 
        
        книги из ГПНТБ / Маршак, М. И. Теория технологической статистики
.pdf(см . таблицу ) I .
Исследовались корреляционные зависимости прочности бетона марки М-300 от факторов производственного процес
са.
Было проведено ЬОО наблюдении на протяжении двух пе риодов: Первый период - июнь, июль, август, сентябрь, второй период - октябрь, ноябрь, декабрь.
Введем обозначения:
X j -модуль крупности песка;
Хд - процентное содержание примесей в бетонной
смеси;
Х^ - процентное содержание воды в бетонной смеси;
Х5 - процентное содержание крупногозаполнителя;
Х^ - процентное содержание песка;
^ 7 - процентное содержание цемента;
Xj^ - цементно-водное отношение;
У3 -прочность бетона нормального хранения.
Проверим устойчивость параметров следующего корреля ционного уравнения:
z r j ( x , , Л3, х 6 , XlV) ■
Для проверки устойчивости этого уравнения по двум пе риодам (группам) определим соотношение ( 4 .3 ) , вычисления
| приведены в табл. 4 | .2 , из которых следует, что полученные | 
| данные превосходят | табличные F o ,9 s . Следовательно, нуле | 
вая гипотеза о равенстве коэффициентов регрессии по полу ченным группам отвергается, то есть для каждого из рас
| смотренных периодов | выявлены различные | корреляционные | |
| I .H .В.Смирнов, И.В.Дунин-Барковский. | Курс теории вероят | ||
| ностей и математической статистики | для | технических при | |
| ложений. М .,"Наука", | 1 9 6 5 ,(приложение). | 
 | |
98
Таблица 4 .1
Система множественных регрессионных уравнений прочности бетона (норм.хранен^от факторов про
| 
 | изводственного | процесса по группам и по | выборке | ||||||
| 
 | 
 | в | целом | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Номеоа | : | 1Вилы оегсессионннх | уравнений | 
 | |||||
| по | : | Параметры | 
 | регрессионного уравнения | |||||
| IpyilllC | : | 
 | |||||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | ®о | : а 2 | 
 | : | а з | : | : | а14 | |
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | а 6 | |||
| I | 208,44 | 7 | ,6 8 | 
 | -1 3 | ,2 5 | - 1 ,4 9 | 102,34 | |
| П | -1 6 0 ,8 3 | 7,22 | 
 | 3 | ,9 8 | 1 | 2 , 2 2 | 92,68 | |
| По выбор | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| ке в це | - 2 ,5 7 | 
 | 7 | ,6 2 | 
 | 3 ,3 8 | 45,59 | ||
| лом | 479,41 | 
 | 
 | ||||||
Таблица 4 .2
Дисперсионный анализ для проверки гипотезы о равенстве коэффициентов регрессии для множественных корреляци
онных уравнений
Вид корреляционного •Сумма квадратов ; Сумма квадратов уравнения : отклонений по : отклонений при
.группам : нулевой гипотезе
| 
 | 1 | т | ; /?Л : | F У | 
| Уз= | ’Х14'/ 121 075,9 | 93 867,9 196,813,1 | 4,8 | |
| Таблинное значение | Р .99 = 3 ,1 1 | 
99
зависимости прочности бетона нормального хранения от факторов производственного процесса.
Из рассмотренного примера можно сделать следующий вывод: при построении корреляционных зависимостей проч ности бетона от факторов производственного процесса для данной смеси необходимо брать промежуток времени не бо
| лее | трех | месяцев / в | июле проведено | 
 | наименьшее количе | ||||
| ство | наблюдений/. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| Наряду с выбором интервала стационарности производст | |||||||||
| венного процесса нужно определить необходимое количест | |||||||||
| во наблюдений для построения регрессионных уравнений на | |||||||||
| этом | интервале. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | Объем выборки | П | для оценки параметров множествен | ||||||
| ной регрессии на указанном временном интервале определя | |||||||||
| ется | оледующим образом. | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| Пусть | ( j = cl0 | а , х , + -а г лг | .. | а ,р х .р | /4.4/ | ||||
| уравнение | регрессии. | Тогда объем выборки | а | можно оп | |||||
| ределить | из соотношения1. | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | /4.5/. | 
| Здесь | р | - | вероятность / например, | р | =0,95/, с ко | ||||
| торой выполняется | соотношение | 
 | 
 | 
 | 
 | ||||
| 
 | -значение показателя качества, полученное в результа | ||||||||
| та эксперимента; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||
| ^ | -значение показателя качества, вычисленное из соот | ||||||||
| ношения /4.4/; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| А - | величина, | зависящая от диапазона изменения переменных | |||||||
| X j,X g ,.•• ^р1! | от | коэффициентов регрессии; | 
 | 
 | |||||
I.Кулик Б.Т.Алгоритмизация объектов управления.Киев, Паукова думка", 1968..латушевский В .В . Определение не обходимого объема эксперимента в задаче регрессионного
анализа.То.Сибирского физ.-тмн. института при Томском у н -т е ,4 ? Д оы ск,1965.
