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: 147
Скачиваний: 0
-W -
Процедура выбора реплик большей дробности совершенно
аналогична. С ростом числа факторов |
увеличивается дробность |
|||||
I реплик и усложняется система смешивания. Табл.1.6 |
г л - |
|||||
дюстрирует рост |
дробности реплик с |
увеличением числа |
фак |
|||
торов до 1 5 . Можно рассматривать и построение |
дробных |
пла |
||||
нов для числа факторов |
от 16 до "31 (при |
этом |
необходимо |
|||
ставить 32 опыта) и т.д. Однако для |
решения столь СЛОЕНЫХ |
|||||
задач рекомендуется применять методы отбора факторов, |
на |
|||||
пример метод случайного |
баланса. Эти метода мы рассмотрел |
|||||
ниже в глав*; У. |
|
|
|
|
|
|
§ 1 - 7 . С и м п л е к с н ы е |
п л а н ы |
|
|
|||
$йргда для исследователя представляет интерес получе |
||||||
ние линейного уравнения по планам, содержащим ашшцу?.* |
т о |
|||||
чек (количество точек равно числу коэффициентов). Такие . |
||||||
планы называют |
н а с ы щ е н : н и м и . |
Дадим сейчас |
г е о - |
|||
мет^ическуи интерпретацию насыщенным ортогональный планам |
||||||
первого порядка. |
|
|
|
|
|
|
Пусть ft, обозначает матрицу, задающую координаты |
экс |
периментальных точек в факторном пространстве дач ортого
нального плана первого порядка с минимальным числом экспе
риментов |
= |
+ I . Соответствующая матрица независишх |
|||
переменных X |
имеет вид X — J I M |
(где I - столбец |
из еди |
||
ниц, присоединекннй к матрице |
) |
и удовлетворяет |
уравне- |
||
|
|
i f " Х Т Х - Е , |
|
(1 . 8) |
|
где Е - |
единичная матрица, а |
индекс „ т " означает |
1ранс- |
||
понироьаний.^ |
|
|
|
в верш!;аах |
- £)-ыгрного правильного оишлексц, с г к - |
п л е к с о м |
называется выпуклая фигура в многомерном |
пространстве, |
число вершин которое превышает размерное?; |
этого пространства на единицу. Например, в двухмерном про странстве правильным симплексом будет равносторонне: тре угольник, в трехмерном - правильный тетраэдр и т.д.
из уравнения (1.8) следует, что гатрица •Н~*Х ортого
нальная, то. есть ее строки составляют ортонорквгровапиую сг-
стему |
векторов. |
Обозначим С-у» строку |
матрицы |
X |
чере?. 2 * . |
||||||||||||||
тогда |
скалярное |
произведение, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
' |
+ |
|
* , |
|
:' С, |
если |
и я |
• , |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
( I * , |
х * . | - |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; X . |
есл7 |
\, = |
- . |
|
|
|
||||
Обозначим |
и -ув |
строку |
матрицы |
?- через |
х * |
, |
а угол иея- |
||||||||||||
ду векторам, |
соединяющими I -о |
и j -в |
экспериментальна? ТО |
||||||||||||||||
ЧКЕ с яа*алом координат, обозначим через |
О и |
. Так как [мат |
|||||||||||||||||
рицы |
X |
и |
Я/ |
связаны зависимостью |
X |
=|IIR.II |
, то |
скаляг- |
|||||||||||
ныз произведения |
соответствующих |
|
строк |
матрип |
X |
Е г- |
|||||||||||||
связаны |
соотнсшекиямЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
ч х 1 » * j / |
' ~ v х г i * i - |
|
|
|
|
||||||||||
для всех Л |
, |
j . Отсюда следует, |
чте |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
/ |
+ |
|
i' |
- |
I » |
если |
ь / |
'• , |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
L |
J |
- \ Х - |
I , |
если- |
o |
= |
i . |
|
|
|
|
|
|||
Скалярный квадрат ( X * |
, X * ) |
представляет собой |
квадрат |
||||||||||||||||
расстояния |
l |
-ой |
экспериментальной точки от начала коот— |
||||||||||||||||
динат |
и равен Jf-1, |
чте |
есть |
величина постоянная, |
Зрг |
|
|
|
|
|
- 4 2 |
- |
|
|
•j = •' скалярное |
произведение |
раскрывается по ••Формуле |
|
|||||
|
; х * , |
x 7 ) - ( J M c o * 8 : i |
|
|||||
и равно |
-Г. |
Отсюда вытекает,' |
что |
|
|
|||
|
|
COS |
С; |
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||
для зсех |
I |
и i , |
I |
£ |
j , т . е . |
токе |
является постоянной |
ве- |
личиной. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
ортогональный 'план первого порядка |
с |
||||||
числом точек J f = К + I |
образован верпп?нзш правильного |
|
||||||
(Jf - I)-мерного |
симплекса. Назовем |
такпз планы с и м п |
||||||
л е к с н ы м и |
|
п л а н а м и . |
3 § 3-2 мы убедигея, |
что симплексные планы обладают свойством ротатабедьности.
Рассмотрим два |
примера. Пусть Я = 2 . Маздо проверить,- |
|
что матрица |
|
|
4 |
-'/з а |
.а |
t |
V3" а |
а |
f |
0 |
- г а |
при & = -г^- является матрицей незавксишх перемекаих для
ортогонального планирования первого порядка, удовл-'гтзоря-
ющей условиям ( 1 - 3 . I ) |
- ( 1 - 3 . 3 ) , т . е . сна удовлетворяет |
||
матричному уравнению |
ССТХ= Е . Ирг |
этот.: ь^трикз R/, |
эа - |
дающая собственно плаяированге |
|
|
|
- V F a |
a J |
|
|
a |
a I |
|
|
I0 |
- z a l |
|
|
определяет вершины 1,2,3 равностороннего треугольника |
(см. |
||
р и с . 1 . 3 ) . |
, |
- |
|
- 4 Ъ -
Яегко проверить ортогональность матршы X . Остается толь ко заметать, что жтртаа планирования
задает вершны I , 2, 3 и 4 куба, (см.рис.1.4).
"ак известно,, эти точки образуют правильны!: тетраэдр. Вторая до:гд>.еплика от полного факторного эксперимента 2 е соответствует тетраэдру в оставшихся вершинах куба.
Применение симплексных планов оказалось эффективнык на стадии поиска оптимальной области и для оптгмального
- 4 4 -
управления технологическим процессом (подробнее см. § 4 - 7 ) ,
4
Л
|
Рис.1.4 |
|
|
|
|
|
З А Д А Ч И |
х ) |
|
|
|
I . I . |
Пусть процесс |
определяется |
четырьмя |
факторами. |
|
Основной уровень и интервал изменения выбраны следующим |
|||||
збшзоьк^ |
|
|
|
|
|
|
|
^ 1 |
» х 1 |
! X s |
! |
|
|
'3 |
30 |
1.5 |
15 |
Интервал |
изменения . . . |
. 2 |
10 |
-L |
10 |
|
Запашите -в кодированном масштабе |
условия следующего |
||||
опыта: 2с, = 2*,0; |
х 2 |
= 2 0 ; |
X j = 1,25; |
2 4 = 1 5 . |
||
|
I . 2 . |
Пусть |
необходимо выбрать патурешшку 2 4 " " 1 . Ка |
|||
кие |
полуреплики, |
по вашему |
?лнению, обладаютбольшей раз- |
|||
х ) |
См.также |
задачи н |
главе |
П S № 2 . 3 ; . 2 . 4 . |