Форма входа
Прочитать бесплатно книгу 📚 Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие - Виталий Скляр 👍Полную версию
- Дата:12.07.2024
- Категория: Научные и научно-популярные книги / Прочая научная литература
- Название: Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие
- Автор: Виталий Скляр
- Просмотров:0
- Комментариев:0
Уважаемые читатели!
На сайте можно читать бесплатно Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие - Виталий Скляр. Жанр: Прочая научная литература. Так же Вы можете читать полную версию (весь текст) онлайн книги без регистрации и SMS на сайте knigi-online.club (книги онлайн клаб) или прочесть краткое содержание, описание, предисловие (аннотацию) от автора и ознакомиться с отзывами (комментариями) о произведении.
0/0
Описание онлайн-книги Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие - Виталий Скляр:
В учебном пособии кратко представлены основные теоретические данные, которые позволят правильно спланировать эксперимент, провести его и обработать полученные результаты. В каждом разделе присутствуют подробные примеры использования алгоритмов обработки экспериментальных данных. Учебное пособие снабжено заданиями на самостоятельную проработку, вопросами для самоконтроля и всеми необходимыми справочными материалами.
Читем онлайн Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие - Виталий Скляр
Шрифт:
-
+
Интервал:
-
+
Закладка:
Сделать
Организация и математическое планирование эксперимента
Учебное пособие
Виталий Александрович Скляр
Иллюстратор Виталий Александрович Скляр
© Виталий Александрович Скляр, 2017
© Виталий Александрович Скляр, иллюстрации, 2017
ISBN 978-5-4485-2284-0
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
ВВЕДЕНИЕ
Большинство сложных научных задач проблемно решить без проведения физического или вычислительного эксперимента. Правильное, научно обоснованное, планирование эксперимента обеспечивает высокую точность, достоверность и адекватность результатов, а также может существенно сэкономить время на решение задачи. Поэтому будущий инженер-исследователь должен иметь достаточные представления о методах планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных.
В данной книге максимально сжатым образом представлены основные теоретические данные, которые позволят правильно спланировать эксперимент, провести его и обработать полученные результаты. Опущены сложные выкладки с редко применяемой на практике теорией, при желании их можно найти в специализированной литературе.
В каждом разделе присутствуют подробные примеры использования алгоритмов обработки экспериментальных данных.
Учебное пособие снабжено заданиями на самостоятельную проработку, вопросами для самоконтроля и необходимыми справочными материалами.
1. Основы экспериментальных исследований
§1. Понятие эксперимента
Эксперимент наряду с наблюдением, измерением и описанием относится к эмпирическим методам познания, что подразумевает практическое изучение реально существующих и доступных объектов исследования или их моделей. Большинство практических научных исследований реализуется в виде эксперимента. Именно разработка теоретических основ экспериментальных исследований дала тот толчок развитию науки и техники, результат которого мы и наблюдаем сейчас.
Эксперимент – это последовательность действий, направленных на получение информации об объекте исследования путем контролируемых воздействий на него в воспроизводимых условиях.
Объектом исследования (ОИ) обычно выступает технологический процесс, о котором требуется получить необходимую информацию. Наиболее часто это экспериментальная информация о реакции объекта исследования на изменение внешнего воздействия. В этом случае эксперимент проводится для улучшения (или оптимизации) показателей работы технологического агрегата с целью повышения производительности и/или качества производимой продукции, уменьшения себестоимости и т. д.
Предмет исследования является определенной частью объекта исследования, это могут быть его отдельные свойства, особенности и т. д.
Воздействия на объект производится в виде опытов.
Опыт – это воспроизведение исследуемого процесса в лабораторных или промышленных условиях с регистрацией его результатов.
Последовательность действий при проведении эксперимента включает в себя следующие шаги:
– выбор объекта исследования, установление целей, определение факторов, влияющих на объект, а также откликов, которые будут контролироваться, составление плана проведения эксперимента;
– проведение всех предусмотренных планом опытов и регистрация результатов;
– выбор необходимой методики обработки экспериментальных данных, и их анализ с получением всей необходимой информации;
– подготовка и реализация нового экспериментального исследования, если это необходимо.
§2. Факторы, отклики и требования к ним
В ходе любого эксперимента стоит задача установить наличие и вид статистической связи между факторами и откликом.
Фактором называют входную величину, которая воздействует на ОИ, т.е. управляет его поведением и вызывает определенную реакцию на ее изменение. Фактор принимает в некоторый момент определенное значение, которое называют его уровнем.
Обычно фактор обозначают латинской буквой Х, если их несколько то к букве добавляют номер фактора Х1, X2, X3 … Xn,
К факторам предъявляют следующие требования:
– факторы должны быть управляемыми, т.е. исследователь в любой момент должен иметь возможность установить необходимый уровень фактора из плана эксперимента.
