Практическое задание 1
Полный факторный эксперимент (ПФЭ) – это эксперимент, в котором реализуются все возможные, неповторяющиеся комбинации уровней факторов.
Число опытов в ПФЭ определяется в соответствии с (1.6). Обычно встречаются планы эксперимента типа 2k (два уровня варьирования факторов), реже 3k и очень редко при p > 3 в связи с резким ростом числа независимых опытов.
Где p-уровень варьирования, k-количество факторов
ПФЭ, в котором каждый фактор принимает только два значения (уровня), применяется для отыскания параметров полиномиальных моделей без учета квадратов факторов.
Этапы планирования и реализации ПФЭ:
выбор параметров оптимизации и уровней их варьирования;
кодирование факторов;
составление матрицы планирования эксперимента
рандомизация опытов;
реализация плана эксперимента;
проверка однородности дисперсий параллельных опытов, воспроизводимости результатов;
расчет коэффициентов уравнения регрессии, их ошибок и значимости;
проверка адекватности модели.
1.2. Кодирование факторов
Кодирование – это перевод натуральных значений уровней факторов в кодовые безразмерные величины с целью построения стандартной матрицы эксперимента.
Для факторов с непрерывной областью определения кодирование осуществляют по формуле
где Xu – кодовое значение u-го фактора; xu – натуральное текущее значение u-го фактора; xu0 – начальный (нулевой) уровень фактора;
∆xu – интервал варьирования u-го фактора.
После кодирования уровни факторов принимают значения: +1 –верхний уровень; –1 – нижний уровень; 0 – нулевой уровень. В качестве нулевого уровня принимают центр интервала, в котором предполагается проводить эксперимент. Например, результат кодирования двух факторов x1 и x2 можно представить табл.1.
Рисунок 1- Факторное пространство
На рис. 6.1 представлено факторное пространство и уровни факторов до кодирования (а) и после кодирования (б).
Матрицы планирования эксперимента
Условия эксперимента обычно записывают в виде матриц планирования эксперимента (табл. 2), где строки соответствуют различным независимым опытам, а столбцы – значениям (уровням) факторов. На рис. 2 представлена геометрическая интерпретация ПФЭ.
Таблица 2 Матрица планирования эксперимента
Номер опыта
|
X1
|
X2
|
y
|
1
|
–1
|
–1
|
y1
|
2
|
+1
|
–1
|
y2
|
3
|
–1
|
+1
|
y3
|
4
|
+1
|
+1
|
y4
|
В общем случае планы типа 2k геометрически представляют собой совокупность точек, расположенных в вершинах гиперкуба, размещенного в многомерном пространстве. Пространство, заключенное внутри гиперкуба, является областью планирования эксперимента.
Существует несколько способов построения матрицы планирования большой размерности. Один из них основан на чередовании знаков: в первом столбце знаки меняются поочередно, во втором – через два, в третьем – через четыре и т.д.
Рис. 6.2. Геометрическая интерпретация ПФЭ:
а – в двухмерном пространстве (N=22); б – в трехмерном пространстве (N=23)
Задание
Поставить цель исследования.
Продумать план исследования. Найти варьируемые контролируемые факторы и результирующие. Заполнить матрицу планирования.
Достарыңызбен бөлісу: |