From f5799e7962f53d5829b239dbf2d231501f9f9ef0 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: ChuXun <70203584+ChuXunYu@users.noreply.github.com> Date: Fri, 30 Jan 2026 18:03:41 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E6=A8=A1=E5=9E=8B=E5=A2=9E=E5=8A=A0=E5=BE=AE?= =?UTF-8?q?=E8=B0=83?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- A题/分析/框架1/模型微调.md | 172 ++++++++++++++++++++++++++++ A题/分析/框架1/评价.md | 225 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 2 files changed, 397 insertions(+) create mode 100644 A题/分析/框架1/模型微调.md create mode 100644 A题/分析/框架1/评价.md diff --git a/A题/分析/框架1/模型微调.md b/A题/分析/框架1/模型微调.md new file mode 100644 index 0000000..36fa819 --- /dev/null +++ b/A题/分析/框架1/模型微调.md @@ -0,0 +1,172 @@ +收到,这三条都属于**“只加护栏/更物理、更像手机真实策略”**的微调,而且不会推倒你现有的 ODE+CPL 主体。下面我把它们**以论文可直接替换/增补的形式**接到你现有框架里(符号尽量不新增、必要新增也给清晰定义),并说明对停机判据、数值实现与叙事的影响。 + +--- + +## 微调 1:OCV 在低 SOC 的奇异点保护(数值与物理双赢) + +你当前 OCV: +[ +V_{\mathrm{oc}}(z)=E_0-K\Big(\frac{1}{z}-1\Big)+A e^{-B(1-z)} . +] +由于 (\frac{1}{z}) 项在 (z\to 0) 发散,容易在数值上导致电压“假爆炸”,也不符合现实:BMS/PMIC 在低电量会进入不可用区(reserve/hidden capacity)。 + +**微调做法(最小侵入):**仅在 OCV 计算中用有效 SOC +[ +z_{\mathrm{eff}}(t)=\max{z(t),,z_{\min}},\qquad z_{\min}\in(0,1)\ \text{小常数(如 }0.02\text{)}. +] +然后替换为 +[ +V_{\mathrm{oc}}(z);\Rightarrow;V_{\mathrm{oc}}(z_{\mathrm{eff}})=E_0-K\Big(\frac{1}{z_{\mathrm{eff}}}-1\Big)+A e^{-B(1-z_{\mathrm{eff}})} . +] + +**论文解释建议(很“评委友好”):** + +* (z_{\min}) 表示“BMS 低电量不可用区/安全余量”,手机在接近 0% 时并非线性可用;该处理避免非物理奇异点并提高仿真稳定性。 +* 你原本的停机判据里已有 (z(t)\le 0) 或 (V_{\text{term}}\le V_{\text{cut}}),因此这只是 **OCV 计算护栏**,不会改变“耗尽/关机”的定义,只避免计算发散。 + +--- + +## 微调 2:热源项把“极化热”写成严格非负(更物理、也更不容易被挑刺) + +你当前热方程: +[ +\dot T_b=\frac{1}{C_{\mathrm{th}}}\Big(I^2R_0+Iv_p-hA(T_b-T_a)\Big). +] +其中 (Iv_p) 在符号约定下可能出现“负热/能量口径争议”。更稳妥的写法是把 RC 支路的耗散写成电阻耗散: + +[ +\boxed{ +\dot T_b=\frac{1}{C_{\mathrm{th}}}\Big(I^2R_0+\frac{v_p^2}{R_1}-hA(T_b-T_a)\Big) +} +] +理由:极化支路电流 (i_1=v_p/R_1),耗散功率 (i_1^2R_1=v_p^2/R_1\ge 0),与能量守恒口径一致。 + +**与现有 (v_p) 动力学兼容:** +你已写 +[ +\dot v_p=\frac{I}{C_1}-\frac{v_p}{R_1C_1}, +] +这是标准一阶极化支路形式,因此热源替换不需要新增状态或改 ODE 结构。 + +**数值层面好处:** + +* 热源非负,避免某些步长/噪声下 (Iv_p) 造成温度异常下降,从而间接影响 (R_0(T_b,S)) 和 (Q_{\mathrm{eff}}(T_b,S)) 的反馈稳定性。 + +--- + +## 微调 3:加入“电流上限/降频限功率”策略(把 OS/PMIC 行为机制化接入) + +你现在的 CPL 闭环在低压时会推高电流,这对手机来说确实偏“最坏情况”:真实系统会触发 PMIC 限流或 OS 降频(降低 (P_{\text{tot}})),从而避免过流/过热/掉电。 + +这里给两种**等价且都很轻量**的实现方式。你可以二选一(我更推荐 A:限流,因为实现最直接,也更像 PMIC)。 + +--- + +### 3A. 限流版本:(I=\min(I_{\mathrm{CPL}},I_{\max}(T_b))) + +先保持你原本 CPL 二次解为候选电流: +[ +I_{\mathrm{CPL}}=\frac{V_{\mathrm{oc}}(z_{\mathrm{eff}})-v_p-\sqrt{\Delta}}{2R_0},\quad +\Delta=(V_{\mathrm{oc}}(z_{\mathrm{eff}})-v_p)^2-4R_0P_{\mathrm{tot}}. +] + +然后加入温度相关的电流上限(降频/限流阈值可随温度收紧): +[ +\boxed{ +I(t)=\min\Big(I_{\mathrm{CPL}}(t),, I_{\max}(T_b(t))\Big) +} +] +给一个极简、连续、可微的上限函数(避免硬折线带来的数值不光滑): +[ +I_{\max}(T_b)=I_{\max,0},\Big[1-\rho_T,(T_b-T_{\mathrm{ref}})\Big]*+, +\qquad \rho_T\ge 0. +] +(如果你不想引入 (\rho_T),也可用分段常数:(T_b) 超过阈值后 (I*{\max}) 下降。) + +**关键叙事点(务必写清):** + +* 当 (I_{\mathrm{CPL}}\le I_{\max}):系统处于“恒功率供电”区,等同原模型。 +* 当 (I_{\mathrm{CPL}}> I_{\max}):进入“限流/降频”区,手机**不能维持原功率**,此时实际终端功率变为 + [ + P_{\mathrm{del}}(t)=V_{\mathrm{term}}(t),I(t)\le P_{\mathrm{tot}}(t), + ] + 表现为**性能降级**(但续航/温度可能更安全)。 + +> 这一步在“建议/策略”部分会非常加分:你能定量说明“在高温/低电压时系统主动降低峰值功耗,以延长可用时间并避免 (\Delta<0) 崩溃”。 + +--- + +### 3B. 限功率版本:限制 (P_{\mathrm{tot}})(等价但更“系统级”) + +定义可供功率上限(可随温度下降): +[ +P_{\mathrm{cap}}(T_b)=P_0,[1-\rho_P(T_b-T_{\mathrm{ref}})]*+, +] +并采用 +[ +\boxed{ +P*{\mathrm{tot}}^{\ast}(t)=\min\big(P_{\mathrm{tot}}(t),,P_{\mathrm{cap}}(T_b(t))\big) +} +] +然后在 CPL 方程里用 (P_{\mathrm{tot}}^{\ast}) 替代 (P_{\mathrm{tot}}) 计算 (\Delta) 与 (I)。 + +这更像 OS/调度器“限功耗预算”的抽象;缺点是你需要在文中解释“哪些组件被降级”,但写建议时也很顺。 + +--- + +## 对停机判据 (\mathrm{TTE}) 的一致性处理(重要) + +你原定义: +[ +\mathrm{TTE}=\inf{t>0:\ V_{\mathrm{term}}(t)\le V_{\mathrm{cut}}\ \text{or}\ z(t)\le0\ \text{or}\ \Delta(t)\le0}. +] + +引入限流/限功率后,建议把 (\Delta\le 0) 的解释精确化: + +* **若采用限流/限功率策略**,系统在很多情况下会通过降级使 (\Delta) 不再触发(因为等效功率需求被压住,或电流被压住)。 +* 因此更物理的做法是: + + * 仍保留 (V_{\mathrm{term}}\le V_{\mathrm{cut}})、(z\le 0) 作为关机判据; + * 对 (\Delta) 的“不可行”仅在**仍要求维持原 (P_{\mathrm{tot}})**时作为崩溃条件。 + * 如果你选 3A(限流),那 (\Delta) 仍用来计算 (I_{\mathrm{CPL}})(若 (\Delta<0),说明就算不限流也无法维持恒功率,属于电压坍塌风险);但限流可能让系统继续运行(降级运行)。此时可以把“(\Delta\le 0)”从 TTE 条件移到“发生电压坍塌风险事件”的统计里(作为附加指标),而 TTE 仍以 (V_{\text{cut}}) 和 (z) 定义。 + +一个简单、O奖写法很稳的“双指标”表述: + +* **运行终止(TTE)**: + [ + \mathrm{TTE}=\inf{t>0:\ V_{\mathrm{term}}(t)\le V_{\mathrm{cut}}\ \text{or}\ z(t)\le0}. + ] +* **坍塌风险时刻(可选报告)**: + [ + t_{\Delta}=\inf{t>0:\ \Delta(t)\le 0}, + ] + 并在结果里比较“有/无限流策略”下 (t_\Delta) 是否被推迟或消除。 + +这样叙事上非常自然:**策略的价值**就是减少坍塌风险、延长可用时间或至少延缓掉电。 + +--- + +## 数值实现层面的最小改动(保持你 H 节结构) + +你 H 节“RK4 + 每子步嵌套代数求 (I)”仍成立,只需在每次求电流时加入两行护栏: + +**每个子步:** + +1. 用 (z_{\mathrm{eff}}=\max(z,z_{\min})) 计算 (V_{\mathrm{oc}})。 +2. 计算 (I_{\mathrm{CPL}})(需 (\Delta\ge 0))。 +3. 施加限流(或限功率)得到最终 (I)。 +4. 用更新后的热源 (I^2R_0+v_p^2/R_1)。 + +为了数值更平滑(避免 (\min) 的不可导点引起细小振荡),你也可以用“软最小”近似,但这不是必须;O 奖论文一般写硬 (\min) 就够了。 + +--- + +## 你这三条微调对“论文得分点”的直接加成(写作方向) + +* **(1) 低 SOC 奇异点保护**:评委一眼看出你考虑了 BMS reserve 与数值稳定,属于“成熟工程模型”。 +* **(2) 极化热非负**:能量口径更严谨,避免被质疑“为什么会负发热”。 +* **(3) 限流/降频**:把“系统建议/用户策略”从口号变成模型机制;你后面做随机使用 + MC 分布时,限流会显著改变 TTE 左尾(最差情况),这一点特别好写。 + +--- + +如果你愿意,我可以把上述三条整理成论文里一个小节的标准写法(例如 **“Model Refinements for Robustness and Device-Level Control”**),并把**更新后的关键方程块**(OCV、热方程、CPL+限流闭环、停机判据)按你前文的编号风格直接排好,确保能无缝粘贴进正文。 diff --git a/A题/分析/框架1/评价.md b/A题/分析/框架1/评价.md new file mode 100644 index 0000000..a73cc26 --- /dev/null +++ b/A题/分析/框架1/评价.md @@ -0,0 +1,225 @@ +好,我先把 **A 题的“冲 O 全流程”补全**,标出你现有“模型建立”应该放在哪一步;然后我会**体检你这份模型**(优点/风险点/可做的微调);最后给你一套 **A 题 Prompt Pack(分步骤、可并行、多模型对比、文献回灌优化)**。 + +--- + +## 1) A题冲O全流程(含:你模型建立应插入的位置) + +A 题硬要求是:必须是**显式连续时间模型(ODE/系统方程)**,数据只能“支持与校验”,不能用离散回归/黑箱替代。 +并且要做:TTE预测、误差/不确定性、敏感性、建议(用户+OS)、讨论优缺点与扩展。 + +### 全流程(建议按这个当论文生产流水线) + +**Step 0|统一“符号/单位/边界”规范** + +* 电流方向、SOC范围、温度单位(K/°C)、功率单位(W)、容量(Ah)等统一。 + +**Step 1|读题→评分点对齐(任务拆解)** + +* 把题面4条要求拆成“必须交付的图/表/结论”。 + +**Step 2|数据计划(哪怕不用真实数据也要能验证)** + +* 选择:自采数据(电量% vs 时间、亮度、屏幕点亮、网络强度等)或公开规格+文献范围;明确用于“标定哪些参数、验证哪些曲线”。 + +**Step 3|模型建立(你已经完成的部分,放这里)✅** + +* 连续时间 SOC 动态 + 负载功率映射 + 电压/内阻/温度/记忆效应闭环。 + +**Step 4|参数化与可识别性(“哪些能拟合、哪些只能给范围”)** + +* 建“参数表”:来源类型(规格/文献/实验拟合/自设范围)+ 合理区间。 + +**Step 5|数值求解与稳定性验证** + +* 步长选择、收敛性、停机判据(Vcut/Δ<0 等)。 + +**Step 6|情景库(Scenario Bank)** + +* 低/中/高负载;好/差信号;冷/热环境;“短时爆发+尾耗”;不同初始电量。 + +**Step 7|验证与可信度(闭环)** + +* 能量守恒量级检查、曲线形状合理性、与简单基线模型对照。 + +**Step 8|敏感性+不确定性** + +* 哪些因素最伤续航?哪些几乎不影响?(要给排序和量化幅度) + +**Step 9|建议输出(用户+OS策略)** + +* 把敏感性结果翻译成“最划算动作 Top-k + 何时触发 + 代价/副作用”。 + +**Step 10|写作包装(Summary Sheet + 结论图表 + 局限与扩展 + AI报告)** + +* 一页Summary写“模型一句话+三条发现+三条建议+一条创新”。 + +--- + +## 2) 你现有模型体检(很好用,O奖友好)+ 可做的“微调” + +你这份模型已经是非常标准、甚至偏“强”的 O 奖主线: + +* 状态向量包含 **SOC z、极化记忆 v_p、热状态 T_b、SOH S、网络尾耗 w** +* 负载功率把亮度/CPU/网络拆开,并引入信号质量惩罚与尾耗状态 +* SOC/极化/热/老化都是连续 ODE +* 用 **CPL(恒功率负载)闭环**求电流,且有 **Δ(t) 可行性/崩溃条件**解释“突然掉电关机” +* R0、Qeff 对温度与SOH耦合,能解释冷天/老化掉电 +* 数值解法与停机判据也写好了 + +### 我建议的 3 个“只微调、不推倒重来”的改进 + +1. **OCV 公式的低 SOC 奇异点保护** + 你用的 modified Shepherd 含 (1/z) 项 ,数值上 z→0 会炸。 + **微调**:用 (z_\text{eff}=\max(z,z_{\min}))(比如 0.02)替代 z 进入 OCV;并在论文里解释“BMS 低电量不可用区”。 + +2. **热模型的“极化热”写成非负更稳** + 你现在热源写 (I^2R_0 + I v_p) 。为了避免符号/能量口径争议,建议改成 + [ + \dot T_b=\frac{1}{C_{th}}\Big(I^2R_0+\frac{v_p^2}{R_1}-hA(T_b-T_a)\Big), + ] + 其中 (v_p^2/R_1) 是极化支路电阻耗散,更“物理上不容易被挑刺”。(不改也能用,但这个改法更保险。) + +3. **加入一个很轻量的“电流上限/降频策略”**(会很加分) + 手机在低电压/高温会降频限功率,你现在的 CPL 会在低压时推高电流 。 + **微调**:加一个饱和 + [ + I=\min(I_\text{CPL}, I_\text{max}(T_b)) + ] + 或等价地限制 (P_{\text{tot}})(OS/PMIC 限功率)。这能把“用户建议/OS策略”自然接到模型里,写建议时非常顺。 + +--- + +## 3) A题 Prompt Pack(你已建好模型 → 用提示词完成后半程并做对照/优化) + +> 下面每一步都是“可直接复制给任意大模型”的提示词。 +> 你可以并行跑:Step 2(多模型备选)/Step 4(参数标定)/Step 8(敏感性)/Step 9(建议与信)然后 Step 10 汇总统一。 + +### Prompt 0|统一角色与硬约束(每次开新会话先贴) + +**提示词:** +你是 MCM O 奖级数学建模专家。必须满足: + +* 明确给出连续时间模型(ODE/系统),不能用离散回归/黑箱代替。 +* 必须输出:符号表、单位检查、假设清单、参数表(来源/范围/可识别性)、验证与不确定性、敏感性、建议(用户+OS)、局限与扩展。 +* 写作语言中文,保留必要英文术语。 + 现在开始处理 2026 MCM A 题:Modeling Smartphone Battery Drain。 + +--- + +### Prompt 1|读题拆解 + 评分点对齐 + +**提示词:** +请把 A 题要求拆成:必须完成/加分项/常见失分点,并输出建议的论文目录(≤25页)。特别强调:连续时间模型要求、TTE预测与不确定性、敏感性与建议需要怎样呈现才像 O 奖论文。 + +--- + +### Prompt 2|基于“现有主模型”做审计(查漏补缺 + 备选模型库) + +**提示词:** +我已经有一套主模型(Thevenin ECM + SOC ODE + 极化记忆 + 热耦合 + SOH + 网络尾耗状态 + CPL闭环求电流)。 +请你: + +1. 用“题面四条要求”逐条对照审计:哪些已经覆盖?哪些需要补一段解释或补一个实验/图表? +2. 生成 3 套“备选模型”用于对照与敏感性: + + * 极简基线(只做 SOC + 线性功率) + * 中等复杂度(ECM但不做CPL,或不做热/尾耗) + * 强化版(加入限功率/降频控制或在线参数估计) + 对每套备选模型给:方程、优缺点、适用场景、用来对照主模型的目的。 + +--- + +### Prompt 3|把“主模型”写成论文级:符号表 + 方程链路 + 因果叙事 + +**提示词:** +请把主模型整理成“论文可直接粘贴”的形式: + +* 符号表(变量/单位/范围) +* 模块化方程:负载功率映射 → 电流闭环 → SOC/极化/热/老化 → 输出TTE +* 解释“为什么会出现不可预测”:输入波动 + CPL非线性 + 记忆状态 + 要求:每个方程后用一句话说明物理意义;并指出关键非线性来自哪里。 + +--- + +### Prompt 4|参数标定与数据方案(就算没数据也要能“可验证”) + +**提示词:** +请制定参数标定计划: + +1. 哪些参数必须来自文献/规格(给合理范围与量级) +2. 哪些参数可通过简单实验拟合(如电压脉冲估R0、弛豫估R1C1、不同信号强度拟合网络惩罚指数) +3. 如果完全拿不到实验数据,如何用“量级约束 + 合理性校验”避免拍脑袋 + 输出:参数表模板(参数/含义/单位/来源类型/建议范围/是否可识别/对TTE影响预期)。 + +--- + +### Prompt 5|情景库设计(覆盖题面:活动/环境/初始电量) + +**提示词:** +请设计一个“情景库”(至少 8 个场景),每个场景给出: + +* 初始SOC、环境温度、信号质量、亮度/CPU/网络/GPS的时间函数(可用分段平滑) +* 该场景的现实解释(如通勤地铁弱信号+导航、冬天户外拍照、游戏爆发+后台尾耗) +* 你预计的“电流/温度/Δ(t)接近崩溃”的行为特征 + 并说明这些场景如何覆盖题面要求的“不同条件下TTE差异与驱动因素”。 + +--- + +### Prompt 6|数值求解与稳定性(让评委相信你算得对) + +**提示词:** +请给出主模型的数值求解方案: + +* 采用何种积分(RK4/自适应)与步长选择依据 +* 每一步如何解CPL电流、如何处理Δ<0、Vcut、z下限 +* 给出至少 2 个数值自检:步长减半收敛、能量守恒量级检查 + 输出:伪代码 + 论文里该怎么写“数值可靠性”。 + +--- + +### Prompt 7|验证与“可信度闭环” + +**提示词:** +请给出 3 种验证/校验方式(不要求真实数据也能做): + +1. 能量预算校验(Wh 与平均功率推TTE量级) +2. 与极简基线模型对比(误差来源解释) +3. 极端情景合理性(冷/弱信号/低SOC时更易关机) + 要求:每种校验给出应展示的图表与读者能读出的结论句式。 + +--- + +### Prompt 8|敏感性 + 不确定性(冲 O 的关键) + +**提示词:** +请对主模型做敏感性与不确定性设计: + +* 局部敏感性(对亮度、CPU、网络、信号质量、温度、R0、Qeff等) +* 全局敏感性(用采样/蒙特卡洛/拉丁超立方) +* 输出“影响TTE Top-5 因素排序”,并说明哪些因素“出奇地影响很小” + 要求:给出建议图表清单(龙卷风图、贡献分解、置信区间带等)和一段可直接写进论文的解释模板。 + +--- + +### Prompt 9|把结果翻译成“用户建议 + OS策略”(要可执行) + +**提示词:** +基于敏感性结果,请输出: + +1. 用户侧 Top-7 节电动作(按“每单位牺牲换来的TTE提升”排序,例如降亮度、关5G/切WiFi、限制后台、避免弱信号高数据等) +2. OS侧策略:提出一个“触发条件→动作→预期收益→副作用”的规则表(例如当Δ接近0或Tb过高时限功率/降频/延迟后台同步) +3. 给出一段“为什么这些建议在模型里成立”的因果解释(对应方程链路)。 + +--- + +### Prompt 10|最终写作包装(Summary Sheet + 结论段落模板) + +**提示词:** +请生成三类可直接套用的写作模板: + +* 1页 Summary Sheet(问题、模型一句话、关键发现3条、建议3条、创新点2条) +* “模型假设与局限性”段落(避免被挑刺) +* “可推广性与扩展”段落(推广到其他便携设备/多循环老化预测) + 要求:所有结论必须能回指到模型变量或图表,不要口号式表达。 + +---