RTK-GPS传感器定位精度的变化,因此定位方法具有鲁棒性.实验结果表明,机器人可以稳定地实现0.4m的定位精度.

可修产品的步进应力加速寿命试验统计分析

李晓阳, 姜同敏, 李梅珺

2007, 33(04): 459-462.

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摘要:
为了通过可修产品在步进应力加速寿命试验中产生的故障数据,评估可修产品的寿命和可靠性指标,基于产品在两个不同应力水平下的累积故障强度函数相等的原则,提出了可修系统步进应力加速寿命试验的时间折合公式.通过反复迭代,可修系统在步进应力加速寿命试验过程中产生的故障数据可以折合到相同试验条件下.在产品进行最小修复的假设下,采用引入位置参数的三参数Weibull过程结合Peck加速模型对试验过程进行拟合.通过使用该模型对折合后的数据进行处理,外推得到了可修产品在正常应力条件下的寿命和可靠性指标.使用剩余分布抽样方法进行计算机仿真,验证本文方法的正确性.结果证明该模型和方法不仅在参数估计方面比传统的模型有更高的精度,而且还可以应用到可靠性增长试验的数据评估中.

车身逆向设计中点云多视拼合技术

周煜, 杜发荣, 高峰, 曲巍崴

2007, 33(04): 463-466.

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摘要:
针对整车车身点云空间尺寸较大,数据量庞大,还原精度要求高等特点,提出基于骨架点的点云拼合算法,算法的基本思想是构造整车模型的骨架点和分块点云的mark点,由全等三角形法则搜索骨架点与mark点的映射关系,应用加速迭代的改进ICP(Iterative Closest Point)算法拼合整车点云.某厂轻卡整车点云的拼合实例证明,该算法拼合精度高,运算速度快,是拼合整车点云行之有效的方法.

基于语义的仿真网格模型资源发现技术

侯宝存, 李伯虎, 柴旭东

2007, 33(04): 467-471.

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摘要:
针对现有网格资源管理中间件缺乏对仿真模型资源语义层次的描述和发现匹配这一问题,引入本体概念,定义了仿真模型描述本体,实现了对仿真模型的语义描述;提出了基于本体推理的仿真模型语义匹配算法,将仿真模型语义匹配的量化程度映射到了上的连续值域,并且支持仿真模型输入/输出的组合匹配;将研究结果应用于仿真网格的仿真模型匹配发现服务的实现中,通过典型的应用实例,有效地验证了提出的仿真模型描述本体和语义匹配算法.

UML状态图的形式化建模及其分析

姚淑珍, 金茂忠

2007, 33(04): 472-476.

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摘要:
为解决状态图的建模问题,特别是带有复合状态的层次化状态图的建模问题,分析了UML状态图的结构特点和语义特征,构造了层次化着色Petri网HCPN.将复合状态的Petri网子网结构划分成输入/输出端口、状态迁移部分和历史状态部分.其中输入/输出端口分别用于完成子网进入弧的解析和离开的弧的汇总,状态迁移部分完成状态机子网内部状态变换,历史状态部分通过"记忆单元",完成复合状态的"记忆恢复"和"记忆刷新".基于所构造的HCPN结构,总结了状态图复合状态转入/转出迁移的语义和约束规则,阐述了复合状态的Petri网子网的相应描述方法和分析技术.最后针对状态图的安全性要求详细论述了历史状态完备性判定原则、父子层一致性判定原则和状态可达性判定原则的HCPN语义表示.研究成果对进一步开发自动化分析验证工具,优化复杂系统设计方案,提高软件质量具有重要的指导意义.

结构方程模型的预测建模方法

王惠文, 张瑛

2007, 33(04): 477-480.

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摘要:
提出一种结构方程模型的动态预测建模方法,从而可以在无须未来样本数据的情况下,预测系统要素之间未来的因果关系。采用矩阵谱分解,将协方差矩阵唯一分解为特征值矩阵和特征向量矩阵乘积的形式.分别应用经典的线性回归方法和高维群点主轴旋转预测方法对特征值矩阵和特征向量矩阵建立预测模型,提出一种协方差矩阵的后推预测算法.采用极大似然法,迭代估计未来结构方程模型的各种参数.仿真实验例示了该方法的主要计算步骤.计算结果显示,利用本模型得到的拟合值精度较高,预测模型真实可信,表明这种方法可以用于分析和预测结构方程模型.

