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: 148

Скачиваний: 0

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

- 3 4 -

Перед постановкой эксперимента го дробным репликам не ­ обходимо решить - каким эффектом взаимодействия можно пре­ небречь и к какому это приведет риску.

Поставив х ^ в рассмотренном примере на место тройного эффекта взаимодействия, получили

 

Х 4 " Х 1

Л 2 Х 5

*

 

Это соотношение называют

г е н е р и р у ю щ и м

 

с о о т н о ш е н и е м ,

так

как оно генерирует, или

с о ­

здает, дробную реплику. Умножив обе части генерирующего

с о ­

отношения на I

,

 

 

 

 

 

асц

- х , х Л х 3 х ^

 

получим в левой

части

единичный столбец, который обозначил

через

 

 

 

 

 

 

I -

^ , Х 2 Х 4 Х ^ .

( 1 # 4 )

Это произведение

называют

о п р е д е л я ю щ и м

 

к о н т р а с т о м .

Итак, определяющим контрастом назы­

вается символическое обозначение произзедения столбцов,

 

элементы которого равны

+1 или - I .

 

Определяющий контраст'позволяет установить разрешаю­ щую способность дробной реплики. Разрешающую способность

дробных реплак. мы обсудим в следующем параграфе,

а

сейчас

отметим,

что рассмотренные

здесь дробные реплики,

содерка-

щие 2

"точек, называют

р е г у л я р н ы м и

.'Сущест­

вуют также нерегулярные дробные реплики, содержащие количество точек, не равное 2 'brt , например jя (2 к,) .

* При разработке технологических гроцессов дробные реп-.


- о б ­

ЛИКИ очень широко используют на стадии крутого восхождения (см.§ 4 - 3 ) , а также при математическом описании локальной области факторного пространства с узким интервалом измене­ ния переменных. Здесь же заметим, что при иллюстрации идеи оптимального использования факторного пространства в табл. В.2 (см.§ В-3) наш выписана дробная реплика типа 2 3 " * 1 . Применяя дробную реплику для планирования эксперимента при взвешивании трех объектов, можно не беспокоиться,о том, что найденные величины являются совместными оценками для

линейных эффектов и эффектов взаимодействия. Здесь из физи­ ческих соображений ясно, что эффекты взаимодействия сущест­ вовать не могут.

§ 1-6. Р а е р е т а ю щ а я

с п о с о б н о с т ь

д р о б н ы х

р е п л и к

Разрешающая способность дробной реплики задается сис­

темой смешивания данной реплики. Она будет максимальной, если линейные эффекты смешаны с эффектами взаимодействия наибольшего возможного порядка.

Определяющий контраст позволяет определить систему

смешивания дробной реплики. Для того чтобы определить,

какой эффект смешан с данным, нужно помногить обе части определяющего контраста на столбец, соответствующий дан­

ному эффекту."

 

 

 

 

3—т

 

 

 

 

При построении полуреплики 2

существует

всего

две

возможности: приравнять х , к + £ х

или

- ^

X j .

Поэто-

i

му, если I = г , 1 г х } , то, учитывая, чтох.^ = 1, для имеем

 

 

 

 

 

 

-

об

-

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

Х ^ - х , х г

x s - х.г осъ

,

 

'

(Т . 5)

для

х ,

находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X , - « , . « - * - Х . Х . ,

 

 

 

„ . „

для

х 3

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х » — л , л а

а: * - ж,

 

 

 

(1 . 7)

 

Соотношения (1.5). - ( 1 . 7 ) указывают

на равенство

стол­

бцов в матрице планирования, например,.столбцы для х ( и

з^*зодинаковы. Поэтому коэффициент

$ (

будет

оценивать

сумму

р ,

р г 5

. Это

записывается следующим

образом:

 

 

* i

Pi+

Ргг.

^

Рг+

Р » .

-

, V

Pit •

 

Полуреплики, в которых основные эффекты смешаны с двой­ ными эффектами взаимодействия, носят название штанов с раз­ решающей способностью Ш (по наибольшему числу факторов в определяющем контрасте); Такие планы принято обозначать:

 

При выборе полуреплики

2^~^ возможны восемь

решений:

 

*Е? х^ = х , хг

 

5.

= х , х 5 ,.

 

 

2 ;

= - Х 1

Х г ^

6 . j t j , = - X , х 5

,

 

3 . х н = х г

х 3 ,

7 . х ч

= х , х ь " х & ,

4 . Х ц = - Х г Х ь ,

8 . х „ =

- l ^ t j .

 

Разрешающая способность

этих.полуреплик

различна, Так,

реплики 1-6 имеют по три фактора в определяющем контрасте,

а-.7,8*по четыре. Умножая определяющий контраст I

= х , х г х 4 х ^

последовательно на х , , х г , х 3 , х 4 , определим

систему

смешивания данной реплики:

 


- ы -

Реплики, в которых нет ни одного линейного эффекта, смешан­ ного с другим линейным эффектом или парным взаимодействием,

а все парные ззаилодействия смешаны друг с другом, носят

название планов с разрешающей способностью* 17 (по наиболь­ шему числу факторов в определяющем контрасте). Они имеют

обозначение

2 j y * . Полуреплика, заданная

определяющим кон-

- частом I =

+ x , x l x i x 4 , имеет только

четные комбинации

букв в каждой строке. Ее южно записать следующим образок,

считай отроку

( I )

четной:

 

 

 

 

 

 

 

( I ) ,

аЛ ,

bd

,

a d

,

ас,

ccL, be,

abed.

