Файл: Кориков А.М. Математические методы планирования эксперимента учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 167
Скачиваний: 0
- 1 2 7 -
Эу4 |
3 y t |
— + X |
0 ; |
относительно |
переменных |
x , , x t , . . . , |
и X при |
некотором |
|
фиксированном |
значении |
. |
|
|
|
В качестве примера рассмотрим уравнение ( 4 . 4 ) , |
описыва |
||||
ющее выход продукта i ^ , , |
совместно |
с уравнением, |
характе |
||
ризующим содержание в этом продукте |
компонента J t . |
||||
Одна из задач такого |
типа может |
быть |
сформулирована сле |
дующим образом: найти режим внутри изученной области фактор ного пространства, обеспечивающий максимальный выход продук та при заданном содержании в нем компонента Jb , составляю щем, например, (33,0 - 1,0)'%,
Пусть уравнение, описывающее содержание компонента <Л в продукте, имеет вид
15,0 + 7,0 х, +20,0 х 5 +1,5 х,Х4-3,2**- 4,7 х* .
Координаты центра новой системы координат и угол пово рота осей
х 1 0 - 1,65; х м = г , Ь Э - , Y = 2Z,5e .
- 1 2 6 -
Уравнение ( 4 . 1 3 ) в канонической форме*)
у - 4 4 , 7 Ъ — l , 9 X * - 5 , 0 X ^ .
Для решения поставленной задачи воспользуемся методом
двумерных сечений (методика построения кривых второго поряд
ка приведена в любом руководстве по аналитической геометрии).
Порядок построений следующий: сначала строят двумерное
сечение поверхности отклика, соответствующее содержанию
компонента |
, равному 3 3 , 0 # , |
затем двумерные |
сечения по |
|
верхности отклика, описываемой |
канонической формой |
( 4 . 1 2 ) . |
||
Поскольку |
выход продукта растет вдоль оси |
Х ^ в |
направ |
лении от центра (канонический коэффициент имеет знак плюс),
то* максимальное значение выхода продукта будет |
располагать |
|||
ся вблизи границы изученной |
области. |
|
|
|
На-рис.4.5 приведена двумерные сечения для выхода про |
||||
дукта, составляющего |
9 5 , 0 $ , |
и содержания компонента |
Ai , |
|
равного 3 3 , 0 * . Точки |
а и |
а.соответствуют решению |
"компро- |
|
миссной"задачи. Точка |
а! находится за пределами |
изученной |
области факторного |
пространства и в соответствии с условия |
||
ми задачи не может |
рассматриваться как |
оптимальная. Поэтому |
|
принято, что |
точка |
а с координатами |
х , =. 1,15; х } - 0,75 |
соответствует |
оптимальному режиму. |
|
х ^ Первый индекс указывает номер параметра оптимизации, второй - номер независимой переменной.
? в с . 4.5.
—130 —
§ |
4-7 . А д а п т а ц и о н н а я |
о п т и м и з а |
||||
|
ц и я ' |
т е х н |
о л о |
г и ч е с к и х |
п р о |
|
|
|
|
ц е с |
с о в |
|
|
Метода планирования эксперимента, рассмотренные выше, |
||||||
после |
небольшого |
изменения |
можно использовать и |
непосредст |
венно в текущей заводской работе для повседневного контроля
за технологическим процессом.
В производственных условиях мы обычно сталкиваемся со следующей ситуацией} кроме Я» контролируемых переменных имеется t> неконтролируемых переменных г} . Спонтанное и неконтролируемое изменение переменных £ j приводит к сме щению оптимум*, по отношению к переменным х . ^ . Для наблю
дения за этим смещением требуется все время варьировать пе
ременные |
х ^ . Здесь нужно учитывать два |
обстоятельства: |
а ) 'переменные x . f c нельзя варьировать |
в широкой интерва |
|
л е , чтобы |
не удорожать производство и не |
увеличивать риска |
получения |
бракованной продукции; |
|
о1) в производственных условиях имеется большое шумовое
поле - ошибка эксперимента здесь всегда значительно больше, чем в лабораториях.
