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: 137
Скачиваний: 0
Несколько позже мы покажем, что двойное сглаживание
можно применять для определения коэффициентов линейной мо
дели.
В общем случае для многократного экспоненциального
сглаживания определен оператор tv - г о порядка
Мы видим, что операторы сглаживания требуют рекуррент
ных вычислений, поэтому для оценки коэффициентов модели
необходимо знать начальные величины
На практике эти начальные оценки обычно получают на основе
прошлых данных: например,для постоянной модели - путем у с
реднения, для линейной моделв-по методу наименьших квад ратов.
О с н о в н а я |
т е о р е м а |
э к с п о н е н |
|
ц и а л ь н о г о |
с г л а ж и в а н и я |
||
Прогнозируемое |
значение |
( ^ + й 1 М о ж н ° выразить с помощью |
|
ряда Тейлора для К - го наблюденного |
значения |
|
n * » - r 4 v < |
|
( I 0 - 7 ) |
||
где ц^' |
- 1 - я |
производная, |
взятая в момент " t - K b * t |
||
|
«v - количество интервалов от последнего наблюден |
||||
|
ного |
значения |
|
до |
предсказываемого значения |
Из |
сравнения |
( Ю Л ) с |
(10.7) |
следует, что неизвестные |
|
коэффициенты О.^ |
представляют |
собой соответствующие про |
|||
изводные переменной |
в |
|
-ый момент наблюдения^. |
Основная теорема экспоненциального сглаживания позволя
ет получить оценки ( п.-И ) коэффициентов (производных) в
полиномиальной |
модели >v -го |
порядка как линейную комбина |
|
ции результатов |
первых |
( п.+1 ) порядков сглаживания. |
|
Т е о р е м а. Если |
ряд наблюдений ^ ^ представлен |
||
модель» |
|
ш |
г |
то |
существует система |
( К.+1 |
) |
уравнений, связыващих |
сглаженные величины |
C^\ij) |
с |
искомыми производными |
|
то |
есть |
. ц . |
|
|
-11* |
±. . |
f . .t,,.,,JlH+J)! |
- 2 5 4 -
Рвшение этой систеш дает выражения для производных в ви
де линейных комбинаций сглаженных данных.
Применяя основную теорему для случая Щ =си , полу
чаем всего одно уравнение
В в в о д р а с ч е т н ы х ф о р ы у л |
д л я |
к о э ф ф и ц и е н т о в л и н е й н о й |
м о |
д е л и |
|
I . Пользуясь определением многократного сглаживания,
внразим текущие оглаженные величины через текущие наблю-
двиные значения и предыдущие сглаженные величины
I |
r |
W |
r ( t ) |
r |
W |
|
|
l |
C |
h - * * |
» K * * ^ » r t * |
» |
C M |
' |
(10 . 8) |
где ^ |
« |
1-сь . |
|
|
|
|
|
2 . |
Выразим коэффициенты модели через |
сглаженные |
вели |
чины. Для этого необходимо на основании теоремы экспонен
циального оглаживанчя записать выражения для |
сглаженных |
величин через' оценка коэффициентов o , i а , |
|
( 1 0 . 9 )
- 2 5 5 -
Решив вту систему относительно |
и а % , подучим |
(10.10)
3 . Подставим (10.8) в (10.10)
h o . m
4 . По аналоги о (10.9) запишем выраженчя для прввн-
дущих сглаженных величия черв* оценки коэффициентов модели
(10.12)
5 . Подставим уравнения (10.12) в уравнения (10.11). Окончательные выражения для оценок коэффициентов имеют вид
где
Поделив аналогичные выкладки для случая квадратичной модели, получим следующие
Р а с ч е т н ы е ф о р м у л ы д л я к о э ф ф и
ц и е н т о в к в а д р а т и ч н о й м о д е л и :
где
Рассмотрим подробнее другие этапы решения задачи про гнозирования.
§ 1 0 - 3 . В ы б о р |
и н т е р в а л а |
д и с к р е т |
||
|
|
|
н о с т и |
|
Интервал |
между замерами рекомендуется выбирать в за |
|||
висимости |
от |
'требуемого |
минимального времени упреадения |
|
х = т.ь"Ь. |
Обычно берут |
интервал между |
замерами д"Ь .рав |
ным 0,25 * 0 , 1 минимального времени упреадения. Указанная рекомендация не является жесткой,.однако следует помнить, что при слишком малом интервале между замерами характер процесса затемняется шумом. С другой стороны, при увеличе
нии |
растет |
величина |
среднеквадратического отклонения |
предсказанного |
значения |
от наблюденного. |
- г 5 7 -
§ 1 0 - 4 . О п р е д е л е н и е н и а к о ч а с т о т -
а о й с о с т а в л я ю щ е й (в и б о р м о д е л и )
Выбор иодели связан о разделением детерминированной а
случайной составляющих в ряде данных. Для определения по
рядка полинома на основе выборки вычисляют разности 1-го
порядка
если они колеблются около нуля, данные можно представить
постоянной величиной.