 

А полуреплика,

заданная

I

= -

x , x , I

, t ^ , имеет ™олько

нечетные

комбинации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а , о,

с ,

c t ,

aid

,

dud

, а б с ,

bed.

 

Такие полурешшки

называют

г л а в н ы м и ,

так как они

обладают

наибольшей разрешающей

способностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

Рассмотрим

теперь

полуреплику.2

 

. При выборе полу-

реплики 2^~* в распоряжении экспериментатора

тлеется

22

возможных

варианта. Так, x s можно приравнять

к одному

из

6 парных взаимодействий. В этом случае получим полурепли­ ку с разрешающей способностью Ш. Очевидно, это будеп ' ;:э' лучший выбор полуреплики. Далее, х 5 можно приравнять" к одному из четырех тройных взаимодействий. Тогда получил план с разрешающей способностью 1У, и все линейные эффе- -

)


- 3 6 -

та будут и.лешаны с тройными взаимодействиями. И, наконец,

гюлурешшг-'. может быть задана генерирующими соотношениями

х5 = х 1 х 2 а с й х 4 или X s = - x 1 x a x J x J l . Определяющие кон­

трастами в

этом

случае будут

I = x t х г

J C 3

x 4 xs

ш Z =

= -

Х , х г

х 5 х 4

х 5 . Такие полуреплики

нося1 !

название пла- ,

нов

с разрешающей способностью У и обозначаются

2 у - х .

.

Мы не

станем рассматривать

полуреплики 2 ^ ;

2 7 - 1 и

т. д . Такими полурепликами редко пользуются на практике.

ст

Зедь пол"решшка 2

требует 32 опыта, а для

эксперимен-

татора выгодны планы 2

или 2 , требующие

соответствен­

но 16 или 8 опытов. Поэтому с ростом числа факторов возрас-

т?°.т дробность

применяемых

реплик.

 

 

 

 

?азберемся

в выботзе

Т

реплпк на примере реплики 2

S-?

-

.

 

 

 

4

 

 

 

 

Здесь возможны

12 р

зекиъ,

ec.^i х ^ приравнять

парному

вза-

№*оде;?ствию, а Х у -

тройному. Допустим,

выбран

следующий

вариант: х.^= У^хь..

х 5

=

х,лхгхъ.

Тогда

определяющими

контрастами являются: I

= х 1 х д х А

и 1-=

х 1 Х-г^ъ x s

Если перемножить эти определяющие контрасты, то получится

трсл>е

соотношение I = х г

х ^ х 5 . Чтобы полностью охарак­

теризовать разрешающую способность

реплики, необходимо за ­

писать

о б о б щ а ю щ и й

о п р е д е л я ю щ и й

к о н т р

а с т ;

 

 

 

1

— X^ Х^ X ^ *** X ^ X ^ X j * *

X f - X j ^ j ^ ^ .

Система смешивания определяется умножением обобщающе­ го определяющего контраста последовательно на х 1 , х г , 1 3 и т . д .


X , o c s x 4 mt x , x t x A x s •» x a x , x t ,

X^

X ^ X ^ X ^ X j i * * X ^ X g

X^ Хд X y ,

X & — X , X ^ — X b X s X^ X j «• K , t t I r ,

 

X ,

X J X J •«• X , X j

X} X k Xg,

X g " X t X 4 X ^ X ( — X t X 4 — X , X t X j ,

X ^ j

-

X j X , X f c — X t X v X f — X , Xg,

X , X S

X j X 4 I j — X , X t X 4 » X t X j .

Получается довольно сложная система омешиванвн лшнея-

ных в&фектоъ с эффектами взахмодейоиии первого, второго, третьего и четвертого порядков. Вели, например, коэффици­

енты in~~

p u + p w

+

f u

И

 

.

+

f W

P»»

оадпвтеея о» нуля,

то возникает сомнения, можно ли пренебрегать другое

вер­

ными взаимодействиями,

с которыми

ffuafm

линейные эффек­

ты. Тогда следует поставить вторую серию опытов, хворав

нужным образом другую \ реплику.

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

При этом можно воспользоваться

м в *

о д*о

• • п е ­

р е в а л а " .

Смысл этого метода заключается в

той,

что

вторая четверть-реплика получается ив первой путем вше^- ненкя. всех знаков матрицы на обратные. Тогда в ооЪбяавцш определяющем контрасте тройные произведения имеют знак, противоположный их знаку в первой четверть-реплике. Трой­ ные произведения определяют парные взаимодействия в сов­ местных оценках для линейных эффектов. Усредняя результа­ ты обеих четверть-реплик, можно получить линейные аффек­ ты, не смешанные с парными въааюдеЗотвняия.