Дәріс №1 Ғылым және оның қазіргі қоғамдағы рөлі
Эксперименттік зерттеулердің жіктелуі
жүктеу/скачать 181,89 Kb.
|
| Эксперименттік зерттеулердің жіктелуі
Бір типтегі қасиеттер жиынтығымен сипатталған эксперименттерді кейбір сыныптарға біріктірген жөн. Ғылыми-техникалық эксперименттерді жіктеудің ең толық нұсқасы [33] келтірілген. Бұл жұмыста келесі жалпыланған жіктеу белгілері қабылданады: эксперимент құрылымы; экспериментті қамтитын ғылыми зерттеулер кезеңі; экспериментті ұйымдастыру; есепті қою; эксперимент жүргізу тәсілі. Бұл белгілер жиынтығы, автордың өзі мойындағандай, эксперименттердің барлық қасиеттерін қамтитын жалғыз мүмкін емес. Біз ғылыми-техникалық эксперименттерді жіктеудің схемасын [33], оны толықтырамыз. Жіктеудің бірінші деңгейі ретінде сапалық және сандық эксперименттерді қарастырамыз. Сапалы эксперимент-бұл эксперименттердің қарапайым түрі. Оның мақсаты-құбылыстың болу фактісін ғана анықтау. Сапалы эксперимент көбінесе күрделі өлшеу жүйелерімен және деректерді өңдеу жүйелерімен жабдықталған. Бірақ көрінетін қарапайымдылық қасиеттері. Сандық эксперимент сапалыға қарағанда жиі кездеседі, бірақ оны жүргізу үшін күрделі жабдықты қажет етеді. Өлшеу немесе сандық эксперименттің міндеті-жүйенің күйін сипаттайтын параметрлер арасында сандық байланыс орнату. Келесі деңгей — эксперименттерді олардың құрылымы бойынша заттай, Модельдік және модельдік-кибернетикалық (машиналық) деп бөлу. Табиғи экспериментте эксперименттік зерттеу құралдары зерттеу объектісімен тікелей өзара әрекеттеседі, модельдік экспериментте — объектінің өзімен емес, оның моделімен. Бұл жағдайда модель екі рөл атқарады. Біріншіден, бұл тікелей эксперименттік зерттеудің объектісі. Екіншіден, нақты зерттелетін объектіге немесе процеске қатысты модель эксперименттік зерттеу құралы ретінде әрекет етеді. Модельдік-кибернетикалық эксперимент-бұл зерттелетін объектінің тиісті сипаттамалары компьютердегі модель көмегімен зерттелетін модельдік эксперименттің бір түрі. Модельдердегі эксперименттерді өз кезегінде масштабты, Аналогты, жартылай математикалық және математикалық модельдеуге бөлуге болады. Ауқымды модельдеу. Эксперименттік зерттеудің бұл түрі ең көне болып табылады. Құбылысты сапалы немесе сандық зерттеу үшін оның моделі жасалды (қысқартылған көшірме). Ауқымды модельдеудің мысалы-гидротехникалық құрылыстардың мінез-құлқын, құбырлардағы сұйықтық ағындарын, оларға әртүрлі бағыттағы ағындардың әсерінен кемелердің тұрақтылығын зерттеу. Модельдеудің бұл түрінің артықшылығы-табиғаттағы құбылыстар мен процестерді зерттеу. Масштабты модельдеудің кемшілігі-геометриялық ұқсастық құбылыстың ұқсастығын қамтамасыз етпейді. Аналогтық модельдеу. Модельдеудің келесі түрі-аналогтық модельдерде жүргізілген зерттеулер. Егер әртүрлі құбылыстар бірдей теңдеулермен сипатталса, онда құбылыстардың бірін модельдің негізі ретінде таңдауға болады, ал қалғанын ол арқылы білдіруге болады. Модель-бұл оңай және дәл өлшеуге болатын құбылыс немесе процесс. Электрлік шамаларды өлшеу жақсы жасалғандықтан. Жартылай табиғи модельдеу. Жартылай статикалық модельдеу көбінесе автоматты немесе жартылай автоматты басқару немесе басқару жүйелерін зерттеуде қолданылады. Мысал ретінде автопилотты басқару дағдыларын өңдеуге арналған арнайы стендтердегі ұшақтардың сипаттамаларын зерттеу болады. Жартылай табиғи модельдеу негізінде әртүрлі тренажерлер жасалады. Математикалық модельдеу. Егер бүкіл модельделген процесті математикалық теңдеулер мен қатынастар түрінде білдіруге болатын болса, онда мәселені осы математикалық теңдеулер мен қатынастар компьютерде зерттелетіндігімен жеңілдетуге болады. Бұл жағдайда экспериментатордың өзі эксперимент жоспарын басқарады: қандай параметрлер және қалай өзгерту керек және қайсысын тұрақтандыру керек. Эксперимент қабылданған жорамалдар мен қарауға енгізілген параметрлердің қатаң шеңберінде жүргізіледі. Математикалық модель жасай отырып, сіз тек ең маңызды параметрлерді қарастыруға, математикалық сипаттама жасауға тырысуыңыз керек. Келесі деңгей ғылыми зерттеулердің кезеңдеріне сәйкес эксперименттерді бөлуді қамтиды. Мұнда зертханалық, стендтік және өнеркәсіптік эксперименттерді бөліп