100
Сэ -среднее квадратическое отклонение показателя ка
| чества у . | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| Практически значение | П | можно оценить | на основании | ||
| некоторого предварительного эксперимента по выборке | |||||
| объема | Я , | . Из эксперимента | определяются | б? и А . | |
| Параметр | А | определяется | из | соотношения | 
 | 
Л л, (t-p) Д*,
А= — ,
где П, -объем предварительной выборки.
П -среднее значение ^ .
Подставляя найденное значение А в /4.5/ И задаваясь
А, получим приближенную оценку необход-iMDro числа на
| блюдений. | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | и случае, когда величину | 
 | 
 | ^ | можно считать | 
| распределенной нормально, | Л | 
 | можно найти из соотно | ||
| шения | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | ха-ёа А | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | П г | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | £ г | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| где | 2 Ф ( Х ) ~ Р | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | Ф ( Х ) | 
 | я | c i t | 
 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | ||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
Оценки d> и А обычно определяются на основе
предварительного эксперимента.
Обновление выявленной зависимости при получении новой
.•тчормации можно осуществлять следующим образом.
101
Пусть имеются наблюдения за ходом производственного процесса
| о У(о)-, | х .(о), х *(о ), х3 ( о), . | , Хр(о) | 
| У. 0 ; | Х. р), Хг( 0 > | ■ --‘ t p l*) | 
| ■Г). у (п); х ,(п), Хг(п), | хд(п), . . . , Хр(п) | /4,6/ | |||
| Здесь | /1 - | порядковй | номер полученных данных. | 
 | |
| Используя метод наименьших квадратов, по этим данным | |||||
| нашли зависимость: | 
 | 
 | 
 | ||
| у - a 0 f а ,х ,+ - а &х г + ■ ■ •^ о - р х р | 
 | ||||
| Если в процессе работы получено | новое п + ■/ | наблюде | |||
| ние | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| n+l) | y(n + i)l Xt[nn), | Xzl” * 1) , - ■ ■, Xp[n + 0 , | |||
| тогда | результаты первого наблюдения | 
 | 
 | ||
| о ) у (о) > | Х ,(о ) , | , х Р ( о ) | 
 | ||
| отбрасываются и приписываются результаты п + / | наблюде | ||||
| ния и вновь обрабатывается весь массив даншдх. | 
 | ||||
| Коррекцию модели можно производить и после | накопления | ||||
| некоторого нового массива данных /например, К | новых наблю | ||||
| дений/. Тогда отбрасываются результаты первых | К наблюде | ||||
| ний' и приписываются результаты К | новых наблюдений и | ||||
| вновь обрабатывается весь массив данных. | 
 | ||||
| Коррекцию следует выбирать, учитывая особенности изу | |||||
| чаемого процесса, и в | общем случае | оптимальный цикл указать | |||
| трудно. | 
 | 
 | 
 | 
 | |
102
Рассмотрим результаты исследования производствен ного процесса приготовления бетона марки М-300.Изуча лась зависимость прочности бетона нормального хранения
| /У„/ от ряда факторов | производственного процесса. | |||
| Факторы характеризуют процентное содержание состава | ||||
| ляющих: воды в бетонной смеси | - Х4 ; | 
 | 
 | |
| крупного заполнителя | “х 5? | 
 | 
 | |
| песка | 
 | - х 6 ; | 
 | 
 | 
| цемента | 
 | “ Хг7 » | 
 | 
 | 
| В первую группу вошло 150 | наблюдений, которые про | |||
| водились в июле, августе, сентябре 196)9 года. | 
 | |||
| Группы составлялись таким образом: | 
 | 
 | ||
| а/ исключались первые 50 наблюдений, т .е . | наблюдения | |||
| первого месяца; | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| б/ вводились 50 наблюдений, соответствующие периоду | ||||
| следующего месяца. | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| Но каждой труппе получены линейные регрессионные урав | ||||
| нения, множественные коэффициенты корреляции | £ | /табл, | ||
| 4 .4/ , средние значения | и показатели вариации | признаков | ||
| по каждой группе / табл. 4.3/ , | 
 | 
 | 
 | |
| Рассмотрев данные | табл, 4 .3 | , 4 .4 можно | сделать вы | |
вод об изменении параметров в корреляционных уравнениях по неизвестному занону. Применение дисперсионного анали за подтверждает этот вывод.
