Файл: Козин В.З. Методы исследований в обогащении учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.06.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 1
то |
число возможных |
сочетаний уровней факторов со |
|||||
ставляет |
при одном факторе - 2, |
при двух - |
4, при |
||||
трех - |
8 , при четырех - 18 и т.д, |
В общем |
случае |
||||
полное |
число возможных уровней факторов j / |
равно |
|||||
2 |
^ |
I |
А - число факторов. |
|
|
||
|
|
|
= |
2 ^ |
• |
|
/7.1 / |
|
Эксперимент, в котором |
реализуются все возможные |
сочетания уровней факторов называется полным фактор ным экспериментом (ИФЭ).
В ы б о р |
о с н о в н ы х |
у р о в н е й . Наря |
|
ду с |
выбранной |
экппернмвитальной |
областью исследова |
тель |
на основе той же априорной информации может вы |
брать наилучшую комбинацию факторов. Эта комбинация и может быть принята за исходную при планировании эк сперимента. Если координаты многомерной точки в фак
торном пространстве, соответствующие наилучшей комбина ции факторов находятся примерно посредине эксперименталь ной области, то она непосредственно может быть принята в качестве основного уровня. Если же эта точка находится вблизи границ области, то целесообразно сдвигать основ ной уровень от этой точки с тем, чтобы план эксперимен
та разместился |
к экспериментальной |
области. |
В ы б о р |
и н т е р в а л о в |
в а р ь и р о |
в а н и я . |
|
|
Выбрав основной уровень и даже поставив экспери мент со значениями факторов, находящихся на этом уров не, мы еше почти ничего не узнаем о процессе. Для того, чтобы изучить его свойства, необходимо факторы в про цессе экспериментирования варьировать на некоторую ве личину, которая также должна быть выбрана заранее.
Интервалом варьирования называется некоторое число, прибавление которого к основному уровню даот верхний, а вычитание - нижний уровни фактора
Для упрощения записи условий эксперимента и обра ботки і'ЭКсгіериментальиых данных масштабы по осям неза висимых переменны:, выбираются /нос.по выбора интервала
варьирования/ так, чтобы верхний уровень соответство вал +1, нижний -1, а основной - нулю. Это соответству ет преобразованию координат
|
|
/ у » |
X, н ~ х но |
/7.2/ |
||
|
X - |
^ ~ |
J |
> |
||
где |
кодированное |
значение фактора; |
1 |
|||
|
Х н - |
натуральное |
значение фактора; |
|
||
|
Xн0- |
основной уровень |
/натуральный/; |
|
ÿ- интервал варьирования.
На выбор интервалов варьирования накладываются
ограничения снизу и сверху. Ограничение снизу связано с точностью измерения фактора }ограничение сверху свя
зано с размером экспериментальной области, а также кривиз ной гиперповерхности отклика и, наконец, задачами экспе риментов и последующим использованием эксперименталь ных Данных. Чуянов Г.Г. обобщил данные, имеющиеся в работах по исследованию на обогатимость и пришел к вы воду, что обычно принимают интервал варьирования в диа пазоне 1 В—36% от основного уровня. Естественно, что это средний результат. В общем случае можно руководствовать ся следующим правилом: интервал варьирования должен быть таким, чтобы получающиеся на концах интервала значения параметра оптимизации, существенно различа лись между собой /т.е, были как можно большими/, одна ко интервал варьирования должен быть таким, при кото ром могут быть выявлены все ожидаемые особенности гиперповерхности объекта,
Если нет никакой априорной информации о характере гиперповерхности, то необходимо либо поставить предва рительно дрикядочные эксперименты,, либо смириться с возможной необходимостью уточнения интервалов варь ирования и повторением экспериментов. За незнание надо платить!