көрсетуге болады. Зертханаларға әртүрлі құбылыстар мен процестердің жалпы заңдылықтарын зерттеу, ғылыми гипотезалар мен теорияларды тексеру бойынша эксперименттер кіреді. Зертханалық эксперимент өлшеу және басқару арналарының аз санымен, эксперименттік қондырғының аз энергия шығындарымен, қызмет көрсететін персоналдың аз санымен сипатталады. Зертханалық экспериментте экспериментатордың өзі үлкен рөл атқарады. Эксперименттік зерттеуге арналған қондырғыны, әдетте, өзі жасайды және зерттеудің барлық уақытында оның қарамағында болады. Бұл фактор оны жүктеудің салыстырмалы түрде төмен коэффициентін де анықтайды, өйткені уақыттың бір бөлігі тоқтап қалады (алынған нәтижелерді талдау немесе жабдықты қайта орнату және жөндеу кезінде). Стендтік зерттеулер қажет болған жағдайда белгілі бір физикалық, химиялық және басқа қасиеттері бар зерттеу объектісінде болатын нақты процесті зерттейді. Зертханалық тәжірибелер сатысында алынған мәліметтер негізінде стендтік зерттеулер кезінде объектінің сипаттамалары, объектіге әсер ететін факторлардың өзгеруі кезіндегі оның мінез-құлқы нақтыланады, зерттеу объектісінің жұмыс істеуінің оңтайлы шарттары анықталады. Стендтік сынақтардың нәтижелері бойынша Объектіні, бұйымды немесе техникалық процесті есептеу немесе жобалау кезіндегі әртүрлі атқарымдар туралы бағаланады. Сондай-ақ, стендтік зерттеулер барысында Өнімді сериялық шығаруға және оны пайдалану жағдайларына қатысты ұсыныстар жасалады. Стендтік зерттеулердің бір түрі-күрделі зерттеу эксперименті. Үдеткіштер, реакторлар, химиялық колонналар-зерттеу эксперименті үшін күрделі эксперименттік қондырғылардың мысалдары. Өнеркәсіптік эксперимент зертханалық немесе стендтік зерттеулердің деректері бойынша жаңа өнімді жасау немесе технологиялық процесті ұйымдастыру кезінде, технологиялық процесті оңтайландыру кезінде, шығарылатын өнімнің сапасына бақылау-іріктеу сынақтарын жүргізу кезінде жүргізіледі. Эксперименттің бұл түрі өзінің принципі бойынша математикалық модельдеудің айна бейнесі болып табылады. Математикалық модельдеуде эксперименттік құрал-бұл компьютер. Онда құрастырылған теңдеулер мен өлшеу эксперименті ретінде таңдалған және алынған параметрлердің мәндеріне сәйкес зерттелетін процесс көбейтіледі. Өнеркәсіптік экспериментте эксперименттік қондырғы (мысалы, аэродинамикалық құбыр, беріктік стенді және т.б.) күрделі өлшеу эксперименті үшін қолданылады. Онда зерттелетін процестің түрі және оны сипаттайтын теңдеулер белгілі. Бірақ процестің өзі соншалықты күрделі, оны есептеу құралдарының қазіргі деңгейінде математикалық модельдеуді жүргізу. Өнеркәсіптік эксперименттің ақпараттылығы, әдетте, үлкен, бұл деректерді өңдеудің күрделілігімен бірге оны көп уақытты қажет етеді. Өнеркәсіптік эксперимент модельдік, жартылай табиғи және табиғи болуы мүмкін. Жіктеудің келесі белгісі эксперименттерді ұйымдастыруды ескереді. Осы жіктеу белгісі бойынша стационарлық жағдайларда немесе жылжымалы объектілерде жүргізілетін қарапайым (күнделікті), арнайы (техникалық), бірегей және аралас эксперименттер бөлінеді. Ең жиі кездесетін тәжірибелер. Мұндай эксперименттер салыстырмалы түрде қарапайым жергілікті эксперименттік жабдықты қолдана отырып, стандартты әдістерге сәйкес жүзеге асырылады. Техникалық эксперименттер әртүрлі құрылғылар мен құрылғыларды құрумен және зерттеумен байланысты. Бірегей эксперименттер күрделі қымбат эксперименттік жабдықтарда (ядролық реактор, синхрофазотрон, аэродинамикалық құбыр сияқты) жүргізіледі. Мұндай эксперименттер эксперименттік мәліметтердің үлкен көлемімен, зерттелетін процестердің жоғары жылдамдығымен, зерттеу объектілерінің сипаттамаларының өзгеруінің кең спектрімен сипатталады. Аралас эксперимент әртүрлі эксперименттердің ерекшеліктеріне ие. Эксперименттердің аталған түрлері стационарлық жағдайларда да, жылжымалы объектілерде де (теңіз, авиация, ғарыш, жер үсті) ұйымдастырылады. Эксперименттік зерттеулерді жіктеудің келесі деңгейі олардың жеке мақсаттарымен немесе зерттеу нәтижелері бойынша қалпына келтірілген белгілі бір типтегі модельдер түріне байланысты — Сондай-ақ, жіктеудің бұл деңгейі модель түрін анықтау міндетін қою арқылы жүзеге асырылады деп айтылады. Кейбір