Планирование экспериментов по выяснению регрессивной зависимости

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

) = = 1,117

Ме(х) = 6,702

 

В качестве оценки моды будем считать величину Мо(х), определяемую формулой:

 

Мо(Х) =

Мо(х) = 6

 

где - параметр распределения

Определим интервальные оценки:

Для определения интервальной оценки параметра воспользуемся программным продуктом MATLAB 6.5.

Для определения доверительного интервала, в котором с вероятностью р = 0,95% находится параметр воспользуемся командой [p,ci] = raylfit(x), где x - исследуемая выборка. Параметр находится в границах 4,2202 < < 7,9658.

Выведем формулу для определения объема выборки:

 

 

где n - объем выборки;

- квантиль нормального распределения;

? - уровень значимости;

- абсолютная погрешность.

Зададим уровень значимости ? = 0,05 и допустимую абсолютную погрешность = 0,115, тогда = 1,96, следовательно, объем выборки n = 290,48.

Анализ данных был проведен с допустимой абсолютной погрешностью = 0,115 и уровнем значимости ? = 0,05.

случайный величина регрессионный зависимость

 

2. Составление плана эксперимента по выяснению регрессионной зависимости

 

.1 Осуществление компьютерного эксперимента

 

При помощи программы получаем данные для предложенного преподавателем варианта и формулируем задачу.

В химическом процессе выход продукта У(%) зависит от трёх факторов: температуры (X1), давления (Х2) и относительной влажности (Х3). С помощью ПФЭ найти математическое описание процесса в окрестности точки факторного пространства с координатами: : Х1min=5 С, Х1max=40 С, Х2min=0,9 атм, Х2max=1,1 атм, Х3min=0,1 , Х3max=1,0.

Для упрощения обработки результатов эксперимента, произведем кодирование значений факторов по формулам:

 

хi* =(xi - x0i)/?xi,0i = (xi min + xi max)/2,

?xi = (xi max - xi min)/2.

 

где - натуральное значение i-го фактора;

- натуральное значение основного уровня (центра плана по фактору );

?xi - интервал варьирования фактора;

- кодированный нормированный безразмерный фактор, который принимает значения .

В результате такого кодирования получим матрицу спектра плана в безразмерных величинах

 

 

Построим матрицу планирования, используя третий прием, который основан на правиле чередования знаков: в первом столбце знаки меняются поочередно, во втором столбце чередуются через 2, в третьем - через 4

 

№x0x1x2x3x1x2x1x3x2x3x1x2x3Y11---+++-y121+----++y231-+--+-+y341++-+---y451--++--+y561+-+-+--y671-++--+-y781+++++++y8

Исходя из матрицы планирования, получим следующие результаты эксперимента, представленные в таблицы 5

 

Таблица 5

Выход продукта в процентах

№12345678Х1540540540540Х20,90,91,11,10,90,91,11,1Х30,10,10,10,11111Y11,19717-64,663754,02398-65,209536,65060-61,912539,85916-64,96568Y2-1,94642-64,668216,35041-62,780262,49339-60,9029110,17944-61,95045Y32,61954-67,795953,00008-65,348867,72118-68,163239,91502-62,29955Y43,03343-66,8655610,06605-65,7438610,03929-67,7737511,38950-65,98963Y5-0,62294-67,254764,15226-67,622084,13631-62,643859,80460-61,24400Определим уравнение регрессии первого порядка.

Формула для определения коэффициентов соответствующего уравнения регрессии первого порядка:

 

Y = q0f0(x1…xm)+ q1f1(x1…xm)+ …+qpfp+?

