РУСКА ФЕДЕРАЦИЯ

Федерална агенция за образование

North Caucasian Orden Peoples Приятелство

Минно-металургичен институт (GTU)

Катедра по електрозахранване на промишлени предприятия

Планиране

експеримент

(Лекции)

Vladikavkaz, 2004.

Лекциите в ставката "Планиране на експеримента" са предназначени за студенти по специалност 100400 "електроснабдяване на промишлени предприятия", учат на 4-та година.

Задачата на курса за планиране на експеримента е да запознае студентите с основните понятия и методи за планиране на експеримента както в лабораторно, така и в производствени условия, обучение на студентите да прилагат знания, придобити в научноизследователска дейност както в университетската, така и в по-нататъшните производствени дейности.

За успешното овладяване на материала на курса "Планирането на експеримента е необходимо познаване на дисциплините" Висша математика "," Математически задачи в електроцентралата "," Основи на метрологията ". Знанията за концепции и свойства изискват непрекъснати функции Много променливи, диференциално изчисление, разлагане на функции в редове за захранване, функциониране и изграждане на графики, свойства на повърхности от втора употреба, свойства на матрици, изчисляване и анализ на детерминантите, концепцията за вероятност и неговите свойства, определяне на точките и оценките на интервалите Случайни променливи, проверка на статистически грешки, концептуални грешки и точност на измерване и др.

Според учебната програма на Schmi (GTU), курсът "експериментално планиране" е предвиден за тест в 7-ми семестър.

Компилатори: Доктор на Н., проф. Василеев, т.е.

к.Т., чл. подготовка. Klyuev R.v.

Въведение

1. Основи на теорията на инженерния експеримент

1.1. Експеримент като обект на изследване

"... теорията е нещо добро,

но правилният експеримент

остава завинаги "(P. Kapitsa)

За инженерни проучвания се характеризира органична комбинация от аналитични и експериментални методи за изучаване на явления и процеси. Обикновено експериментът се извършва въз основа на определена теория, която определя определянето на проблема и тълкуването на резултатите от експеримента. Измерването на експерименти, разкриващи количествените характеристики на изследваните обекти, получени най-голямо разпределение в областта на електроцентралата. Те са разделени на пасивни и активни. В пасивните експерименти се наблюдава наблюдение на процесите без човешка намеса в курса му. В активни - експерименти са определени, осигуряващи определена последователност от промени в лицето, което влияе върху факторите. Експериментите се провеждат или на изобретателни обекти, или на модели, включително математически, запазване на характеристиките на обектите на инвентара. Резултатите от експеримента се обработват, като се използват методи за математическа статистика и се тълкуват въз основа на теоретични изявления. Опростената схема на типичен измервателен експеримент е представена на фиг. 1.1.

От фиг. 1.1. От това следва, че инженерният експеримент се основава на теорията за обработката на резултатите от спазването на теорията за експериментацията за планиране, която е относително млада и интензивно развиваща се. Основното изискване за резултатите от експеримента е тяхната възпроизводимост, т.е. Получаване на качествено съвпадащи резултати при повторение на експерименти с други експериментатори на други инсталации.

Трябва да се отбележи, че точността на тестовото оборудване винаги е ограничена и трябва да отговаря на необходимата точност на експерименталните резултати, които не могат да бъдат по-високи от точността на тестовия инструмент. Крайният резултат от проучването е да се изгради регресионен математически модел, чиято грешка трябва да бъде дадена от изследователя в зависимост от естеството на решаването на проблема.

За да се анализират нивата на напрежението, промяната, която не надвишава 10% (2,54), грешката може да бъде приета за модела не повече от грешката на измервателните уреди, т.е. 1-2%.

При анализиране на загубата на активна сила, стойността на загубите на електроенергия, изразена като процент, трябва да бъде закръглена по такъв начин, че броят им съдържа не повече от един десетичен знак. Това означава, че ако загубата на електроенергия в захранващите мрежи е 5% от общото поколение, за да се гарантира точността на първата цифра след точка и запетая, е необходимо да има модел с точност
По този начин, с цел анализиране на загубите на електроенергия и оценка на ефективността на осъществимите мерки за намаляване на загубите, моделът трябва да има грешка не повече от 1-2%.

При сравнителен анализ грешката на загубата на енергия може да бъде по-висока, приблизително 5%. За да се определи загубата на реактивна мощност и токове на късо съединение, моделът може да позволи 10% грешка.

Експерименталното планиране е процедурата за избор на броя и условията на експерименталните експерименти, необходими и достатъчни за решаване на задачата с необходимата точност, методи за математическа обработка на техните резултати и вземане на решения.

