Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1627.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.43 Mб
Скачать

~

R R0

 

 

R R0

 

 

R R0

 

 

R R0

 

 

 

1

 

1

 

 

 

2

 

2

 

 

3

3

 

 

4

4

 

 

 

y 94 8,2

 

 

 

 

10,1

 

 

 

 

8,6

 

 

7

 

 

,

 

(4.55)

R

 

 

 

R

 

 

 

R

 

R

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

где R0 – основные уровни (номиналы) сопротивлений;

R

– их ин-

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

тервалы варьирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя числовые значения R0

и R

 

в уравнение (4.55), по-

лучим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

5

R1 33,7 10

5

R2 860 10

5

R3

7 10

5

R4

, (4.56)

y 80,7 1640 10

 

 

 

 

 

 

 

 

или в общем виде

 

~

 

a1R1

a2R2 a3R3

a4R4.

 

 

 

(4.57)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y a0

 

 

 

Впоследнем уравнении a-коэффициенты в отличие от

b-коэффициентов уравнения (4.54) являются размерными величинами

(Ом-1).

циент усиления оказывают сопротивления ИR , R . Практический ин-

Из уравнения (4.57) видно, что наибольшее влияние на коэффи-

1 3

терес представляют относительные коэффициенты влияния или чувствительности коэффициента усиления к изменению сопротивлений R1, R2, R3 , R4, которые вычисляются по формуле

 

~

 

 

R

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

u 1,2,3,4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

u

 

u

R0

 

 

 

 

 

 

(4.58)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y0

 

Ru0

 

 

~ Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y0

B1

 

 

 

B2

 

 

 

B3

 

 

 

B4

 

 

Для рассматриваемого примера

 

 

 

 

 

2;

 

 

 

 

 

1. По

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнению модели можно

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сследовать параметрическую надежность

и строить допуск наивыходнойбпараметр – коэффициент усиления по напряжению. Эмп р ческая модель больше соответствует реальной действительности, но выводы на основе такой модели справедливы

только в областиСэксперимента, задаваемой интервалами варьирования факторов.

4.5.Планы второго порядка

Вэтом случае требуется, чтобы каждый фактор варьировался не

менее чем на трёх уровнях. В этом случае полный факторный эксперимент содержит слишком большое количество опытов, равное 3к. В связи с этим осуществление ПФЭ для планов второго порядка не только сложно, но и нецелесообразно.

Сократить число опытов можно, воспользовавшись так называемым композиционным или последовательным планом, разработанным Боксом и Уилсоном. Так, при двух факторах модель функции

84

отклика второго порядка представляет собой поверхность в виде цилиндра, конуса, эллипса и т.д., описываемую в общем виде уравнением

~

2

2

(4.59)

y

b0 b1X1 b2 X2 b11X1

b22 X2 b12 X1X2.

Для определения такой поверхности необходимо располагать

координатами не менее трёх её точек, т.е. факторы Х1 и Х2

должны

варьироваться не менее чем на трёх уровнях. Поэтому план эксперимента не может состоять из 4 опытов ПФЭ 22, располагающихся в вершинах квадрата, как для модели первого порядка. К ним должны быть добавлены опыты 5-8, расположенные на осях х1 и х2 с коорди-

натами ;α ±(0( ,)0)α±; и обязательно опыт 9 в центре квадрата, чтобы по любому направлению располагались три точки, определяющие

1)добавить 2k звёздныхАточекД, расположенныхИ на координатных осях факторного пространства;

2)провести n0 опытовбпри значениях факторов в центре плана. -и

3

7

4

3

4

 

+1

 

 

 

5

α

9

6

5

9 - 13

6

 

-1

α

С+1

х1

α

 

х1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-1

2

1

2

8

 

 

 

 

8

Рис. 4.5. Планы второго порядка при k=2: а – ортогональный; б – ротатабельный

85

При k факторах общее число опытов в матрице композиционного плана составит

n 2k 2k n0 при k 5, n 2k 1 2k n0 при k 5.

При этом величина звёздного плеча и число опытов в центре плана n0 зависит от выбранного вида композиционного плана (табл. 4.19).

