Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Статистическая обработка эксперимента в задачах...doc
Скачиваний:
68
Добавлен:
26.08.2019
Размер:
1.51 Mб
Скачать

2.10. Блок-схема алгоритма предварительной обработки экспериментальных данных

При больших объемах выборки N > 100 статистическая обра­ботка результатов эксперимента требует много времени и значи­тельных затрат ручного труда. При этом отнюдь не исключается вероятность возможных ошибок при отсеве грубых погрешностей, процессе группировки данных, расчете числовых характеристик и проверке статистических гипотез.

Это и предопределяет применение современной вычислительной техники при машинной обработке результатов эксперимента. Пред­почтительно для данных целей использовать персональные компью­теры, обладающие довольно высоким быстродействием и оснащенные дисплеем и принтером. Пользователь, непосредственно общаясь с компьютером через экран дисплея, может на отдельных этапах статистической обработки данных вмешаться в работу программы, скорректировать полученные результаты или предложить другой путь решения задачи.

Формализуем весь процесс статистической обработки, пред­ставим все этапы предварительной обработки экспериментальных: данных, рассмотренные выше, в виде блок-схемы алгоритма (рис .2.11).

Как правило, каждая программа начинается с ввода в ЭЦВМ доходной информации - блок 1, это весьма утомительная процедура, требующая повышенного внимания пользователя. Во втором блоке выполняется сортировка данных. Сортировка, во-первых, выстра­ивает все данные в возрастающей или убывающей последователь­ности и, во-вторых, дает возможность исследователю уже на этой предварительной стадии осуществить отброс явно грубых погрешностей.

Рис. 2.11. Блок-схема алгоритма предварительной обработки экспериментальных данных

Последней цели - отсеву грубых ошибок служит модуль, состоящий из блоков 3-6. В практике статистической обработки экспериментальных данных встречаются случаи, когда при анали­зе вариационного ряда тот или другой вариант по своему значе­нию резко выделяется ив всех других вариантов, т.е. является сомнительным (промахом, ошибкой). В таких случаях необходимо проверить правильность первичной записи и исправить ошибку. При невозможности проверки первичных документов следует про­верить, является ли данный вариант ошибкой (при измерениях, наблюдениях) и подлежит ли он исключению из вариационного ряда. Методика по принятию решения об отсеве грубых погрешно­стей подробно изложена в разделе 1.3 настоящего учебного по­собия.

После проведенного отсева грубых ошибок переходят к построе­нию интервального вариационного ряда. Расположив отдельные значения варианта б возрастающем или убывающем порядке и ука­зав, как часто каждый вариант встречается в данной совокуп­ности, получаем распределение признака, или вариационный ряд. Такой ряд представляет собой две строки, в одной из которых приводятся варианты, а в другой - частоты или частости.

Частоты (частости) относятся не к отдельному значению признака, как это бывает при дискретной вариации, а ко всему интервалу. Часто за значение интервала принимают его середину. Большое значение для наглядного представления вариационных рядов имеет их графическое изображение на экранах дисплея в виде полигона, гистограммы и кумулятивной кривой.

На оснований полученных данных, согласно методике, изло­женной в разделе 1.2, проводится расчет точечных статистичес­ких характеристик вариационного ряда: математического ожида­ния, дисперсии, среднего квадратического отклонения, коэффици­ента вариации, эксцесса, асимметрии.

Следует учитывать, что при построении интервального ва­риационного ряда важное значение имеет выбор ширины (числа интервалов) и начала (конца) интервала. При неудачном выборе границ интервалов график может показать несимметричное рас­пределение, хотя в действительности оно симметрично. Поэтому исследователь, проанализировав полученные результаты, должен принять решение - удовлетворен он результатом или необходимо скорректировать решение.