Составам табгшцу 7.2 полного факторного эксперимен
та /или матрицу планировании эксперимента/ для двух факторов
|
|
|
|
Таблица 7.2 |
|
Таблица ПФЭ для двух |
факторов |
|
|||
№ |
|
факторы |
параметр |
буквенная |
|
|
|
оптимизация |
запись |
||
опыта |
|
|
|||
Х і |
х х |
|
строк |
||
|
* |
||||
|
|
|
/ і / |
||
1 |
- 1 |
- 1 |
Уі |
||
2 |
+ 1 |
- 1 |
а |
||
|
|||||
3 |
- 1 |
+1 |
Ui |
в |
|
4 |
+ 1 |
+1 |
а 3 |
ав |
Каждый столбец матрицы называется вектор-столбцом,
а каждая |
строка - вектор-строкой. Условия эксперимента |
|||||||
можно изобразить графически в координатах, рис.7,1, |
||||||||
Часто для сокращения записи матрицы вводят буквен |
||||||||
ные обозначения строк. Пусть X^ соответствует буква а, |
||||||||
Хх - в. |
JCj -с и т.д. |
|
|
|
|
|
||
Если для матрицы планировании /см.таблицу 7.2/ выпи |
||||||||
сать |
буквы |
только для факторов, находящихся на верх |
||||||
них |
уровнях, |
то каждой строке |
будет соответствовать |
|||||
единственная |
комбинация букв. |
Опыт со всеми факторами |
||||||
на нижних уровнях^обозначается |
/1/. Тогда |
та |
же матри |
|||||
ца, табл,7.2, |
можѳт^в* тексте |
записана :/1 /, |
а, |
в, ав. |
||||
Для трех переменных матркда планирования ж /того |
||||||||
факторного эксперимента |
будет |
вигпядп ь так |
|
|||||
|
|
|
ПФЭ для трех |
факторов |
Таблица 7.3 |
|||
|
|
|
|
|
||||
№ |
|
|
факторы |
|
|
буквенная |
|
параметр |
|
|
|
|
|
~ запись |
оптимизации |
||
т ~ |
|
- 1 |
- 1 “ |
-I |
|
/ 1 / |
|
Уі |
2 |
|
+ 1 |
- 1 |
- 1 |
|
я |
|
|
|
|
|
9* |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
таблицы 7.3 |
||
а |
-1 |
+ 1 |
-1 |
В |
Уз |
|
|
||||||
4 |
+1 |
И |
-1 |
ав |
У« |
|
5 |
-1 |
-1 |
+1 |
с |
||
У* |
||||||
|
і-l |
-1 |
+ 1 |
ас |
||
6 |
У6 |
|||||
7 |
-1 |
-И |
+1 |
вс |
||
h |
||||||
|
+ 1 |
+1 |
+ 1 |
|
||
8 |
авс |
У* |
||||
|
|
|
|
|
Укажем одно из правил построения такой матрицы любой размерности: в первом столбце знаки меняются поочередно, во-втором через два, в третьем - через четыре, в четвертом - через восемь и т.д. по степеням двойки.
Матрицы полных факторных экспериментов обладают
особыми |
свойствами, |
благоприятствующими использова |
||||
нию |
их |
при |
исследованиях. Если |
j -номер фактора |
||
j = |
1,2 |
•. . |
k , а |
і -номер |
опыта |
С = 1 , 2 - ^ то |
а/ условие симметричности матрицы, относительно цен
тра эксперимента: |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д , |
x Ji |
- |
0 |
> |
/7.3/ |
|
|
1.=1 |
|
|
|
|
|
dZji |
б/ условие нормировки, следующее из |
того, что |
||||||
равно либо +1 , либо - 1 |
|
X |
|
/ |
|
|
|
|
Л |
|
|
|
|||
|
f r L X J'L |
- |
) |
/ 7 . 4 / |
|||
в/ условие ортогональЕіости |
|
|
^ |
|
|||
|
г/ |
|
|
|
|
|
|
|
^ |
Е " Хиі |
- 0 \ j |
фи. |
|
||
|
сн |
J L |
|
|
|
|
/ 7 . 5 / |
Наконец, матрица является |
ротатабельноіі. Это |
зна |
чит, что точность предсказания значений параметра оп тимизации одинакова на ранных расстояниях от центра эксперимента и не зависит о т .направления.