3. Основы планирования научно-исследовательскогоэксперимента

1. Основные понятия . Предпланирование эксперимента

Эксперимент– система операций, воздействий и (или) наблю- дений, направленных на получение информации об объекте при ис- следовательских испытаниях [8].

Различают следующие виды экспериментов: классический, ак- тивный, произвольный и пассивный.

Классическийэксперимент – однофакторный эксперимент, в процессе которого в определенных пределах изменяют лишь один фактор, а другие постоянные.

Активныйэксперимент – многофакторный эксперимент, в кото- ром уровни фактора для каждого опыта заданы исследователем.

Произвольныйэксперимент – эксперимент, в котором уровень фактора для каждого опыта задают произвольно.

Пассивныйэксперимент – эксперимент, при котором уровни факторов в каждом опыте исследователь регистрирует, но не задает.

План эксперимента– совокупность данных, определяющих число, условие и порядок проведения опытов.

В настоящее время для получения наиболее полной информации все больше развитие получает активно-пассивный эксперимент, в ко- тором наряду с изменением управляемых факторов регистрируют не- управляемые факторы.

Решение задач идентификации и оптимизации с помощью мето- дов планирования последовательно проходитчерез неформализован-ные(постановка задачи, выбор объекта исследования и т.д.) иформа-лизованные(оценка коэффициентов регрессионной модели, проверка

статистических гипотез и т.д.) этапы.

Неформализованные этапы являютсяпредпланированиемэкс- перимента.Предпланирование эксперимента– одна из наиболее от- ветственных частей процесса экспериментального исследования сложного объекта, основная цель которого – выбор откликов, управ- ляемых и независимых факторов, области экспериментирования. Пер- вый шаг –постановка задач эксперимента(рис. 3.1) [9].

Рис. 3.1. Схема предпланирования эксперимента

Постановка задач исследований

Чем определенней поставлена задача, тем эффективнее ее реше- ние. Задача сформулирована, если в ней определены причины поста-

новки задачи и представлены идеи ее разрешения.

Выбор объекта исследований

На основе постановки задачи выбирается объект исследования. Это обусловлено тем, что одна и та же задача может быть решена раз- ными путями. Например, одна и та же задача повышения мощности двигателя может быть решена двумя способами: 1) увеличением рабо- чего объема двигателя; 2) разработкой и применением турбонаддува.

Сбор априорной информации

В качествеаприорнойинформации используют результаты предыдущих исследований, литературные источники, патентные све- дения. Если объект исследуется впервые, или априорной информации недостаточно, проводят предварительные эксперименты.

Анализ и обобщение фактов

При анализе и обобщении фактов отвечают на следующие во- просы:

1. каковы теоретические взгляды на решение поставленнойзадачи;

2. какие рабочие гипотезы характерны для аналогичных исследо- ваний; достоинства и недостатки предыдущихработ;

3. общие совпадающие выводы в предыдущих исследованияхи каковы противоречия вних;

4. что можно использовать в исследованиях из методик смежных областей;

5. какие переменные были приняты в качестве факторов, а какие – откликов;

6. пределы варьированияфакторов;

7. какого вида математические модели были ранееиспользованы;

8. метрологическаяобеспеченность.