Методът за планиране на експериментите (МНС) за получаване на регресионните уравнения се различава от обичайната процедура на метода на най-малките квадрати (MNC) на организацията на експериментите (изчисления), които се извършват в определени точки и в необходимите количества, възможността Използвайки някои критерии за оптималност при изграждането на експериментални планове, значително намаляване на интензивността на труда на изчисляването на коефициентите на уравнението на регресията за случая на ортогоналното планиране.

Най-често експериментът е поставен за решаване на една от двете основни задачи. Първата задача се нарича крайност. Тя се състои в намирането на условия на процеса, който осигурява оптималната стойност на избрания параметър. Знак на екстремални задачи е изискването за търсене на екстремум на някаква функция. Експериментите, които са настроени да решават проблеми с оптимизацията, се наричат \u200b\u200bекстремни.

Втората задача се нарича интерполация. Тя се състои в изграждането на интерполационна формула за предсказване на стойностите на изследвания параметър, в зависимост от редица фактори. За да разрешите всяка задача, е необходимо да имате математически модел на изследователския обект. Моделът разбира формата на функцията за отговор (зависимост) y \u003d f (x 1, x 2, ...., xn), където x 1, x 2, ...., xn - независими променливи, y - стойност в зависимост от тях. Между Y и X I връзката може да бъде различна (функционална, стохастична или корелация). Тя се изразява в факта, че при промени в една стойност друга случайна стойност реагира с промяна в неговото математическо очакване или средно (средно), както и връзката на случайна променлива с небангенни стойности. Решението на проблема се извършва въз основа на регресионен анализ.

Основни понятия и определения Целта на изучаване на дисциплината е запознан с съществуващите методи, подходи за решаване на инженерни проблеми, с методи за планиране, процедура за провеждане, обработка и анализ на резултатите от инженерния експеримент.

Основните понятия и дефиниции на инженерния проблем са задачата за преобразуване или преход на обект от първоначалното състояние до желаното крайно състояние при наличието на обективни ограничения: техническа, технологична, енергия, информация, информация, според материалните ресурси, \\ t И т.н. Инженерната задача може да се разглежда само когато има няколко алтернативни начина за нейните решения и инженерът трябва да избира от тези пътеки най-предпочитаните, отговарящи на формулираните условия и ограничения.

Експериментът като предмет на изследване за инженерно проучване се характеризира с комбинация от експериментални и аналитични методи Изследване на явления и процеси. Експериментът е методът на познание, с който в контролирани и управлявани условия се изследва феноменът на реалността. Съгласно инженерния експеримент (т.е.) означава комбинация от експерименти, обединени от една цел и една система за ограничения в пространството и във времето.

Експериментът като предмет на изследване разглеждат следната класификация на IE: качествено - се извършва, за да се установи наличието или отсъствието на обект специфични свойства или характеристики; Измерване - се извършва, за да се определи количествени характеристики обект в процес на изследване; Пасив - е традиционен метод, когато се повиши голяма серия от експерименти с алтернативни различни влияещи фактори; Активно - поставени на предварително определен план за експеримент, и симултанната промяна във всички параметри, засягаща процеса.

Експериментирайте като предмет на изследване в пълномащабни експерименти, изследователят се занимава директно с изучаването на обекта и явлението. В модела експерименти, обектът на изследването се заменя с неговия модел - някаква прилика на оригинала, която запазва характеристиките му значителни за това проучване. Моделирането (моделът на модела) се извършва въз основа на теорията на сходството.

Експеримент като предмет на изследване на етапите научно изследване Експериментите са разделени на лаборатория, плакат и промишлени. Всеки експеримент може да бъде разделен на четири основни етапа: 1) формулирането на задачата на експеримента (неговата цел); 2) Планиране на експеримента; 3) подготовка и поведение на експеримента; 4) обработка и анализ на резултатите от експеримента, заключенията и препоръките.

Експериментът като предмет на изследване чрез планиране на експеримента се нарича процедура за избор на броя и последователността на експериментални експерименти, необходими и достатъчни за постигане на целта на експеримента с необходимата точност. Теорията за експерименталното планиране (TPE) ви позволява да получите математически модел на процеса с минималния брой експерименти и да определите оптималните пътища на потока му. Основата на TPE е математическа статистика и теория на вероятностите, тъй като резултатите от експеримента са главно случайни стойности или случайни процеси. Причината за това може да служи като неконтролирани условия за експеримента, грешки на наблюдението, измерванията и др.