После предварительной статистической обработки результа­тов эксперимента переходят к следующему этапу - выбору гипо­тезы о принадлежности опытных данных определенному теорети­ческому распределению. Анализ вариационного ряда, его графи­ческого изображения, а также вычисленных основных параметров вариационного ряда дает материал для предварительного выбора, теоретического закона распределения вероятностей данного явле­ния. При определении вида теоретического распределения можно использовать свойства числовых характеристик: равенство пока­зателя эксцесса числу 3 для нормального распределения, равен­ство дисперсии и среднего значения для распределения Пуассона, равенство математического ожидания и среднего квадратического отклонения для показательного закона и др. Правильность сделанного выбора необходимо дополнительно проверить, т.е. решить проблему согласованности избранного или предполагае­мого закона теоретического распределения с имеющимся эмпири­ческим (статистическим) распределением - вариационным рядом. Степень близости эмпирического и теоретического распределе­ния оцениваются критериями согласия. Наиболее распространенными являются критерии Пирсона, Колмогорова и Романовского. На основе приведенной блок-схемы алгоритма на кафедре "Автомобильный транспорт" разработан пакет прикладных прог­рамм по первичной статистической обработке экспериментальных данных. Разработанный пакет является действенным инструмен­том в научно-исследовательской работе и находит широкое при­менение в курсовом и дипломном проектировании студентов.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Афанасьев Л.Л., Островский Н.Б., Цукерберг С.М. Единая транспортная система и автомобильные перевозки, - М.: Транспорт, 1984. - 330 с.

  2. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения. - М.: Транспорт, 1970. - 188 с.

  3. Вельможин А.В., Гудков В.А. Основы теории транспортных про­цессов и систем: Учеб. пособие/ ВолгПИ, - Волгоград, 1992. - 189 с.

  4. Вентцель Е.С, Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969. - 575 с.

  5. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Высшая школа, 1972, - 368 с.

  6. Завадский Ю.В. Решение задач автомобильного транспорта и дорожно-строительных машин с помощью регрессионно-корреля­ционного анализа. - М.: МАДИ, 1981. - 116 с.

  7. Завадский Ю.В. Статистическая обработка эксперимента в зада­чах автомобильного транспорта, - М.: МАДИ, 1982. - 136 с.

  8. Закс Л. Статистическое оценивание, - М.: Статистика, 1976. - 599 с.

  9. Кожин А.П. Математические методы в планировании и управлении грузовыми автомобильными перевозками. - М.: Высшая школа, 1979. - 304 с.

  10. Косолапов Г.М., Клепик Н.К., Мартинсон П.Н, Моделирование и расчет на ЭЦВМ динамики торможения автотранспортных средств: Учеб. пособие / ВолгПИ. - Волгоград, 1989. - 96 с.

  11. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. - М.: Высшая школа, 1982. - 224 с.

  12. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов экспери­мента. - М.: Наука, 1971. - 192 с.

Приложение

Таблица 1

Значения функции Гаусса φ(z) и функции Лапласа

Z

φ(z)

Ф(z)

Z

φ(z)

Ф(z)