!1ри осуществлении адаптации методом скользящего ин тервала следует исключить первые /например, пятьдесят/ наблюдений и вводить наблюдения, соответствующие следующе му периоду /результаты адаптации представлены в табл.
4.4/ .
При получении новых наблюдений необходимо пересчиты вать полученные зависимости, а это приводит к решению системы нормальных уравнений, что, в свою очередь, тре бует накопления в памяти машины, как правило, большого массива информации. Поэтому целесообразно применять ите-
105
| ративные методы, позволяющие на каждом | П | шаге | исчис | ||
| лять значения элементов | обратной матрицы | in | + i) | ||
| и искомых коэффициентов | регрессии | а . | ( n + i ) | 
 | по вы | 
| численным значениям С у | in ), с ц (п ), | Xi ( n + f), | у/лу-yj. | ||
Таким образом, требуется запоминание в машине лишь эле
| ментов обратной матрицы, полученной по | результатам а- | |||||||||
| наблюдений | 
 | коэффициентов | регрессии, на ос | |||||||
| нове | тех же | /г -наблюдений | и результатов | нового | наблюде | |||||
| ния | X o(n + i), | . . | Х р ( п и ), у ( п * | i). | 
 | 
 | ||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | Таблица | 4 .3 . | ||
| 
 | Средние | значение йакториальных А | 
 | / и | результа | |||||
| 
 | тивного | А / | признаков, | показатели | вариации | по | ||||
| 
 | группам для бетона марки М-500 | 
 | 
 | 
 | 
 | |||||
| Наименование | : | I группа | :: | II | группа | : | HI | группа | ||
| показателей | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| 
 | X* | 
 | 9 ,8 5 | 
 | 
 | 9,80 | 
 | 
 | 9,48 | |
| 
 | 
 | 
 | 0 ,4 3 | 
 | 
 | 0 ,4 5 | 
 | 
 | 0,70 | |
| Vx„ | 
 | 4,41 | •. | 4 ,5 4 | 
 | 
 | 7,38 | |||
| Xs | 
 | 41,60 | . | 41,13 | 
 | 41,05 | ||||
| 6х5 | 
 | 0 ,9 5 | 
 | 
 | 1 , 0 2 | 
 | 
 | 1,08 | ||
| V* 5 | 
 | 2 ,2 8 | 
 | 
 | 2 ,4 8 | 
 | 
 | 2 ,6 3 | ||
| Xt, | 
 | 27,65 | 
 | 30,24 | 
 | 28,39 | ||||
| 
 | 6xt | 
 | 0 ,8 3 | 
 | 
 | 5,02 | 
 | 
 | 0 ,5 9 | |
| 
 | 
 | 
 | 2,98 | 
 | 16,61 | 
 | 
 | 2,08 | ||
| 
 | X , | 
 | 1.9,31 | 
 | 19,38 | 
 | 19,26 | |||
| 
 | Vx, | 
 | 0,46 | 
 | 
 | 0,40 | 
 | 
 | 0 ,5 8 | |
| 
 | 
 | 2,40 | 
 | 
 | 2,07 | 
 | 
 | 3,01 | ||
| 
 | 
 | 
 | 369,55 | 
 | 378,72 | 
 | 397,27 | |||
| В силу ./того значительно сокращается объем вычислений | ||||||||||
| и экономятся | элементы запоминающего устройства | по ср аж е | ||||||||
нию с непосредственным решением системы нормальных урав нений ,
104
Таблипа 4 .4
Множественные корреляционные уравнения прочности
бетона марки М-300 нормального хранения /У/ от факторов производственного процесса
| - Гру ------ | ,------------------ ---------------- — | ------ | —-- ----- ■ | ||||
| Параметры корреляционных уравнении______ Нйножест- | |||||||
| пгти | • | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | тасит-гй | 
| ППЫ | : a 0 | : a4 | : a 5 | : a 6 | : an | 
 | .венный | 
| 
 | 
 | •коэффи- | |||||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | :циент | 
| 
 | 
 | • | • | 
 | 
 | 
 | .корреля- | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | •ции | 
| I | 133,40 | - 1 ,3 4 | - 0 ,3 4 | 4,90 | 12,24 | 0 ,6 1 | |
| П | 643,28 | -1 4 ,1 2 | - 8 ,0 9 | 2 ,5 6 | 6 | ,6 5 | 0 ,6 7 | 
| Ш 718,68 | -3 1 ,5 0 | - 6 ,1 8 | 5,58 | 3 | ,7 6 | 0 ,6 2 | |
Б ряде' работ* приводится соотношение, позволяющее пересчитать параметры регрессионной модели при получении
нового t\ * 1 наблюдения. Расчеты осуществляются следующим образом.