Обективна функция и фактори пример. Помислете за процеса на контакт с автомобилната гума и поддържащата повърхност. Стойността на специфичното налягане в контактната равнина зависи от геометричния размер на гумата, масата на автомобила, налягането в камерата на гумата, състоянието на пътната повърхност и др. Изброява независимите променливи, засягащи зависимата стойност на зависима стойност (налягането в контактната равнина) се нарича фактори, а зависимата стойност се нарича функция на целта или, по-точно функцията за отговор (отговор на променения фактор), който свързва независимите променливи (фактори) с Изследваната стойност на зависимата стойност:

Функцията на целта и факторите на стойността, която факторите се приемат в експеримента, се наричат \u200b\u200bнива на фактори. Ниско ниво на фактор - най-малката стойносткоето може да получи фактор в експеримента. Най-голямото ниво на фактора е най-голямата стойност, която може да получи факторът в експеримента. Нулевото ниво на фактора е средата на обхвата на факторните промени.

Обективната функция и факторите са посочени нива на факти: X 1 min - по-ниско ниво на фактор; x 1 max - горния фактор; x 10 - нулево ниво на фактор.

Обективните функции и факторите са разделени на мениджъри, контролирани и неконтролируеми. Управление - такова, когато името и обхвата на промените са известни. Фактор ще бъдат мениджъри, ако се правят следните изисквания: измервания - т.е., способността за измерване на фактора в съществуващите измервателни средства с необходимата точност; управляемост - способността за поддържане на фактор на предварително определено ниво; Независимост - без зависимост от други фактори; Съвместимостта е възможността за практическо прилагане на предвидената комбинация от два или няколко фактора.

Обективна функция и фактори Обхватът на промените в нивата на факторите се определя въз основа на специфичните експериментални условия. Различните интервали от фактора в обхвата са избрани от условията на чувствителност. Отделеността се крие във факта, че интервалът на факторно ниво трябва да бъде не по-малко от отклонение от двойно похода на измерването на този фактор, тъй като в противен случай ще бъде невъзможно да се разграничат резултатите.

Обективни функции и фактори Контролирани фактори - те включват, например, факторите на външната среда, които могат да повлияят на целевата функция. С лабораторни тестове превозно средство Контролираните фактори обикновено включват температура на въздуха, налягане, влажност по това време, когато се извършват тестове. Тези стойности се записват в протокола от експеримента.

Централната функция и факторите неконтролирани фактори (смущаващи) са напълно случайни както по време на тяхното проявление, така и по време на влиянието върху функцията на целта. Експерименти, при които ефектът от неконтролируемите фактори трябва да бъде изтрит от обща сума експерименти на този експеримент.

Въпроси за тестване 1. Инженерна задача. Обща структурна схема за решаване на инженерен проблем. Класификация и етапи на инженерния експеримент функцията на целта и факторите.

Privov Petr Vasilyevich.

Основи на инженерния експеримент

Осветление, романи - методи за планиране и обработка на резултатите от физически експеримент.

Дрънка - инженерна експериментална теория

КОНДРАШОВ, ШЕТОПАЛИ - Основи на физическия експеримент и математическа обработка на резултатите от измерването

Еррмаков см - математическа теория на планирането на експеримента.

Лекция 1 - 27.09.11

Експеримент като предмет на изследване

Инженеринг експериментът може да бъде класифициран според различни характеристики: по броя на променливите, влиянието на външните променливи, естеството на взаимодействието на променливите и т.н., независимо дали експериментите са промишлени, изследвания, промишлени, търсещи, теоретични или прилага.

Например, когато е проучен многофункционална строителна машина, се изготвят отчети: експлоатацията на двигателя при различни товари, системата за управление на работното оборудване ...

Експериментите могат да се различават по сложност, но всъщност планирането, провеждането и анализирането на всички експерименти се извършва в една и съща последователност. Малко те се различават по формата на подадени отчетност. В доклади за сложни обекти могат да бъдат представени отделни раздели за всяка част от обекта, които са съставени от специалисти от определена област на знанието.

Всеки експеримент завършва с представянето на резултатите, формулирането на заключения и препоръки. Информацията може да бъде представена под формата на графики, математически формули, монограми, таблици или вербални описания. Резултатът може да бъде представен като зависимост от променливите. С помощта на формули може да бъде представена | Повече ▼ променливи. Статистическият показател може да предостави информация за цялата популация от данни и променливостта на отделните елементи на комплекта.

Инженерният експеримент ви позволява да решите да продължите да тествате или да разпознавате неуспех. При провеждане на експерименти се изисква самостоятелен тест, без значение каква е компетентността, която експериментаторът притежава. Тази проверка е необходима на всеки етап от експеримента. Необходима е точността на измерванията, променливите варират, докато оптималният или рационален набор от варианти на данни следва да се повтарят експериментите с голямо изменение на данните.