– факторы должны быть независимы друг от друга, т.е. уровень одного фактора не должен быть зависим от того на каком уровне находится другой фактор. Например, при исследовании процессов деформации брать в виде факторов одновременно температуру и сопротивление деформации, поскольку последнее зависит от первой. Поэтому необходимо использовать только один из них. Если это будет температура, то вторым фактором можно добавить, например, еще и скорость деформации.
– факторы должны быть совместимыми, т.е. комбинации их уровней возможно реализовать на практике (позволяет оборудование и технологический процесс) и они должны быть безопасными (сочетания факторов не должны приводить например к аварии, взрыву).
Факторы делятся на такие группы:
– контролируемые и управляемые – это факторы, уровень которых можно и измерить, и установить в любой момент времени на нужное значение (напряжение, расход газа и т.д.).
– контролируемые, но неуправляемые факторы – это факторы, величину которых можно измерить, но установить конкретный уровень невозможно (температура окружающей среды, влажность);
– неконтролируемые и неуправляемые – это факторы, уровни которых невозможно измерить или даже предугадать наличие самих факторов (износ механизмов, усталость металла, стресс у оператора механизма).
Отклик (еще можно встретить термины: параметр, реакция) – выходная величина на значение которой влияют факторы. Отклик обозначают латинской буквой Y.
Функция отклика – это уравнение, которое характеризует математическую связь между откликом и факторами
Таким образом в результате обработки экспериментальных данных на выходе необходимо получить подобную функцию отклика: y=f (x1, x2, … xn)
§3. Виды экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования можно разделить на виды по нескольким признакам (рисунок 1.1).
По характеру получаемых результатов различают качественный и количественный эксперимент.
В результате качественного эксперимента устанавливается только сам факт наличия и направление влияния факторов на отклик, но количественные результаты исследования не приводятся и математическую модель не получают. Например, можно просто установить, что повышение скорости разливки на машине непрерывного литья заготовок приводит появлению дефекта «ромбичность», но не оценивать степень этого влияния.
Рисунок 1.1 – Виды экспериментов
Количественный эксперимент подразумевает получение математической модели связи между факторами и откликом или хотя бы количественную ее характеристику. Например, можно установить математическую зависимость между количеством металлолома в завалке дуговой электросталеплавильной печи и удельным расходом электроэнергии на плавку.
По степени контроля за процессом эксперимент делится на активный и пассивный.
Если исследователь выполняет только роль наблюдателя, то эксперимент называется пассивным. Так как отсутствует возможность (или необходимость) в управлении уровнями факторов, и выполняется только измерение их величины. Также о пассивном эксперименте можно говорить, если выполняется статистическая обработка уже имеющихся данных за какой-либо период.
Активный эксперимент производится путем прямого вмешательства исследователя в изучаемый процесс, т.е. управление уровнями факторов, которое должно выполняться по разработанному плану эксперимента.
По условиям проведения различают промышленный, лабораторный, натурный, полевой эксперименты и т. д.
По характеру взаимодействия с объектом исследования различают материальный, вычислительный и мыслительный эксперименты.
Материальный эксперимент предусматривает работу исследователя непосредственно с натурным объектом исследователя или с его физической или аналоговой моделью.
Вычислительный эксперимент предполагает работу не с самим объектом исследования, а с его математической (чаше всего компьютерной) моделью. В настоящее время для вычислительных экспериментов в технике наиболее часто используется метод конечных элементов.
Мыслительный эксперимент реализуется в сознании исследователя, и часто предполагает предварительную проработку плана реального эксперимента. Можно сказать, что мыслительный эксперимент – это наиболее часто встречающая форма эксперимента, поскольку каждый из нас пытается в уме просчитать возможные варианты последствий перед ответственными действиями. В результате мысленного эксперимента может и отпасть необходимость в проведении материального. Однако у мыслительного эксперимента отсутствует строгий план действий.
На этой странице вы можете бесплатно читать книгу Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие - Виталий Скляр бесплатно.
Похожие на Организация и математическое планирование эксперимента. Учебное пособие - Виталий Скляр книги
- Научный метод познания. Ключ к решению любых задач - Устин Чащихин - Прочая научная литература
- Стилистика и культура речи: учебное пособие по русскому языку - А. Милюк - Прочая научная литература
- Методика научной работы. Учебное пособие - Василий Зверев - Прочая научная литература
- Русская расовая теория до 1917 года. Том 2 - Владимир Авдеев - Прочая научная литература
- Диссертация: инструкция по подготовке и защите - Александр Марьянович - Прочая научная литература
- Обществознание в вопросах и ответах. Учебное пособие - П. Черникин - Прочая научная литература
- VII Всероссийская научно-практическая и научно-методическая конференция «Конфликты в социальной сфере», 15–16 марта 2013 года - Коллектив авторов - Прочая научная литература
- Жанр, который мы потеряли. Очерк истории отечественной научно-популярной литературы - Андрей Ваганов - Прочая научная литература
- Развитие речи на уроках литературного чтения в старших классах специальных (коррекционных) образовательных школ VIII вида: пособие для педагога-дефектолога - Маргарита Шишкова - Прочая научная литература
- Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий - Прочая научная литература
