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: 170

Скачиваний: 1

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

7.8Рандомизация

Чтобы исключить влияние систематических ошибок рекомендуется случайная последовательность опытов матрицы. Это будет рандомизация во времени.

Например, пусть имеются матрицы из восьми опытов

Х і

3еД,

*3

 

 

 

1

+

+

+

2

-

+

■Ь

3

+

-

+

4

 

-

+

5

+

+

-

6

-

+

-

7

+

-

-

8

-

-

Если в один день можно реализовать лишь четыре опыта, то ставить их в таком порядке, как они представ­

лены, нецелесообразно, ибо если условия одного

дня от­

личаются от другого, то это скажется На ёепичиие

.

Действительно,

пусть во второй день по какой-либо

СХ$

причине возникает

систематическая ошибка £,

.тогда

аз = j- [fr +h +fr +fr ~ (fr +S +fr+z

+$y,+z)]Ч '

Рекомендуется, пользуясь таблицей случайных чисел,

составить случайный порядок реализации опытов, например 7, 6 , 3, 8 , 2, 5, 4, 1.

7.9. Определение ошибки опытов Для оценки получаемых в результате планирования ре­

зультатов необходимо знать ошибку воспроизводимости

опытов

. Можно использовать несколько путей по­

лучения

З ё .

1.

Ошибка опытов может быть известна по проведен­

ным ранее исследованиям, либо измерениям.


2.

Ошибку опытов определяют ПО ft

специально по­

ставленным параллельным опьітам обычно На основном

уровне.

 

п

I Л.

 

Тогда

i

«с-

 

 

Z ( ä i - y > ‘

 

 

 

 

 

/7.16/

3. Если матрица планирования Не насыщена, то можно ошибку воспроизводимости вычислить /правда, смешанную, с ошибкой, вызванной неадекватностью модели/ таким об­ разом

 

 

 

X

-

Z UL

t-0a j

 

 

 

 

Л

J Z il---------

d=£-----

 

 

 

 

 

 

j V

- i - l

/7.17/

где

j /

-

число опытов в матрице;

 

 

OLj

-

коэффициент модели;

 

 

А

-

число членов

в уравнении.

 

В

связи

с

малым числом степеней свободы j f - А- і и

эффектом смешений Нользоватйсй stoft формулой следует лишь в краййеМ случае.

4.Дублирование опытов В матрице. При Дублировании

находят Дйснерсии по строкам ДЛИ

fti параллельных опы-

тов

,

Щ-

г..

 

 

л

и

ы - щ

/7.18/

 

 

 

 

т - 4

1

затем

усредняют эти дисперсии по всей матрице

 

 

 

_

-JL

 

 

Если

'SiyL

 

 

Л"

 

/7.19/

в дальнейшем

используют средние ^

данные

для.расчетов, дисперсия воспроизводимости для такой мат­

рицы будет равна

 

/7 -20/

При использовании дисперсий 6 êyL необходимо прове­ рить их на однородность по критерию. Кохрена /см.раздел

111/.


Что делать если дисперсии неоднородны?

Это более сложный случай, который требует тщатель­ ного анализа и специальной обработки, не рассматрива­ емый здесь.

7,10 Обработка результатов эксперимента

Проведя эксперимент, можно, конечно, воспользовать­ ся отдельными результатами для выводов. Однако, во многих случаях целесообразно представить результаты

ввиде модели процесса.

Если бы мы точно знали вид модели, а все экспери­

ментальные результаты удовлетворяли этой модели, то можно было достичь абсолютного соответствия модели и результатов. Чаще всего приходится удовлетворяться про­ стыми моделями типа

ÿ= + CLt X ; _

ÿ = OL0

+ а й х г

И т.д.

/7,21/

Опыты же выполнены с ошибками, и как бы хорошо мы

нВ подобрали коэффициенты модели, всегда будет сущест­ вовать невязка Ji- модели и экспериментального ре­ зультата

j l L = ÿ i а 0 а £ зс.£* / 7 . 2:

Естественно, стремиться к тому, чтобы невязки были минимальными. Важно правильно сформулировать условие минимальности.

Наиболее распространено условие минимума суммы

квадратов невяаок

^

L -

Z - ß - i— — ntcn j

асам метод определения коэффициентов Сі0 и OL£

исходя из этого условия, носит название метод наимень­ ших квадратов /МНК/,

Конечно, это усповие не является строго обоснован­ ным или же обязательно необходимым, можно минимизи­ ровать и модуль максимальной невязки и сумму модулей невязок и сумму кубов невязок и т.п,, но МНК является общепринятым и наиболее удобным.