Експериментът не може да се извършва върху интуицията, е невъзможно да се пренебрегне възможността за появата на системни грешки, е невъзможно да се проведат закъснели опити за определяне на данните, тъй като в повечето случаи такъв експеримент ще бъде дълъг, скъп и не е точен .

Най-трудната задача в инженерния експеримент е правилната формулировка на въпроси, свързани с изграждането на план за експеримент.

Определения и условия

В областта на планирането на експеримента е необходимо да се използват термини, които имат тесен смисъл, но съвсем определено отразяват физически знаме. Оборудване или хардуер е представен от три части: измервателни уреди, тестово оборудване и експериментален тестов тест.

Измервателните уреди се възприемат, се наблюдават, измерени, писмени, съхранявани, коригирани и показани.

Изпитваното оборудване е необходимо за експеримента, включително измервателни уреди и обект на изследване.

Проба за тестване е обект, подложен на тестове, които могат да бъдат заменени с друг, ако е необходимо.

Експериментният план е набор от инструкции за провеждане на експеримент с индикация за последователността на работата, естеството и стойностите на измерванията на променливите.

Последователността на експеримента е ред, в който се прави промяната в експлоатацията на измервателното оборудване.

Репликацията е повторението на експеримента, т.е. връщане към първоначалните условия.

Променлива - всяка различна физическа стойност. Ако стойността на промяната възникне независимо или в зависимост от други стойности, те не могат да бъдат зависими и зависими променливи. Ако някаква стойност засяга случайно, тя се нарича външна променлива.

Контролираният експеримент е експеримент, в който е изключен ефектът от външните променливи, а независимите променливи могат да се променят по искане на изследователя. Грешките могат да бъдат систематични и случайни. Грешки, които имат постоянна стойност - систематични грешки и случайни грешки са различни при многократно измервания.

Статистическият метод ви позволява да определяте средните стойности на случайните грешки. Една грешка се изразява в определен брой измерение и се дефинира като разликата между калибрираната (или известна) проба и проба, отстранена от инструмента.

Несигурност - неточна стойност, която е оценка на грешки.

Рандомизация - уравнение.

Данните са символичен образ, експериментален продукт (фигури, снимки).

Преработени данни - Данни, приложени към графиката, образуват графична зависимост и показват функционална зависимост между зависимите и независимите променливи, които могат да бъдат написани като формула.

При провеждане на експеримент се получават някаква ограничена проба от проби от безкраен набор от грешки (данни). Колкото по-голяма е извадката, толкова по-добра дистрибуция подхожда към разпространението на общото население.

Обозначения - използвани предимно във формули, които определят физическото значение на функционирането на обекта. Те се използват за съвкупност определяне на целта или отношението към физическия размер (процес). Желателно е наименованията да са числени, символични и теоретични описания съответстват и са имали реална основа. Нотацията винаги се договаря, например, постоянни и променливи, контролирани променливи или координати, отклонение на действителните или измерените стойности от точни или калибрирани, които са обозначени с индекса (X 0-X \u003d X). Използването на латински и гръцки азбуки също се договаря.

Инженерно експеримент

Изследвания и икономически

Uralenin.228.68.2012.

Програмата на модула е одобрена на заседанието на отдела:

5.1.1 Основна литература

Основи на теорията на инженерния експеримент. Ръководител За университети. М.: Ед. Mai. 2007. Елементарна обработка на експериментални резултати. Учебник за университети. М.: LAN. 2008. Математически методи за планиране на експеримент. М.: Делхи. 2008.

5.1.2 Допълнителна литература

Tatstika и планиране на експеримент в машини и наука. Методи за обработка на данни. М.: Мир. 1988. Термин и масов трансфер. Експеримент на топлотехника: справка книга / et al. M.: Energyisdat. 1992.

5.2 Софтуер

5.3 Бази данни, информация и справочници и търсачки

Информация за портала и образователни ресурси HTTP: // проучване. Ustu. Ru.

Зона научна библиотека http: // библиотека. Ustu. Резюме

7.4 Списък на ключовите думи дисциплина

Секция номер	Модул номер	Име секция	Ключови думи Раздел
	основни характеристики Инженерно експеримент.	Инженеринг експеримент, цели и цели на експеримента. Експериментална структура. Експеримент на модела.
	Планиране на експеримента.	Видове планиране. Ортогонални планове. Fortofactor, фракционни фабрики. Задачи за оптимизация.
	Математически модели и методи в инженерни експерименти	Математически модели. Модел на строителство, структура на математическия модел. Метод на експертна оценка. Аналитични и цифрови методи.
	Инженеринг експеримент и обработка на резултатите си.	Измервания. Брой измервания. Резултати от обработката. Закони на разпространението на експериментални грешки в данните.