O1=0,125(-y1+y2-y3+y4-y5+y6-y7+y8)

O2=0,125(-y1-y2+y3+y4-y5-y6+y7+y8)

O3=0,125(-y1-y2-y3-y4+y5+y6+7+y8)

O12=0,125(y1-y2-y3+y4+y5-y6-y7+y8)

O13=0,125(y1-y2+y3-y4-y5+y6-y7+y8)

O23=0,125(y1+y2-y3-y4-y5-y6+y7+y8)

O123=0,125(-y1+y2+y3-y4+y5-y6-y7+y8)

 

.2 Проведение статистической обработки результатов компьютерного эксперимента

 

Для удобства перепишем таблицу в следующем виде:

 

№12345678Y11,19717-64,663754,02398-65,209536,65060-61,912539,85916-64,96568Y2-1,94642-64,668216,35041-62,780262,49339-60,9029110,17944-61,95045Y32,61954-67,795953,00008-65,348867,72118-68,163239,91502-62,29955Y43,03343-66,8655610,06605-65,7438610,03929-67,7737511,38950-65,98963Y5-0,62294-67,254764,15226-67,622084,13631-62,643859,80460-61,24400Yср0,856156-66,24965,518556-65,34096,208154-64,279310,22954-63,2899Si24,5021232,1991677,9537322,9850898,81365511,74310,4411744,264352

Ycp - среднее значение выхода продукта по строчкам

SiІ - оценки дисперсий по строкам, по следующей формуле

 

 

Где l - количество измерений при данном опыте, l=5

Построим расширенную матрицу планирования, используя третий прием построения

 

№x0x1x2x3x1x2x1x3x2x3x1x2x311---+++-0,85615621+----++-66,249631-+--+-+5,51855641++-+----65,340951--++--+6,20815461+-+-+---64,279371-++--+-10,2295481+++++++-63,2899

Проверим однородности дисперсий по критерию Кохрена.

Определим оценки дисперсий по строкам, по следующей формуле

 

(l = 5)

 

Вычислим сумму дисперсий строк:

 

= 42,90239

 

Для проверки равноточности необходимо выбрать самую большую из построчных дисперсий и вычислить G - критерий:

=11,7431 (опыт №6)

G=11,7431/42,90239=0,2737

 

Если , где - табличное значение критерия при числе степеней свободы ?1=l-1 и ?2= n (количество опытов), то опыты равноточные.

Для уровня значимости 0,05 табличное значение Кохрена равно G(4,8)= 0.391

G<Gт - следовательно, опыты являются равноточными.

Тогда общая оценка дисперсии воспроизводимости определяется по формуле:

 

= 42,90239/8 = 5,36279

 

Рассчитаем коэффициенты в уравнении регрессии по формулам:

 

,

 

b0 = 1/8 (0,856156 - 66,2496 + 5,518556 - 65,3409 + 6,208154 - 64,2793 +

,22954 - 63,2899) = -29,543

b1 = 1/8(- 0,856156 - 66,2496 - 5,518556 - 65,3409 - 6,208154 - 64,2793 -

,22954 - 63,2899) = -35,247

b2 = 1/8(-0,856156+66,2496+5,518556-65,3409 - 6,208154 + 64,2793 +

,22954 - 63,2899) = 1,323

b3 = 1/8(- 0,856156 + 66,2496 - 5,518556 + 65,3409 + 6,208154 - 64,2793

+ 10,22954 - 63,2899) = 1,761

b12 = 1/8 (0,856156 + 66,2496 - 5,518556 - 65,3409 + 6,208154 + 64,2793 -

,22954 - 63,2899) = -0,848

b13 = 1/8 (0,856156 + 66,2496 + 5,518556 + 65,3409 - 6,208154 - 64,2793 -

,22954 - 63,2899) = -0,755

b23 = 1/8 (0,856156 - 66,2496 - 5,518556 + 65,3409 - 6,208154 + 64,2793 +

,22954 - 63,2899) = -0,07

b123 = 1/8 (- 0,856156 - 66,2496 + 5,518556 + 65,3409 + 6,208154 +

,2793 - 10,22954 - 63,2899) = 0,09

 

Предварительно математическая модель процесса будет выглядеть следующим образом:

 

Y*= -29,543 - 35,247x1 + 1,323x2 + 1,761x3 - 0,848x1x2 - 0,755x1x3 -

,07x2x3 + 0,09x1x2x3