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

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

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

+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.