0,0

0,3989

0,0000

1,4

0,1497

0,4192

0,1

0,3970

0,0398

1,5

0,1295

0,4332

0,2

0,3910

0,0793

1,6

0,1109

0,4452

0,3

0,3814

0,1179

1,7

0,0940

0,4554

0,4

0,3683

0,1554

1,8

0,0790

0,4641

0,5

0,3521

0,1915

1,9

0,0656

0,4713

0,6

0,3332

0,2257

2,0

0,0540

0,4772

0,7

0,3123

0,2580

2,1

0,0440

0,4821

0,8

0,2097

0,2881

2,2

0,0355

0,4861

0,9

0,2661

0,3159

2,3

0,0289

0,4893

1,0

0,2420

0,3413

2,4

0,0224

0,4918

1,1

0,2179

0,3643

2,5

0,0175

0,4938

1,2

0,1942

0,3849

2,6

0,0136

0,4953

1,3

0,1714

0,4032

2,7

0,0104

0,4965

Таблица II

Значение коэффициента доверия

ν

Вероятность γ

ν

Вероятность γ

0,90

0,95

0,99

0,90

0,95

0,99

1

6,31

12,71

63,66

16

1,75

2,12

2,92

2

2,92

4,30

9,92

18

1,73

2,10

2,88

3

2,35

3,10

5,84

20

1,73

2,09

2,85

4

2,13

2,78

4,60

22

1,72

2,07

2,82

5

2,02

2,57

4,03

24

1,71

2,06

2,80

6

1,94

2,45

3,71

26

1,71

2,06

2,78

7

1,90

2,37

3,50

28

1,70

2,05

2,76

8

1,86

2,31

3,36.

30

1,70

2,04

2,75

9

1,83

2,26

3,25

40

1,68

2,02

2,70

10

1,61

2,23

3,17

60

1,67

2,00

2,66

11

1,80

2,20

3,11

120

1,66

1,98

2,62

12

1,78

2,18

3,06

1,65

1,96

2,58

14

1,76

2,15

2,98

Таблица 01

Критические значения вероятностей критерия Колмогорова (левосторонняя критическая область)

λ

Р(λ)

λ

Р(λ)

λ

Р(λ)

0,0

1,0

0,7

0,711

1,4

0,040

0,1

1,0

0,8

0,544

1,5

0,022

0,2

1,0

0,2

0,393

1,6

0,012

0,3

1,0

1,0

0,270

1,7

0,006

0,4

0,977

1,1

0,178

1,8

0,003

0,5

0,964

1,2

0,112

1,9

0,002

0,6

0,864

1,3

0,068

2,0

0,001

Таблица IV

Критические границы отношения R/S

Объем

выборки

N

Нижние границы R/S

Верхние границы R/S

Вероятность ошибки

0,005

0,01

0,05

0,10

0,10

0,05

0,01

0,005

1

2

3

4

5

5

7

8

9

3

1,735

1,737

1,758

1,782

1,997

1,999

2,000

2,000

4

1,83

1,87

1,98

2,04

2,409

2,429

2,445

2,447

5

1,98

2,02

2,15

2,22

2,712

2,753

2,803

2,813

6

2,11

2,15

2,28

2,37

2,849

3,012

3,095

3,115

7

2,22

2,26

2,40

2,49

3,143

3,222

3,338

3,369

8

2,31

2,35

2,50

2,59

3,308

3,399

3,543

3,585

9

3,39

2,44

2,59

2,68

3,449

3,552

3,720

3,772

10

2,46

2,51

2,67.

2,76

3,57

3,685

3,875

3,935

11

2,53

2,58

2,74

2,84

3,68

3,80

4,012

4,079

12

2,59

2,64

2,80

2,90

3,78

3,91

4,134

4,208

13

2,64

2,70

2,86

2,96

3,87

4,00

4,244

4,325

14

2,70

2,75

2,92

3,02

3,95

4,09

4,34

4,431

Продолжение табл. IV

Объем

выборки

N

Нижние границы R/S

Верхние границы R/S

Вероятность ошибки

0,005

0,01

0,05

0,10

0,10

0,05

0,005

0,01

1

2

3

1

2

3

1

2

3

15

2,74

2,80

2,97

3,07

4,02

4,17

4,44

4,53

15

2,79

2,64

3,01

3,12

4,09

4,24

4,52

4,62

17

2,83

2,88

3,06

3,17

4,15

4,31

4,60

4,70

18

2,87

2,92

3,10

3,21

4,21

4,37

4,67

4,78

19

2,90

2,96

3,14

3,25

4,27

4,43

4,74

4,85

20

2,94

2,99

3,18

3,29

4,32

4,49

4,80

4,91

25

3,09

3,15

3,34

3,45

4,53.