Очень удобно и важно то, что при любом количестве исходных данных /экспериментов/ при МНК число уравне­ ний всегда равно числу неизвестных коэффициентов.

Пусть

необходимо

найти

коэффициенты

& 0

и CLf

уравнения

 

 

0 + (ХуЗС

, если известно

 

пар значе­

ний ОС и

у

J/

. Запишем из условия МНК

 

 

L

о

,

V

. д ,

min.

=

Z

А

= 2

( у і - л о - * і * 0

Известно, что условием минимума Функции является равенство нулю частных производных

dcL0 =

=

Отсюда

0

0 -

Г

 

*

,

= 0 ;

“ 2

2

( ч 1 - * а - а ±х.-)

s

- 2

2 \

(Ui - CL' -C L iX ^ i-O .

 

С“і

V

 

Раскроем скобки и сократим на -2

 

 

 

2 4L = а о У + Л і Е х с ;

 

-

^ J LXL

/7.23/

 

+Cti^ lX'L

откуда и могут быть найдены неизвестные коэффициенты

Л 0 и .

Полученное уравнение у = Ло+ 0^0Сне удовлетворяет в точности ни одной точке. Оно является наилучшим сре­ ди всех линейных уравнений в смысле минимума квадра­ тов невязок. Но хотя сумма квадратов невязок и мини­ мальна, она существует и называется остаточной суммой квадратов.


7.11. Регрессионный анализ модели

Когда уравнение получено, возникает вопрос о значицости коэффициентов, об адекватности модели и т.п. Для решения этих вопросов необходимо обращаться к стати­ стике, а именно - к регрессионному анализу.

Обычно регрессионный анализ выполняют при следую­

щих предпосылках:

ч $

1. Параметр оптимизации у,

есть случайная величина

с нормальным законом распределения /для параллельных

опытов/.

и не зависит от абсолютной величины

2. Дисперсия

у .

9

3.Значения факторов есть неслучайные величины а / Проверка адекватности модели.

Под адекватностью донимают пригодность модели. Смысл пригодности формулируется экспѳрдментатрром.

Вычислим, нацримрр, остаточную дисперсию, разную

остаточной сумме

квадратов,» деденную на число степе­

ней свободы J-

J/ .

f

О ост - ---*

/7 .2 4 /

Число степеней свободы равно числу дандых /одыто»/ за вычетом числа коэффициентов, которые удсе вычислены

по результатам

этих

опытов

независимо друг .от д р у г »

 

h + і.

/

=

•л /_

/7.25/

Здесь

соответствует числу коэффициентов в

линейном уравнении для

h.

факторов.

В планировании эксперимента число степеней свободы

для âg'cn,

равно числу различных опытов, результаты

которых используются при подсчете коэффициентов, минус число этих коэффициентов. Параллельные реализации одно­ го опыта соответствуют в этом случае одному опыту.

Если поставлены нулевые опыты для оценки дисперсии воспроизводимости, но резулюаты этих опытов не ис­ пользуются при подсчете коэффициентов модели, то .дуде-


вые опыты не участвуют и при расчете степеней свобо­

ды,

как известна

Л1

 

После того,

Даст и известная дис­

персия воспроизводимости эксперимента 5 g

по крите­

рию Фишера проверяют адекватность модели,

 

б/ Проверка

значимости

коэффициентов.

определя­

Дисперсия коэффициента

регрессии л

ется по формуле

9і

V

 

/7.26/

 

Оси ~

~У~'

Например, при ПФЭ ддя двух факторов

а с

к

AÏ. = AJk =

i l .

=

JJL.

J a 'L

if

 

&

Доверительный интервал для

 

строится обычным

образом с использованием

критерия.

 

ДО-і = ±

ѢМ

П.2Т/

 

 

f j ?

Коэффициент значим, если epp абсолютная величина больше доверительного иьітерва.лд

в/ Принятие решений Полученная линейная модедь дозволяет определить в

каком направлении следуед изменять факторы, чтобы по­ лучить увеличение параметра оптимизации.

Эта задача решаете# путем учета знаков при коэффи­

циентах. Например,

если

 

 

 

у

 

^ Q L i - ê X t

- СХХ ,

/7.28/

ТР ддя уведиче.ддая

у следует

увеличивать

и

уменьшать

%

 

Х^ ц X

Эаасцо дравидрію выбрать величину шага по

/см.раздед

"Донск"/.

 

 

Сдедует дметь

ввиду, что слишком малые шаги могут

не позволить зафиксировать изменение параметра оптими­

зации

и удли

ьіцят поиск, а верхний предел шага лимити­

рует

область

определения фактора.