- •Методология научного эксперимента
- •Введение
- •1 Общие сведения об эксперименте
- •1.1 Что такое эксперимент?
- •1.2 Элементы теории измерений.
- •1.3. Погрешности косвенных измерений
- •1.4. Выявление и исключение промахов
- •1.7 Задачи к разделу
- •1.5. Графическая обработка результатов эксперимента
- •1.6 Вопросы для самопроверки
- •2 Аппроксимация экспериментальных данных
- •2.1 Метод средних
- •2.2 Метод наименьших квадратов
- •2.3 Аппроксимация в виде системы линейно независимых функций
- •2.4 Сглаживание исходной информации
- •2.5 Вопросы для самопроверки
- •Задачи и упражнения к разделу
- •3. Построение плана многофакторного эксперимента
- •3.1. Планирование факторного эксперимента
- •3.2. Полный факторный эксперимент
- •3.3. Дробный факторный эксперимент
- •3.4. Математическая обработка факторного эксперимента
- •3.5. Планы второго порядка
- •3.5.1. Ротабельное планирование
- •3.5.2. Некомпозиционный план
- •3.6. Вопросы для самопроверки
- •3.7. Задачи и упражнения к разделу
- •4. Поиск оптимальных условий в экспериментальных исследованиях
- •Одномерные методы поиска экстремума
- •Метод дихотомии
- •4.1.2. Метод Фибоначчи
- •4.1.3. Метод «золотого сечения»
- •Многомерные методы поиска
- •4.2.1 Метод Гаусса-Зайделя
- •Метод крутого восхождения
- •Симплекс-метод
- •4.3. Вопросы для самопроверки
- •4.4. Задачи и упражнения к разделу
- •5. Дисперсионный анализ
- •5.1. Основные понятия дисперсионного анализа
- •5.1.1 Однофакторный дисперсионный анализ
- •Двухфакторный дисперсионный анализ
- •5.2. Латинские и греко-латинские квадраты
- •5.3. Вопросы для самопроверки
- •5.4. Задачи и упражнения к разделу
3.5.1. Ротабельное планирование
Недостаток ЦКП в том, что коэффициенты уравнения рассчитываются с неодинаковыми дисперсиями, т.е. точность неодинакова в различных направлениях. Этот недостаток устраняет ротабельное планирование.
Используя ранние таблицы, матрицы ротабельного планирования второго порядка для двух факторов имеет вид:
№ опыта |
X0 |
X1 |
X2 |
X1X2 |
X12 |
X22 |
Y |
Примечание |
1 |
1 |
-1 |
-1 |
-1 |
1 |
1 |
|
Ядро ПФЭ 2к |
2 |
1 |
1 |
1 |
-1 |
-1 |
1 |
|
|
3 |
1 |
-1 |
1 |
-1 |
1 |
1 |
|
|
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
5 |
1 |
1,141 |
0 |
0 |
2 |
0 |
|
Звездные точки |
6 |
1 |
-1,141 |
0 |
0 |
2 |
0 |
|
|
7 |
1 |
0 |
1,141 |
0 |
0 |
2 |
|
|
8 |
1 |
0 |
-1,141 |
0 |
0 |
2 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Нулевые точки |
10 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
11 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
12 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
13 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Дисперсия
опыта подсчитывается на основании
опытов, проведенных в центре эксперимента:
3.5.2. Некомпозиционный план
Если заранее известно, что процесс описывается квадратичной моделью, то более рационально использовать некомпозиционнй план, содержащий экономное число опытов. Для двухфакторной модели он имеет вид правильного шестиугольника. Матрица планирования имеет вид:
№ опыта |
X1 |
X2 |
X1X2 |
X12 |
X22 |
Y |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
2 |
-1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
0,5 |
0,866 |
0,433 |
0,25 |
0,75 |
|
4 |
0,5 |
-0,866 |
-0,433 |
0,25 |
0,75 |
|
5 |
-0,5 |
0,866 |
-0,433 |
0,25 |
0,75 |
|
6 |
-0,5 |
-0,866 |
0,433 |
0,25 |
0,75 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Этот план является ротатабельным. При k>3 строят некомпозиционные планы с варьированием каждого фактора на 3 уровнях (-1; 0; 1). Эти планы представляют собой выборки из ПФЭ Зk.
№ опыта |
X0 |
X1 |
X2 |
X3 |
X1X2 |
X2X3 |
X1X3 |
X12 |
X22 |
X23 |
Y |
1 |
1 |
1 |
-1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
2 |
1 |
-1 |
-1 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
-1 |
1 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
4 |
-1 |
-1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
1 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
1 |
|
7 |
-1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
1 |
|
8 |
-1 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
9 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
10 |
0 |
1 |
-1 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
11 |
0 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
12 |
0 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
13 |
0 |
0 |
0 |
α |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
14 |
0 |
0 |
0 |
-α |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
