- •Глава 7. Организация активного эксперимента (Планирование эксперимента)
- •7.1 Общие положения
- •X1, x2, …, xk – входные переменные – контролируемые и управляемые факторы, воздействующие на объект (играют роль причин);
- •7.2 Планирование и критерии оптимальности планов эксперимента
- •7.3 Факторный эксперимент. Планы первого порядка
- •7.3.1 Планирование полного факторного эксперимента (пфэ)
- •План-матрица пфэ 22
- •План-матрица пфэ 23
- •Полная план-матрица пфэ 23
- •7.3.2 Планирование дробного факторного эксперимента (дфэ)
- •План-матрица эксперимента 23-1
- •План-матрица эксперимента 23-1
- •7.3.3 Проверка свойств планов-матриц пфэ 2k и дфэ 2k-p
- •7.3.4 Проведение и обработка результатов факторного эксперимента. Рандомизация опытов
- •Проверка однородности дисперсий и воспроизводимости измерений. Определение ошибки опытов
- •Оценка коэффициентов регрессии, проверка их значимости
- •Xiu построчные значения фактора в I-том столбце плана-матрицы;
- •Проверка адекватности регрессионной модели
- •7.3.5 Пример планирования и обработки результатов факторного эксперимента
- •Интервал варьирования и уровни факторов
- •План-матрица и результаты эксперимента
- •В первом случае значения факторов переводим в кодированную форму:
- •Выполним расчеты, используя натуральные значения факторов. Обозначим выход продукта в процентах от массы исходного сырья буквой q.
- •7.3.6 Принятие решений по результатам факторного экспериментирования
- •7.4 Планы второго порядка
- •7.4.1 Принципы композиционного планирования
- •7.4.2 Центральные композиционные ортогональные планы второго порядка (цкоп) Для получения ортогональных планов второго порядка необходимо преобразовать столбцы квадратичных переменных и столбец x0:
- •Показатели цкоп
- •Формулы для расчетов коэффициентов регрессии и их дисперсий после реализации цкоп:
- •Значения для цкоп
- •План-матрица пфэ и его результаты
- •План-матрица и результаты пфэ 23
- •Данные для определения условий опытов в звездных точках
- •План-матрица цкоп и результаты опытов (вторая серия опытов)
- •Вспомогательная таблица для проверки адекватности уравнения регрессии
- •7.4.3 Центральные композиционные ротатабельные планы второго порядка (цкрп)
- •Показатели цкрп
- •Данные для расчета коэффициентов регрессии и их дисперсий при цкрп.
- •Уровни варьирования факторов.
- •План-матрица и результаты первой серии опытов (пфэ 23).
- •План-матрица цкрп результаты его реализации
- •7.5 Симметричные некомпозиционные квази-д-оптимальные планы Песочинского
- •Данные для расчета коэффициентов регрессии и их дисперсий.
- •Матрица симметричного квази-д-оптимального
- •7.6 Принятие решений по планам второго порядка
- •1. Нелинейная модель объекта исследования неадекватна
- •7.7 Вопросы для самоконтроля
Вспомогательная таблица для проверки адекватности уравнения регрессии
№ опыта |
Y |
|
|
|
1 |
25 |
24,926 |
0,074 |
0,005 |
2 |
29 |
28,926 |
0,074 |
0,005 |
3 |
21 |
20,926 |
0,074 |
0,005 |
4 |
21 |
20,926 |
0,074 |
0,005 |
5 |
27 |
26,926 |
0,074 |
0,005 |
6 |
31 |
30,926 |
0,074 |
0,005 |
7 |
27 |
26,926 |
0,074 |
0,005 |
8 |
27 |
26,926 |
0,074 |
0,005 |
9 |
19 |
19,282 |
0,282 |
0,080 |
10 |
22 |
21,712 |
0,288 |
0,083 |
11 |
27 |
26,913 |
0,087 |
0,008 |
12 |
22 |
22,053 |
0,053 |
0,003 |
13 |
24 |
24,120 |
0,120 |
0,014 |
14 |
29 |
28,980 |
0,020 |
0,000 |
15 |
22 |
21,826 |
0,174 |
0,030 |
|
|
= |
0,258 |
|
7.4.3 Центральные композиционные ротатабельные планы второго порядка (цкрп)
Бокс и Хантер в 1957 г. предложили ротатабельное планирование, при котором информация, содержащаяся в уравнении регрессии, равномерно распределена на сфере, т.е. можно построить план, обеспечивающий получение модели, предсказывающей значение отклика с одинаковой дисперсией во всех точках факторного пространства, находящихся на одинаковом расстоянии от центра. Особенно удобно применять ротатабельные планы в тех случаях, когда эксперимент проводится в области экстремума, но точные координаты экстремальной точки еще предстоит найти. Тогда ротатабельность обеспечивает равные возможности для поиска экстремума в разных направлениях. Кроме того, ротатабельные планы минимизируют систематическую ошибку, возникающую вследствие неадекватности функции отклика, когда полином второго порядка применяется для аппроксимации поверхности, являющейся на самом деле поверхностью третьего порядка.
Построение ротатабельных планов 2-го порядка – сложная математическая задача.
Величина звездного плеча рассчитывается по формулам:
(для ПФЭ), (7.41)
(для ДФЭ), (7.42)
Таблица 7.15