Таблица 4.19

Композиционный план для k=2 и n0=1

Номер опыта

 

 

X0

 

X1

 

 

X2

 

 

 

X1X2

 

 

 

X12

 

X22

yi

Ядро плана

1

 

+1

 

-1

 

-1

 

 

 

+1

 

 

 

+1

 

+1

y1

 

2

 

+1

 

+1

 

-1

 

 

 

-1

 

 

 

+1

 

+1

y2

 

3

 

+1

 

-1

 

+1

 

 

 

 

И

 

+1

 

8

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

+1

 

y3

 

4

 

+1

 

+1

 

+1

 

 

 

+1

 

 

 

+1

 

+1

y4

Звёздные

5

 

+1

 

 

0

 

 

Д

α2

 

0

y5

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

точки

6

 

+1

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

α2

 

0

y6

 

7

 

+1

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

α2

y7

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

+1

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

α2

y

 

Центр плана

9

 

+1

 

0

 

0

 

 

 

0

 

 

 

0

 

0

y9

 

 

 

 

4.5.1. Ортогональные планы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В общем видеплан, представленный втаблице, неортогонален, т.к.

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

б0, X 2ji Xui2

0,

 

 

j u.

 

 

(4.60)

 

X

0i X 2ji

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Привести этот план к ортогональному можно, вводя новые пе-

ременные (преобразуя квадратичные эффекты)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X 2ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X /ji

X 2ji

 

i 1

 

X 2ji

 

 

2j ,

 

 

 

(4.61)

 

 

 

 

 

X

 

 

 

при этом

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X0i X /ji

X

2ji

X

2j

0.

 

 

 

(4.62)

 

 

 

 

i 1

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда уравнение регрессии будет записано как

 

 

 

 

 

~

 

/

 

k

 

 

k

bju X j Xu

 

 

k

/

/

 

(4.63)

 

y

b0 bj X j

bjjxj .

 

 

 

 

 

j 1

 

 

j,u 1

 

 

 

 

 

 

 

 

j 1

 

 

 

 

Значения звёздных плеч в ортогональных планах второго порядка и число опытов в центре плана приведены в табл. 4.20.

86

Таблица 4.20

Значения звёздных плеч в ортогональных планах второго порядка

Число опытов в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звёздное плечо α при различном числе факторов k

центре плана n0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 2

 

 

 

 

 

k = 3

 

 

 

 

k = 4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,000

 

 

 

 

 

1,215

 

 

 

 

1,414

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,077

 

 

 

 

 

1,285

 

 

 

 

1,471

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,148

 

 

 

 

 

1,353

 

 

 

 

1,546

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,214

 

 

 

 

 

1,414

 

 

 

 

1,606

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,267

 

 

 

 

 

1,471

 

 

 

 

1,664

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,320

 

 

 

 

 

1,525

 

 

 

 

1,718

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,369

 

 

 

 

 

1,575

 

 

 

 

1,772

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,414

 

 

 

 

 

1,623

 

 

 

 

1,819

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,454

 

 

 

 

 

1,668

 

 

 

 

1,868

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,498

 

 

 

 

 

 

И

 

1,913

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,711

 

 

 

 

Матрица планирования для ортогонального плана второго по-

рядка представлена табл. 4.21.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ортогональный план второго порядка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер опыта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Факторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результат

 

 

 

 

 

 

 

 

X0

 

 

 

 

 

 

 

б

 

ДX1X2

 

X1/

 

 

X2/

 

yi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X1

X2

 

 

 

 

 

Ядро плана

 

 

 

1

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

-1

-1

 

 

 

+1

 

 

 

 

+1/3

 

+1/3

 

y1

 

 

 

 

2

 

+1

и

-1

 

 

 

-1

 

 

 

 

+1/3

 

+1/3

 

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

-1

+1

 

 

 

-1

 

 

 

 

+1/3

 

+1/3

 

y3

 

 

 

 

4

 

С

 

+1

+1

 

 

 

+1

 

 

 

 

+1/3

 

+1/3

 

y4

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звёздные

 

 

 

5

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

α =+1

0

 

 

 

0

 

 

 

 

+1/3

 

-2/3

 

y5

точки

 

 

 

6

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

α =-1

0

 

 

 

0

 

 

 

 

+1/3

 

-2/3

 

y6

 

 

 

 

7

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

0

α =+1

 

 

0

 

 

 

 

-2/3

 

+1/3

 

y7

 

 

 

 

8

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

0

α =-1

 

 

0

 

 

 

 

-2/3

 

+1/3

 

y8

Центр плана

 

 

 

9

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

0

 

 

 

 

-2/3

 

-2/3

 

y9

Коэффициенты уравнения (4.63) определяют по формулам

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

ji

i

 

 

 

 

 

 

 

 

x/

i

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

j 1

 

 

 

 

 

 

b/

 

 

j 1

ij

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x/

ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(xjixui)yi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

ju

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

b b/

 

b/

x

2

,

(4.64)

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

)2

 

 

 

0

 

0

 

 

 

jj

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

ji

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ui

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

87

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]