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

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

-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

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 .