基于JUnit和元模型的模型存储测试设计与实现

黄陇, 郭玉福, 吴际, 金茂忠

2007, 33(04): 481-485.

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摘要:
在模型驱动测试中,针对测试模型的存储测试问题,提出了单元素、单个测试元模型、组合测试元模型等测试覆盖准则,并通过实例化的方法生成了测试用例,讨论了测试结果的判定方法.在Eclipse平台上,借助于JUnit框架实现了模型存储测试.通过分析不同数量级的测试用例对执行效率的影响以及不同测试覆盖准则和相应的JUnit测试代码规模之间的关系,为测试元模型的设计与存储提供了实践指导,并表明JUnit框架可以用于基于元模型的测试.提出了一个基于JUnit和元模型的自动测试框架——JMetamodel,可以用于模型存储以及模型转换的测试.

基于云模型的全局最优化算法

张光卫, 康建初, 李鹤松, 李德毅

2007, 33(04): 486-490.

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摘要:
基于云模型在定性概念与其定量数值表示之间转换过程中的优良特性,结合遗传算法的基本思想,提出一种自适应高精度快速随机搜索算法,并将之运用到函数寻优中.在定性知识的指导下该算法能够自适应控制搜索空间的范围,较好地避免了传统遗传算法易陷入局部最优解和选择压力过大造成的早熟收敛等问题.算法易于实现,不存在遗传算法中的编码问题.试验结果表明该算法具有精度高、收敛速度快等优点.在众多优化问题上有广泛的应用前景.

IEEE-1394b互连网络的可靠性建模

段靖远, 张春熹, 史洁琴

2007, 33(04): 491-494.

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摘要:
对于IEEE-1394b互连的可靠性计算问题,从IEEE-1394b的拓扑结构出发,提出了基于任务的系统可靠性分析方法,建立了IEEE-1394b互连系统的可靠性模型,并给出了系统可靠度矩阵的定义.针对IEEE-1394b协议的特性,提出了IEEE-1394b互连系统的互连矩阵定义.对IEEE-1394b互连系统在航电系统的典型应用进行建模分析,给出其任务路径集和单一路径失效概率,得到了任务路径的可靠度.通过分析中继端口单元对任务路径的影响,得到了中继端口单元对于IEEE-1394b互连可靠性影响最大的结论.

二级进位跳跃加法器的优化方块分配

崔晓平, 王成华

2007, 33(04): 495-499.

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摘要:
提出了一种新的获得二级进位跳跃加法器优化方块分配的算法.根据该算法,在确定最坏路径延时的前提下,首先获得该延时下加法器最大的优化方块尺寸,然后确定任意位二级进位跳跃加法器的优化方块尺寸.优化方块分配的进位跳跃加法器可以缩短关键路径的延时.给出了加法器门级延时、复杂度的分析,分析结果显示,通过优化方块分配,可以以较少的额外门电路获得快速的进位跳跃加法器.该加法器已用PSPICE 仿真工具进行了功能验证和仿真.PSPICE 仿真分析表明,所提出的二级优化方块分配进位跳跃加法器的速度优于等尺寸二级进位跳跃加法器.

多元线性回归的预测建模方法

王惠文, 孟洁

2007, 33(04): 500-504.

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摘要:
根据历史的样本数据,建立多元线性回归的预测模型;从而在不需要未来样本数据的情况下,预测未来时刻多元线性回归模型中的回归参数,以及主要的模型精度评估指标.对多元线性回归模型参数的预测,转化为对其变量集合的增广矩阵的叉积阵的预测.对叉积阵进行谱分解,利用高维群点主轴旋转的预测建模方法,通过Givens变换得到特征向量矩阵的转角值,对自由取值的转角以及特征值建立预测模型.仿真实验例示了该方法的主要计算步骤;计算结果显示,利用本模型得到的拟合值精度较高,预测值真实可信.最终计算结果和实验结果吻合较好,表明这种方法可以用于分析和预测众多领域中因变量对自变量的回归关系问题.