|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС» УЧЕБНО-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ |
Кафедра «Электроника, вычислительная техника и информационная безопасность»
О.А. Воронина
Планирование и проведение эксперимента при производстве электронно-вычислительных средств
Методические указания
по проведению практических занятий
Дисциплина – «Эксперимент, планирование, проведение, анализ»
Направление – 211000.68 «Конструирование и технология электронных средств»
Орел 2012
Содержание
Стр.
Введение 4
МОДУЛЬ 1 «МЕТОДОЛОГИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ» 5
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1 5
1.1 Экспериментальный анализ случайной величины 5
1.2 Проверка статистических гипотез 10
Результаты измерений, кОм 19
Результаты измерений, Ом 20
Таблица 1.3 – Номера партий для задач 1 – 7 21
Номер варианта 21
1.5 Контрольные вопросы 22
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2 23
2.1 Метод ранговой корреляции 23
2.4 Контрольные вопросы 30
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3 31
3.1 Однофакторный дисперсионный анализ 31
Y3=21, 19, 17 Y4=25, 27, 24 34
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4 41
4.1 Двухфакторный дисперсионный анализ 41
4.2 Трехфакторный дисперсионный анализ 43
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5 52
5. Методы насыщенных и сверхнасыщенных планов 52
I+ 57
I+ 58
МОДУЛЬ 2 «АКТИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ» 74
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6 74
6. ПОЛНЫЙ ФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 74
Рисунок 6.1 – Результаты пошагового варьирования фактора 76
Y3= f(x1= -1, x2= +1) Y4= f(x1= +1, x2= +1) 77
Таблица 6.1 – Матрица планирования ПФЭ типа 22 78
Вариант 1 91
Вариант 7 92
Вариант 13 93
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7 95
7.1 Дробный факторный эксперимент 95
Таблица 7.1 Матрица планирования ДФЭ типа 23-1 (X3б=X1бX2б) 96
Таблица 7.2 –Матрица планирования ДФЭ типа 23-1 (X3б= – X1бX2б) 97
Вариант 1 102
Вариант 3 102
Вариант 5 102
Вариант 7 102
Вариант 9 102
Вариант 11 103
Вариант 13 103
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 8 104
8 ЦЕНТРАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПЛАНЫ 104
Пример Построение ЦКП можно объяснить на примере с тремя независимыми переменными, соответствующими трем факторам X1, X2, X3. Предположим, что для нахождения линейной модели применен ПФЭ 23, экспериментальные точки которого находятся в вершинах куба (рисунок 5.1). В результате анализа экспериментальных данных установлено, что имитационная математическая модель в виде полинома 1-го порядка не адекватна исследуемому процессу. 105
8.1 Центральный композиционный ортогональный план (ЦКОП) 107
8.2 Центральный композиционный рототабельный план (ЦКРП) 112
Вариант 1 118
Вариант 7 119
Вариант 13 120
МОДУЛЬ 3 «ПАССИВНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ» 125
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №9 125
9.1 Метод регрессионного анализа 125
МОДУЛЬ 4 «МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ» 137
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 10 137
10.1 Методы оптимизации 137
K10 148
K9 148
K8 148
Литература 159
Приложение А 161
ν 167
Введение
Целью изучения дисциплины «Эксперимент, планирование, проведение, анализ» является освоение основных принципов построения математических моделей разрабатываемых объектов и технологических процессов, методов оптимизации их параметров, методов планирования и проведения активных и пассивных экспериментов, анализа результатов эксперимента.
Задачи курса:
- математическое моделирование разрабатываемых объектов или технологических процессов с целью оптимизации их параметров;
- организация модельных и натурных экспериментов.
В процессе освоения дисциплины у студентов формируются следующие профессиональные компетенции: ПК-19 «способность планировать и проводить эксперименты, обрабатывать и анализировать их результаты» , ПК-3 «способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения».
В результате освоения дисциплины и формирования профессиональных компетенций магистр должен:
- Знать : основы планирования, проведения и обработки результатов эксперимента, основы методов оценки результатов исследований, способы представления научно-технической информации;
- Уметь: правильно использовать достижения науки при постановке и проведении эксперимента в области проектирования, технологии и эксплуатации электронных средств, правильно классифицировать и находить научно-техническую информацию в области проектирования, технологии и эксплуатации электронных средств, правильно оформлять результаты исследований в области проектирования, технологии и эксплуатации электронных средств;
- Владеть: навыками планирования и проведения эксперимента, навыками применения современных программных средств, навыками анализа научной информации в своей предметной области знания, навыками работы в текстовых процессорах, электронных таблицах, базах данных, системах подготовки презентаций и современных прикладных программах.