исследователь должен все времяприспосабливаться к из
меняющимся услозияы; |
отсюда и название метода - |
а д а п |
|
т а ц и о н н а я |
о п т и м и з а ц и я |
или |
а д а п - |
т а ц и о а н ы й |
к о н т р о л ь . |
|
|
Задача адаптационной оптимизации как научной дисципли ны заключается в разработке достаточно хорошо форнализо-
-151 -
ванной к в некотором смысле оптимальной стратегии для не-
^. •jpu, ис: о функционирования в сложных производственных ус ловиях..
Степень формализации задается постановкой задачи. Раз
личают "эмпирическую" и "технологическую" обратную связь.
Э м п и р и ч е с к а я обратная связь - это полностью
формализованный метод корректировки технологического про цесса, при котором исключается вмешательство высококвалифи цированного персонала. Процессом должна управлять ЭВМ м и
малоквалифицированный |
персонал. Т е х н о л о г и ч е с |
к а я обратная связь |
- это корректировка процесса с пери |
одическим привлечением новых технологических идей, в этом случае не требуется очень высокой степени формализации стратегии управления, так как решения об изменении техноло гического процесса принимает высококвалифицирова. яый персо
нал. Здесь |
дело |
ограничивается |
выдачей четких рекомендаций |
|||
о ю м , как |
"покачивать" |
процесс |
для того, |
чтобы |
периодичес |
|
ки получать |
информацию, |
необходимую для принятия |
тех или |
|||
иных решений. |
|
|
|
|
|
|
Адаптационная оптимизация дискретных |
производственных |
|||||
процессов была |
рассмотрена Боксом в 1955 г . Этот метод по |
|||||
лучил название |
э в о л ю ц и о н н о г о |
п л а н и |
||||
р о в а н и я ; |
он был задуман как метод управления с тех |
|||||
нологической обратной связью. |
|
- - |
|
|||
Чтобы выделить небольшое изменение у на большом шумо |
||||||
вом поле, было |
предположено разбивать производственный |
- 1 5 2 -
процесс на отдельные "фазы", состоящие из нескольких пов торных "циклов". В каждом цикле реализуется несколько опы тов для одного и того же набора уровней независимых пере менных. Эти опыты образуют полный факторный эксперимент или его дробную реплику с добавлением центральной точки ( т . е . процесс слегка "покачивается" варьирование»: независимых переменных в узком интервале значений), после окончания каж дой фазы ироизводят обработку результатов наблюдений и при нимают решение относительно условий, в которых будет проте кать производственный процесс в последующей фазэ. число циклов п выбирают так, чтобы можно было выделять слабые сигналы на флуктуирующем фоне; здесь используется обычный метод накопления результатов измерений, основанный на том, что ошибка среднего из л- независимых наблюдений в Va р~аз меньше* ошибки единичного измерения.
В этом методе можно усмотреть аналогию |
с биологической |
|||||||
эволюцией: небольшое изменение независимых переменных |
ш |
|||||||
можем рассматривать |
как некоторую аналогию мутациям, |
отбор |
||||||
лучших условий аналогичен процессу естественного |
отбора |
|||||||
(отсюда и название - метод эвоыоционного планирования). |
||||||||
Рассмотрим пример, |
в, котором |
варьируются |
две |
перемен |
||||
ные: температура Т |
, |
при которой |
протекает |
реакция, |
и ско |
|||
рость |
подачи вещества |
У |
. Пусть |
параметром |
оптимизации яв |
|||
ляется |
стоимость. |
|
|
|
|
|
|
|
Щл рис.4.6 показаны |
результаты опытов в первой фазэ, |
|||||||
состоялся из нескольких |
циклов. Цикл состоит |
из |
полного |