Пусть по результатам наблюдений /4.6/ за ходом произ водственного' процесса определится зависимость вида
| U=• | + | а,Л, f а-г Хг. + • • ■ * CLpXp- | |||
| Отметим,что если необходимо вычислить зависимость вида | |||||
| 1.Керекеснер | li,II. .Чеховой Ю, II, Алгоритм построения нелиней | ||||
| ной статистической модели оложного производственного про | |||||
| цесса. -"Автоматика" , 1064, И2; | Кулик В.Т,Цифровое модели | ||||
| рование сложных систем. Изд-но | Киевского университета,1964) | ||||
| Joencjvist^. | (L M ethod J o e | CatjzolciHnjj Changes is) Re.gte.sst.on | |||
| Coejjc.cien.ts | u n d | J n e e t s e | tV a .tti.ces C a t e s p e n d e n g -to | ||
| C hcm aes | Lr\ the | Seta o j d v c ic lo it t O a.ta.,-Skand.M ucizLetidskZ ." | |||
I95% fo-4,3I9-S& b.
105
| - С2*о + CkfXt Q-& ♦ | C LpX p > | 
то следует положить в приведенных ниже итеративных со отношениях
X' (°) - 1 , Хо [*) - i, ■ • •, Хр (Г>)~ /.
Система нормальных уравнений, составленная по резуль татам наблюдений в матричной форме, имеет следующий вид:
| 
 | хтх л =хту, | /4.7/ | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | |
| где | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| Х,(0) | Xi(o) | Л з М . . | • | • Хр(о) | \ | 
| х .(д | **(<) | X3('l) . . | • | хр | 
 | 
| х,[ п) | Хг(п) | h i") | 
 | Хр(п) | / | 
| А8* \ | 
 | г | а. | \ | 
 | 
| а , | 
 | р<> | 
 | 
 | |
| 
 | У= | 
 | 
 | 
 | |
| О р | 
 | Г | ) | 
 | 
 | 
Хг транспонированная матрица.
Чтобы не решать систему нормальных уравнений заново, при получении нового наблюдения за ходом производственного про цесса целесообразно использовать соотношеш* 17
106
н г
| . | . | 2 Г | C Lj in)- Х1(пн)-2И c u t ”) | ■Xj ( П+j ) | (V -8 ) | |
| C L jln + < )-C y(n )- | ^ | 1 | \ lL | ^ ------- - | ||
| 
 | 
 | 
 | I + } _ | x U * * 1) ■* j ( n + 0 | 
 | |
| 
 | 
 | 
 | L = C | j - O | 
 | 
 | 
| , („ „ ) , g , W . £ | 4 ‘i W t ^ - t ^ W ' * | ( „ ) | |
| ‘ | ' | / +Z t c . ^ n ) . x U x 4 ) - J f j l « 4 ) | 
 | 
| здесь | C t,j | элементы обратной матрицы С_ f А | А / | |||
| 
 | (5 .i. | коэффициенты регрессии. | 
 | 
 | 
 | |
| Ути соотношения дают возможность на каждом | п + 1 | |||||
| шаге | исчислять | значения элементов | обратной | матрицы | ||
| [п*-/J | и искомых коэффициентов регрессии | 
 | 
 | |||
| по* значениям | С Lj [ п ) > Q -^[n) , | вычисленным на | ||||
| основании | а | наблюдений, и результатам | П + 1 наблю | |||
| дения | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| п * i) | y i n | 1-1) , | Х с ( п ч ) , Х , ( п * /), | Х г(п -н), | . . . , | Xp(n+i)., | 
в результате чего значительно уменьшается объем вычисле ний по сравнению с непосредственным решением системы нор мальных уравнений.
Отметим, что часто ранние наблюдения за ходом произ водственного процесса теряют свою ценность, поскольку
107