Вели среднее разностей 1-го порядке не равно нулю, а
для разностей 2-го порядка .
среднее равно нулю, то данные представляют с помощью ли
нейного закона. Вообще, если разности ( п . - 1 )-го порядка в
среднем не равны нулю, а среднее разностей к -го порядка
равно нулю, то мслолью будет служить полином степени «--1 . Если наблюдается систематический рост разностей, то
возможно, что данные описываются экспонентов. Для провер
ки необходимо оценить отношение двух соседних наблюдений.
При экспоненциальном законе рост данных должен быть посто
янным.
-15ft-
|
|
§ 1 0 - 5 . П р о г н о з и р о в а н и е |
* |
|
После того, как получены оценки коэффициентов кодели, |
||||
может |
быть вычислена |
опенка будущего наблюдения |
|
|
|
Л |
_ |
Л |
|
|
т . о.^ |
|
||
где п, |
- |
порядок полинома, |
|
|
0^ |
- |
оценка коэффициента а . ; |
|
|
м. - |
количество .интервалов от последнего наблщсяного |
|||
|
|
значения |
предсказываемого значена i j , ^ |
|
|
|
К о м м е н т а р и и |
|
|
Итак, мы рассмотрели лишь один из мзтодов анализа |
вре |
|||
менных рядов. Эта глава написана по материалам работы |
£ l 7 J . |
|||
В последние годы значительное внимание уделялось |
изу |
|||
чению временных рядов |
как случайных процессов. Тако* |
под |
ход часто позволяет глубже (по сравнению с рассмотрении! эмпирическим) проникнуть внутрь механизма, порочащего
процесс. Имеется обширная литература, в которой врегленше ряды рассматриваются с точки зрения случа?;ных процессов. 7еяаюшим познакомиться подробнее с анализом временных ря
дов |
можно порекомендовать |
книги |
С.Уилкса |
[зб] |
, В.З.Нали- |
|
мова |
[ 2 б ] , М.С.Бартлета |
[ б ] , |
Дж.Дуба |
[к] , |
А.Ф.Романен- |
|
ко и Г.А.Сергеева [ з 1 ] , |
А.Г.Ивахненко |
и |
В.Г.Лапы [ l 5 ] . |
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
|||
1 . Адлер |
Ю.П. Введение |
в планирование эксперимента. |
|
|
||||||
|
|
"Металлургия", |
I S 6 9 . |
|
|
|
|
|||
2 . Адлер |
Ю.П., 1'аркова |
Е.В., |
Грановский В.В. ПяаиированЕв |
|||||||
|
|
эксперимента при поиске оптимальных условии. |
|
|
||||||
|
Изд. |
"Наука", 1 9 7 1 . |
|
|
|
|
||||
3 . Андерсон Т. Введение |
в многомерный статистический |
ана |
||||||||
|
|
|
|
лиз, |
'^изматгаз, 1963. |
|
|
|
||
4 . Андрукович |
П.*. Применение метода главных компонент в |
регрес |
||||||||
|
|
|
|
сионном анализе. "Заводская дабораторвн", |
||||||
|
|
|
|
й |
3, 1970. |
|
|
|
|
|
5. |
Андрукович |
П.Ф., |
Голикова |
Т.И., Костина С.Г. Планы второго |
||||||
|
|
порядка на |
гиперкубе, близкие ио свейсявая к 2 |
- |
||||||
|
|
оптимальным. 3 кн.: "Новые идея в шеевиоозании |
экс |
|||||||
|
|
перимента" . Изд. "Наука", 1969. |
|
|
|
|||||
6 . |
Еартлет М.С. Введение в теаритэ случайных процессов. Изд. |
|||||||||
|
|
ИЛ, 1958. |
|
|
|
|
|
|
||
7. Вучков И.Н., |
Круг |
Г.К. <2> |
-оптимальные |
экспериментальные |
||||||
|
|
планы. В кн.: "Проблемы планирования эксперимента". |
||||||||
|
|
Изд. "Наука", |
1969. |
|
|
|
||||
8 . |
Голикова Т . И . , Кикешина Н.Г. Свойствай> |
-оптимальных |
планов |
|||||||
|
|
и |
методы их построения. В кн.: "Новые идеи в планиро |
|||||||
|
|
вании эксперимента". Изд. "Наука", 1969. |
|
|
||||||
9 . |
Голикова 1.И., Федоров В.В., Николаева.Л.С.,. Чернова Н.А. |
|||||||||
|
|
Сравнение кошозиционных планов второго порядка, по |
||||||||
|
|
строенных на л. -мерном шаре. В кн.: "Новые идеи в |
||||||||
|
|
планировании |
эксперимента". Изд. "Наука", |
I96S. |
||||||
10 . |
Горский'В.Г., |
Бродский В.З. Нерегулярные |
реплики факторного |