4,71

5,06

5,19

30

3,21

3,27

3,47

3,59

4,70

4,89

5,26

5,40

35

3,32

3,38

3,58

3,70

4,84

5,04

5,42

5,57

40

3,41

3,47

3,67

3,79

4,96

5,16

5,56

5,71

45

3,49

3,55

3,75

3,88

5,06

5,26

5,67

5,83

50

3,56

3,62

3,83

3,95

5,14

5,35

5,77

5,93

55

3,62

3,69

3,90

4,02

5,22

5,43

5,86

6,02

60

3,68

3,75

3,96

4,08

5,29

5,51

5,94

6,10

65

3,74

3,80

4,01

4,14

5,35

5,57

6у01

6,17

70

3,79

3,85

4,06

4,19

5,41

5,63

6,07

6,24

75

3,83

3,90

4,11

4,24

5,46

5,68

6,13

6,30

80

3,88

3,94

4,16

4,28

5,51

5,73

6,18

6,35

85

3,92

3,99

4,20

4,33

5,56

5,78

6,23

6,40

90

3,96

4,02

4,24

4,36

5,60

5,82

6,27

6,45

95

3,99

4,06

4,27

4,40

5,64

5,86

6,32

6,49

100

4,03

4,10

4,31

4,44

5,68

5,90

6,36

6,53

150

4,32

4,38

4,59

4,72

5,96

6,18

6,64

6,82

200

4,53

4,59

4,78

4,90

6,15

6,39

6,84

7,01

500

5,06

5,13

5,37

5,49

6,72

6,94

7,42

7,60

1000

5,50

5,57

5,79

5,92

7,11

7,33

7,80

7,99

Таблица V

Значения вероятностей Р( χ2; К) (левосторонняя критическая область)

χ2

Число степеней свободных К

2

3

4

5

6

7

8

10

l2

I

606

801

909

962

985

994

998

999

999

2

367

572

735

849

919

959

981

996

999

3

223

391

557

700

808

885

934

981

995

4

135

261

406

549

676

779

857

947

983

5

082

171

287

415

543

660

757

891

958

6

049

111

199

306

423

539

647

815

916

7

030

071

135

220

320

428

536

725

857

8

018

045

091

156

238

332

433

629

758

9

011

029

061

109

173

252

342

532

702

10

006

018

040

075

124

188

265

440

616

11

004

011

026

051

088

138

201

357

528

12

002

007

017

034

062

100

151

285

445

13

001

004

011

023

043

072

111

223

369

14

002

007

014

029

051

081

173

300

15

001

004

010

020

036

059

132

241

16

091

003

006

013

015

042

099

191

17

001

004

009

017

030

074

149

18

001

002

006

012

021

055

115

19

001

004

008

014

040

088

20

001

002

005

010

029

067

21

001

003

007

021

050

22

001

002

004

015

037

23

001

002

004

015

24

001

002

007

020

25

001

005

015

26

001

003

010

Таблица VI

Критические значения распределения χ2 зависимости от уровня значимости α и числа степеней свободы K (правосторонняя критическая область)

