Файл: Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 586

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

22 Глава 1

в) Дисперсия в трубе с насадкой

d?z .

dz . ,

, ,

1.3. Классифицируйте

каждое

уравнение задачи 1.1 (или 1.2)

по признакам, указанным в табл. 1.1.2.

1.4.Можно ли, выполняя измерения какой-либо величины, выяснить, является ли она случайной или детерминированной?

1.5.В табл. 3.1.5 представлены данные [6] о теплоте парооб­ разования пропана. Имеет ли какое-либо отношение среднее откло­ нение к точности или воспроизводимости представленных данных?

 

 

 

 

Таблица 3.1.5

 

 

Диапазон температур

Среднее откло­

Автор

Номер ссылки

минимальное

максимальное

нение темпера­

по работе [6]

туры парообра­

 

 

значение

значение

зования по всем

 

 

 

 

данным

А

14

100

135

1,12

В

16

103

167

1,43

С

4

100

190

0,98

1.6. Укажите два способа, с помощью которых

детерминиро­

ванный

входной сигнал

х (t). = a cos (dt можно

преобразовать

вслучайный.

1.7.Каким еще путем, кроме способов, указанных на фиг. 1.2.3, можно ввести ошибку в модель процесса?

1.8.Является ли случайной (стохастической) ошибка, возникаю­ щая при численном интегрировании модели в форме дифферен­ циального уравнения? Является ли случайной вводимая в модель процесса.ошибка, связанная с отбрасыванием членов при аппрок­ симации дифференциального уравнения уравнением в конечных разностях?

1.9.Термопара помещена в резервуар с водой, проводники присоединены к потенциометру. Перечислите случайные ошибки, которые будут иметь место при измерении напряжения.

1.10.Можно ли из данного графика относительной плотности распределения измерений некоторой предполагаемой случайной

величины узнать, имеется ли смещение измерений? Поясните.

i l

• •

г

m •

 

J I i _ J L _ j I I I


Введение

23

 

1.11. Является ли случайной величиной функция случайной

переменной?

Объясните.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

 

 

 

 

1.

Himmelblau

D . M . , Bischoff

К . В . , Process Analysis and

Simulation,

W i l e v ,

 

N . Y . ,

 

1968.

 

Technometrics,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Youden

W .

J.,

4,

111

(1962).

 

 

 

 

3.

Youden

W .

J.,

Physics

Today,

14,

 

32

(Sept.

1961).

 

 

4. Eisenhart С ,

J.

Res.

Nat.

Bur.

Standards,

67C, 161

(1963).

 

5. Stanton B . D . , ISA

J., p.

77

(Nov.

1964).

 

 

 

 

 

6.

Helgeson N .

L . ,

Sage

В . H . , / .

Chem.

Eng.

Data,

12,

47 (1967).

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

Formby

J.,

A n

Introduction

to

the

Mathematical Formulation of Self-

organizing

Systems,

Van Nostrand, Princeton, N . J . ,

1965.

 

 

Papoulis A . , Probability,

Random

Variables

and

Stochastic Processes,

M c G r a w - H i l l ,

N . Y . ,

1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Peterson

E .

L . ,

Statistical

Analysis

and Optimization

of Systems,

W i l e y ,

N . Y . , 1961, Chs. 1—3;

есть русский перевод: Питерсон

И . Л . , Статистический

а н а л и з

и

оптимизация

систем автоматического

у п р а в л е н и я , изд-во

«Сов.

Радио»,

1964.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Глава 2

Р А С П Р Е Д Е Л Е Н ИЯ ВЕРОЯТНОСТИ И ВЫБОРОЧНАЯ СТАТИСТИКА

і В соответствии с частотной интерпретацией вероятности (см. приложение А) под вероятностью понимают отношение числа событий, характеризующихся определенным исходом, к полному числу всех возможных исходов при большой продолжительности эксперимента. Другие смысловые связи между экспериментом и его математическим описанием приведены ниже.

Эксперимент

Случайный исход Таблица экспериментальных р е з у л ь ­

татов Все возможные исходы

Асимптотическая относительная частота п о я в л е н и я некоторого результата (за большое время)

Таблица асимптотических относи­ тельных частот каждого исхода

На к о п л е н н а я сумма относительных частот

Математическое описание

Случайная переменная Выборочное пространство

Гене р а л ь н а я совокупность Вероятность события

Распределение вероятности

Распределение накопленной веро­ ятности (функция распределе ­ н и я вероятности)

Г

Исследователь обычно стремится заменить большое количество

 

экспериментальных данных несколькими легко воспринимаемыми

 

числами. При благоприятных обстоятельствах ему удается

связать

 

экспериментальные данные с известной математической функ­

 

цией —распределением вероятности, которое достаточно

хорошо

 

соответствует относительной частоте появления этих данных.

 

Тогда,

используя эту

функцию, он

может

делать

различные

 

предсказания о случайной величине, которая является объектом

 

эксперимента. Однако часто объем экспериментальных данных

 

бывает

недостаточен и

тогда экспериментатор

в

лучшем

случае

V

в состоянии получить лишь оценки среднего значения по ансамблю

!

и, быть

может, дисперсии по

ансамблю случайной

величины.

 

В этой главе будут описаны некоторые наиболее часто исполь­

 

зуемые

функции распределения. Кроме того, рассматриваются

 

такие характеристики ансамбля, как среднее значение, диспер­

 

сия, ковариация, коэффициент корреляции, которые используются

 

при анализе процессов. Затем будет обсужден первый из двух

 

основных методов оценивания

средних

значений

по-ансамблю,


Распределения

вероятности

и выборочная

статистика

25

а именно: 1) выборочных средних и 2) средних по времени. В изло­ жение включены некоторые выборочные распределения, которые окажутся полезными при последующих обсуждениях интерваль­ ных оценок и методов проверки гипотез. Средние по времени будут рассмотрены в гл. 12.

2 . 1 . П Л О Т Н О С Т Ь Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Я

В Е Р О Я Т Н О С Т И

И Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е Н А К О П Л Е Н Н О Й В Е Р О Я Т Н О С Т И

Д л я упрощения записи распределение

накопленной

вероятности

для X (t) будет обозначаться

символом 1 )

 

 

Р{Х {t)

^х}

= Р

(х;

t),

(2.1.1)

где X — некоторое число.

Аргумент

в левой части

тождества

(2.1.1) означает: «все значения

случайной

величины X

(t) меньше

 

Время

t

Ф и г . 2.1.1.

Повторные измерения температуры жидкости в заданной точке;

хі, х2

и х3 — различные уровни

случайной переменной X (t).

детерминированной величины х или равны ей». Использование символа X, а не постоянной к связано с тем, что во многих случаях ограничивающая величина сама является детерминированной переменной. Величина Р (х; t) иногда называется распределением накопленной вероятности первого порядка, потому что это распре­ деление .содержит только одну случайную величину в некоторый момент времени.

Используя понятие частоты, можно дать физическую интерпре­ тацию Р (x;t). Пусть многократно проводились измерения темпе­ ратуры жидкости. В результате было получено семейство кривых X (t), некоторые из которых приведены на фиг. 2.1.1. Д л я каждой

1 ) В отечественной литературе под функцией распределения

и л и интег ­

ральной

функцией

распределения

принято

понимать

величину,

удовлет ­

в о р я ю щ у ю условию

Р {X (t) <

х} =

Р

(х; t).

 

 

 

 

 

 

 

 

Е с л и переменная X

(t) непрерывна,

это

определение

совпадает

с

(2.1.1).—

Прим..

ред.