жағдайларда экспериментатор зерттеу объектісінің кейбір айнымалылары арасында байланыстардың болуын, олардың арасындағы қатынастардың түрін, зерттеу объектісін сандық сипаттайтын нақты аналитикалық тәуелділіктерді, осы аналитикалық тәуелділіктердің түрлері мен параметрлерін анықтауға қызығушылық танытуы мүмкін. Эксперимент жүргізу зерттелетін объектінің априори белгілі моделінде белгісіздік дәрежесінің төмендеуіне әкеледі. Нақты эксперименттік зерттеу мәселесін тұжырымдау зерттелетін объектінің күрделілік деңгейімен, объект туралы априорлық ақпараттың саны мен сапасымен, яғни оның зерттелу дәрежесімен, объектінің өмір сүруінің ерекше жағдайларымен, мысалы, кездейсоқ бақыланбайтын сыртқы әсерлерге бейімділігімен, сипаттамалардың ауытқуының болуымен және т.б. және оның сипаттамасын нақтылаудың қажетті дәрежесімен анықталады. Міндеттерді қоюдың осы жалпы принциптері жіктеу белгісінің құрамдас элементтері ретінде қарастырылады. Мәселені қою кезінде біз оның сипаттамаларын бөліп көрсете аламыз, олар өте жалпы және сонымен бірге осы тұжырымның басқалардан маңызды айырмашылықтарын білдіреді. Осындай сипаттамалардың негізінде эксперимент сыныптары қалыптасады. Жіктеу схемасының осы деңгейінде эксперименттердің белгілі бір класын қалыптастыру критерийі мәселені оның тұжырымының маңызды сипаттамаларын ескере отырып шешуге мүмкіндік беретін бірқатар әдістердің болуын қарастырамыз. Жіктеудің осы деңгейінде келесі сыныптарды бөлуге болады. • 1. Әр түрлі гетерогенділіктер болған кезде зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер. • 2. Өзара байланысты кіріс айнымалыларымен зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер. • 3. Зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер, егер оның "жады" болса, яғни.әсерін сақтау қасиеттері. • 4. Құбылыстар механизмін анықтау кезінде зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер. • 5. Параметрлердің уақытша ауытқуы болған кезде оңтайлылықтың белгілі бір критерийінің экстремумына сәйкес келетін оның параметрлері кеңістігінің жергілікті аймағын сипаттайтын зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер. • 6. Параметрлердің уақытша ауытқуы болмаған кезде оңтайлылықтың белгілі бір критерийінің экстремумына сәйкес келетін оның параметрлері кеңістігінің жергілікті аймағын сипаттайтын зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер. . Кіріс айнымалыларының Шығыс айнымалыларына әсер ету дәрежесін сипаттайтын зерттеу объектісінің моделін табуға арналған эксперименттер. • 8. Зерттеу объектісінің айнымалылар жиынтығын түрлендіруге мүмкіндік беретін зерттеу объектісінің математикалық моделін табуға арналған эксперименттер. • 9. Зерттеу объектісінің математикалық моделін табуға арналған эксперименттер, оның мінез-құлқын болжайды. • 10. Зерттеу объектілерін жіктеудің модельдерін табу және эксперименттік деректердің белгілі бір модельдерге сәйкестік дәрежесін тексеру бойынша эксперименттер. Қорытындылай келе, жіктеу схемасының соңғы деңгейі эксперименттерді оларды жүргізу әдісіне бөледі, автоматтандыру жүйесінің зерттеу объектісімен өзара әрекеттесу сипатын анықтайды. Осы тұрғыдан пассивті, белсенді бағдарламалық басқарумен, белсенді кері байланыспен, белсенді пассивті эксперименттермен ерекшеленеді. Белсенді және пассивті эксперименттердің сипаттамасы бұрын берілген. Бағдарламалық басқарумен белсенді эксперимент алдын ала әзірленген жоспар бойынша жүргізіледі. Осы жоспарға сәйкес зерттеуші эксперимент жоспарына сәйкес оларды бір деңгейден екінші деңгейге ауыстыру арқылы зерттелетін факторларға әсер етеді. Сонымен қатар, зерттеу объектісінің бақылау әсеріне реакциясын көрсететін жауап функциясының өзгеруі зерттеу объектісінде болып жатқан процестердің табиғатын анықтауға мүмкіндік береді. Белсенді кері байланыс эксперименті жағдайында Автоматтандыру жүйесі эксперименттің әр кезеңіндегі нәтижелерді түсіндіреді және оны басқарудың оңтайлы стратегиясын таңдайды. Белсенді пассивті эксперимент оны жүргізу кезінде факторлардың бір бөлігі жай бақыланатындығымен, ал екінші бөлігі басқарылатындығымен сипатталады. жүктеу/скачать 181,89 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|