Матричное планирование экспериментов, выбор и расчет циклонов
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
?егрессии они (в отличие от процедуры обработки пассивного эксперимента) могут быть сразу, все вместе, исключены из кодированного уравнения регрессии.
Проверка адекватности уравнения регрессии (ПФЭ. Проводится так же, как и при проведении пассивного эксперимента, с использованием табличного значения критерия Фишера, выбранного при доверительной вероятности ? (чаще всего равной 0,95) и числе степеней свободы остаточной дисперсии fR и дисперсии воспроизводимости fe.
Условие адекватности проверяется с использованием неравенства:
где остаточная дисперсия, характеризующая точность уравнения, определяется по формуле:
При этом fR = n - p, где n - число экспериментов при различных значениях факторов; p - число значимых коэффициентов регрессии. К недостаткам ПФЭ относится резкое увеличение числа опытов при возрастании количества факторов больше, чем 5 (при m = 5 n = 25 = 32).
Для проведения регрессионного анализа при пренебрежении целым рядом несущественных взаимодействий факторов достаточно проводить меньшее число опытов. В этом случае можно реализовать часть ПФЭ, т.н. дробный факторный эксперимент (ДФЭ), который здесь не рассматривается.
ОЦКП и обработка его результатов. Ортогональный центральный композиционный эксперимент (ОЦКП) относится к экспериментам II - го порядка, так как описывающее его уравнение включает факторы в квадрате и поэтому может описывать поверхности функций отклика в окрестности их экстремальных значений.
Для двух факторов (x1 и x2) с учётом только двойного взаимодействия факторов соответствующая эмпирическая модель может быть записана:
В соответствии с методикой ортогонального центрального композиционного плана эксперимента (ОЦКП) здесь, также как и для ПФЭ, осуществляется кодирование факторов по приведённой выше схеме, и для обеспечения ортогонального свойства матрицы планирования эксперимента в уравнение регрессии включается некоторая постоянная S.
В результате уравнение регрессии при m = 2 принимает вид:
Для определения большего числа кодированных коэффициентов, чем при обработке ПФЭ, и описания поверхности функции отклика вблизи её экстремума (почти стационарной области), количество опытов в этом случае увеличивается. При этом опыты, проводимые при ПФЭ n = 2m, дополняются опытами в звёздных точках факторного пространства n? = 2m и опытами в центре плана с координатами z1 = 0 и z2 = 0 (nc).
Звёздные точки в факторном пространстве располагаются на осях координат на расстоянии + ? и - ? от центра плана эксперимента; причём величина ? называется звёздным плечом и её значения, так же как величина S, определяются из условия ортогональности матрицы планирования для ОЦКП. Общее число опытов N в ортогональном центральном композиционном эксперименте определяется по формуле:
N = n + n? + nc,
или с учётом приведённых выше равенств: N = 2m + 2m + nc.
Для случая двух факторов (m = 2): N = 8 + nc.
Расположение опытных точек в факторном пространстве для случая двух факторов в приведённой ранее кодированной системе координат может быть представлено:
План проведения экспериментов в этом случае может быть представлен:
Матрица планирования представляет собой часть плана проведения эксперимента без горизонтальных и вертикальных заголовков таблицы и вектора наблюдения (правого столбца). Определение величины звёздного плеча ? и S из условия ортогональности матрицы планирования .Матрица планирования была бы ортогональной, если бы выполнялись следующие равенства:
и
Раскрывая первое равенство, можно получить:
Откуда:
Раскрывая второе равенство, получаем:
Откуда:
Последнее выражение используется для определения S.
Приравнивая правые части двух выражений для S, можно найти формулу для определения ?:
В результате звёздное плечо ? можно определить по формуле:
Определение кодированных коэффициентов регрессии (ОЦКП). В соответствии с методом наименьших квадратов эти коэффициенты определяются по матричной формуле:
где
Из-за свойства ортогональности матрицы планирования необходимо определить только диагональные элементы информационной матрицы:
а затем диагональные элементы корреляционной матрицы:
Определение диагональных элементов информационной и корреляционной матриц. Обобщая уравнение регрессии на случай m факторов и учитывая только все двойные взаимодействия факторов, число которых определяется по формуле:
общее число коэффициентов уравнения регрессии для m факторов равно:
диагональные элементы информационной матрицы определяются: i00 = N - число таких элементов равно 1;
ijj = n + 2?2 (j = 1, …m);
iju = n (u > j) - число таких элементов равно:
Для определения при квадратах факторов ijj можно записать:
Количество таких диагональных элементов - m. Диагональная матрица имеет разме?/p>