К

Уровень значимости α

Уровень значимости α

0,01

0,05

0,10

0,20

К

0,01

0,05

0,10

0,20

I

6,3

3,8

2,7

1,6

16

32,0

26,2

23,5

20,4

2

9,2

5,9

4,0

3,2

17

33,4

27,5

24,7

21,6

3

11,3

7,8

6,2

4,6

18

34,8

28,8

25,9

22,7

4

13,2

9,4

7,7

5,9

19

36,1

30,1

27,2

23,9

5

15,0

11,0

9,2

7,2

20

37,5

31,4

28,4

25,0

6

16,8

12,5

10,6

8,5

21

38,9

32,6

29,6

26,1

7

18,4

14,0

12,0

9,8

22

40,2

33,9

30,8

27,3

8

20,0

15,5

13,3

11,0

23

41,6

35,1

32,0

28,4

9

21,6

16,9

14,6

12,2

24

42,9

36,4

33,1

29,5

10

23,2

18,3

15,9

13,4

25

44,3

37,6

34,3

30,6

11

24,7

19,6

17,2

14,6

26

45,6

38,8

35,5

31,7

12

26,2

21,0

18,5

15,8

27

46,9

40,1

36,7

32,9

13

27,6

22,3

19,8

16,9

28

48,2

41,3

37,9

34,0

14

29,1

23,6

21,0

18,1

29

49,5

42,5

39,8

35,1

15

30,5

24,9

22,3

19,3

30

50,8

43,7

40,2

36,2

Таблица VII

Зависимость между коэффициентом вариации и параметром формы закона Вейбулла:

n

15,83

0,2

120

190,0

5,29

0,3

9,86

46,9

3,14

0,4

3,32

10,4

2,24

0,5

2,00

4,47

1,74

0,6

1,50

2,61

1,46

0,7

1,27

1,86

1,26

0,8

1,13

1,43

I, II

0,9

1,05

1,17

1,00

1,0

1,0

1,0

0,910

1,1

0,965

0,878

0,837

1,2

0,941

0,787

0,775

1,3

0,924

0,716

0,723

1,4

0,911

0,659

0,678

1,5

0,903

0,612

0,640

1,6

0,897

0,574

0,605

1,7

0,892

0,540

0,575

1,8

0,889

0,512

0,547

1,9

0,887

0,485

0,523

2,0

0,886

0,463

0,498

2,1

0,886

0,441

0,480

2,1

0,886

0,425

6,461

2,3

0,886

0,409

0,444

2,4

0,887

0,394

0,428

2,5

0,887

0,380

0,365

3,0

0,893

0,326

0,315

3,5

0,960

0,285

0,281

4,0

0,906

0,255

Таблица VIII

Значения вспомогательной функции, применяемой для определения плотности гамма-распределения

Значения параметров α

1

2

3

4

5

6

7

0,4

081

008

000

000

000

000

0,8

134

026

0035

000

000

000

1,2

165

049

0098

001

000

000

1,6

180

071

0192

003

000

000

2,0

184

092

0307

007

0015

000

2,4

181

108

0434

013

0031

000

2,8

173

121

0564

019

0055

000

3,2

162

129

0689

027

0088

0023

3,6

149

134

0803

036

0130

0039

4,0

135

135

0900

045

0180

0060

4,4

122

134

0983

054

0238

0087

4,8

109

131

104

063

0301

0120

5,2

096

126

109

070

0368

0159

5,6

085

119

111

077

0436

0203

6,0

074

112

112

084

0564

0252

6,4

065

104

111

089

0570

0304

6,8

056

096

189

092

0632

0357

7,2

049

088

106

087

0688

6413

7,6

942

080

192

097

0738

0467

8,0

036

073

097

078

0639

0298

8,4

013

066

092

097

0817

9572

8,8

027

059

087

095

0844

0610

9,2

023

053

081

093

0863

0661

9,6

019

047

075

091

0874

0699

10

016

042

070

087

0731

0552

12

007

022

044

066

0703

0450

14

003

011

025

045

0639

0350

16

001

005

013

028

0458

0310

Н.К. Клепик

Статистическая обработка эксперимента в задачах автомобильного транспорта

Учебное пособие

Редактор А.К.Саютина

Темплан 1995 г., поз. 32

Лицензия ЛР № 020251 от 31.10. 1991 г.

Подписано в печать 12,04.95. Формат 60x84 I/I6.

Бумага писчая. Печать офсетная. Пл 6,0:

Усл.печ.л. 5,58, Уч.-изд. л. 3,82. Тираж 400 экз.

Заказ 215.

Волгоградский государственный технический университет.

400066 г. Волгоград, пр.Ленина, 28.

Ротапринтный участок ВолгГТУ.

400066 г. Волгоград, ул. Советская, 35.

0