Скачиваний:
12
Добавлен:
13.06.2022
Размер:
1.7 Mб
Скачать

71 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

Если предположить, что математическое ожидание коэффициента

m

0 (т.е.

 

a

 

 

 

 

j

 

a

 

истинное его значение равно нулю), то условие незначимости коэффициента

j

 

имеет вид:

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

 

a j

 

 

t таблfe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Se C jj

 

 

Для значимых коэффициентов, раскрывая неравенство, получим следующий доверительный интервал:

ˆ

Se

 

табл

ma j

ˆ

Se

 

табл

 

a j

C jj t fe

a j

C jj t fe

 

Это означает, что вместо оценки коэффициентов регрессии a j можно пользоваться их крайними значениями. Это в свою очередь приведёт к различным величинам в уравнении:

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

72 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

m

yˆ aˆ j j x

j1

Врезультате на графике вместо одной кривой, полученной по оценочным

значениям коэффициентов регрессии, получается три: одна - минимальных значений a j , вторая – максимальных значений a j и третья – сплошная, для оценочных значений коэффициентов регрессии:

y

a

m in

 

ˆ

 

a

 

a

m ax

 

x

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

73Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

4.5.1.Процедура исключения незначимых коэффициентов

регрессии

Незначимые коэффициенты следует исключать из уравнения регрессии. Однако

так как матрица

C

в общем случае недиагональная, и коэффициенты

статически зависимы, то после исключения одного коэффициента необходимо пересчитать оставшиеся и рассчитать сумму квадратов остаточной дисперсии. Если она не ухудшилась (не стала больше), то исключение было правомочным. В противном случае исключение было неправомочным.

В случае незначимости нескольких коэффициентов всегда исключается только один (т.к. существует статистическая зависимость коэффициентов), причём тот, для которого отношение

j

Se C jj

является наименьшим.

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

74 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

Остальные коэффициенты пересчитываются, и, как указывалось выше,

определяется

SS

R .

 

Исключение незначимых коэффициентов по одному производится до тех пор, пока остаточная сумма квадратов не ухудшается.

В случае незначимости нескольких коэффициентов в активном эксперименте из-

за диагональности матрицы

C

можно одновременно исключать все

незначимые коэффициенты.

 

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

75Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

4.6.Проверка адекватности уравнения регрессии - математической модели. (Выполнение третьего этапа регрессионного анализа).

В результате успешного решения задачи идентификации (параметрической и структурной) должна получиться адекватная математическая модель (ММ).

Под адекватностью ММ понимается:

1.Качественное и количественное соответствие поведения ММ и объекта моделирования.

2.Выполнение этого соответствия как при одном наборе режимных параметров (адекватность состояния), так и при различных наборах режимных параметров (адекватность поведения).

3.Возможность интерполяции и экстраполяции свойств реального объекта с помощью ММ.

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

76Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

4.6.1.Оценка адекватности уравнения регрессии

Отношение дисперсии адекватности к дисперсии воспроизводимости

 

 

 

S

 

2

F

расч

 

ad

 

 

 

 

 

 

 

S

2

 

 

 

e

 

 

 

 

 

используется для статистической оценки адекватности уравнения регрессии. Для этой цели применяются таблицы F – распределения Фишера при доверительной вероятности β (0,9; 0,95; 0,99) и двух числах степеней свободы – дисперсии

адекватности ( fad ) и дисперсии воспроизводимости (

f

e ).

 

При использовании статистического распределения Фишера всегда рассматривается отношение большей дисперсии (в данном случае -

меньшей (в данном случае -

S

2

).

e

 

Sad2 ) к

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

77 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

Это отношение равно F и для адекватной модели её рассчитанное значение должно быть не больше стандартного (табличного) значения распределения Фишера:

F

расч

F

табл

 

 

 

 

 

 

 

 

f

ad

, f

 

 

 

 

 

e

 

В противном случае модель считается неадекватной.

Если нет параллельных опытов, то либо сравнивают для моделей остаточные дисперсии

 

 

 

n

y y

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

i

i

 

S

 

 

 

 

 

 

 

2

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

n

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

либо сравнивают эту величину с оценкой разброса опытных данных относительно среднего значения

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

78 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

 

 

 

 

 

 

n

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

ср.

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- дисперсией среднего:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi

ср.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

 

 

SS

 

S

2

 

i 1

 

 

 

 

 

 

ср.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср.

 

 

 

n 1

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как последняя дисперсия больше

рассматривают отношение

S

2

к

ср.

вид:

 

 

 

 

 

 

S

2

 

R

 

 

S

2

 

R

 

 

 

, то для критерия Фишера и условие адекватности будет иметь

Sср2

табл

 

 

F fср., fR

S

2

R

 

 

 

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

79Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

4.6.2.Качественное и количественное соответствие свойств ММ и

объекта моделирования

Качественное соответствие – это когда тенденции изменения переменных в реальном объекте и ММ совпадают.

При оценке количественного критерия соответствия следует использовать аппарат статистического (в нашем случае – регрессионного) анализа.

Получаемый в результате количественный критерий соответствия не должен компенсировать качественное несоответствие.

Строго говоря, при анализе количественного критерия соответствия должны сравниваться:

y

 

- экспериментальные значения случайной величины

ij

 

j – ом параллельном опыте i – го эксперимента

yij , полученные в

с mi

- математическим ожиданием рассчитанной по модели величины

выходной переменной

ˆ

для значений входных переменных xi в i – ом

yi

эксперименте.

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

80 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП

Если также ввести среднее значение в i – ом эксперименте yi и рассчитанное

по ММ (уравнению регрессии) это же значение i , полученное при тех же

 

x

 

y

 

величинах входных переменных

i , что и в эксперименте, дающем

i , то

 

 

 

будет справедливо:

 

 

 

 

y

эксп

m

 

 

y

эксп

y

эксп

y

эксп

y y

m

 

 

 

 

yˆ

 

 

 

 

 

 

ˆ

 

ˆ

 

 

 

yˆ

 

ij

 

 

ij

 

i

 

i

 

i

 

i

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

S

2

 

 

 

2

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sad

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

Оценкой первых разностей будет дисперсия воспроизводимости характеризует ошибку экспериментов.

S 2 e

, которая

 

S

2

Оценкой вторых разностей будет дисперсия адекватности

ad , которая

 

характеризует ошибку уравнения (модели) в сравнении с экспериментальными величинами yi (если нет параллельных опытов в каждой экспериментальной точке – это не среднее значение, а просто измеренная величина).

РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра информатики и компьютерного моделирования

Соседние файлы в папке Лекции ХТП