OROSZ FÖDERÁCIÓ

Szövetségi Oktatási Ügynökség

Észak-kaukázusi Orden népek barátsága

Bányászati \u200b\u200bés kohászati \u200b\u200bintézet (GTU)

Ipari vállalkozások áramellátása

Tervezés

kísérlet

(ELŐADÁSJEGYZET)

Vladikavkaz, 2004

Előadások a "kísérletezés tervezés" arányában a 4. évben tanuló 100400 "villamosenergia-ellátás" specialitású diákok számára készültek.

A kísérletezési terv feladata, hogy megismerje a hallgatókat a laboratóriumban, mind a termelési körülmények között a kísérleti tervek alapfogalmával és a kísérleti feltételekkel, mind az egyetemen belüli és további termelési tevékenységeken belüli kutatási munkákban szerzett tudás alkalmazása.

A tanfolyam anyagainak sikeres elsajátítása érdekében "A kísérlet tervezése szükséges a" magasabb matematika "," Matematikai feladatok a villamosenergia-iparban ", a" Metrológia alapjai ". A koncepciók és a tulajdonságok ismerete szükséges folyamatos funkciók Sok változó, differenciál számítás, funkciók bomlása a hatalmi sorokba, a funkció viselkedése és a grafikonok, a másodrendű felületek tulajdonságai, a mátrixok tulajdonságai, a determinánsok kiszámítása és elemzése, a valószínűség fogalma és tulajdonságai, meghatározó pont és intervallum becslések Véletlen változók, statisztikai hibák, koncepcióhibák és mérési pontosság ellenőrzése stb.

A Schmi tanterv (GTU) szerint a 7. félévben a "kísérlettervezés" tanfolyamot biztosítja.

Fordítók: Orvosa N., prof. Vasilyev I.E.

k.T., Művészet. Prep. KLYUEV R.V.

Bevezetés

1. A mérnöki kísérlet elméletének alapja

1.1. Kísérlet a kutatás tárgyaként

"... az elmélet jó dolog,

de a megfelelő kísérlet

forever marad "(P. Kapitsa)

Mérnöki vizsgálatokhoz a jelenségek és folyamatok tanulmányozására szolgáló analitikai és kísérleti módszerek szerves kombinációját jellemzik. Általában a kísérletet egy bizonyos elmélet alapján végzik, amely meghatározza a probléma beállítását és a kísérlet eredményeinek értelmezését. Mérési kísérletek, amelyek feltárják a vizsgált tárgyak mennyiségi jellemzőit, a villamosenergia-ipar területén a legnagyobb elosztást kapták. Passzív és aktívak. A passzív kísérletekben figyelemmel kísérik az emberi beavatkozás nélküli folyamatok megfigyelését. Az aktív kísérletekben a tényezőket befolyásoló személy bizonyos változásainak bizonyos sorrendjét biztosítja. A kísérleteket a találmány szerinti tárgyakon vagy modelleken, beleértve a matematikai, beleértve a matematikai, a leltár objektumok jellemzőit megőrzve. A kísérlet eredményeit a matematikai statisztikák módszerei alkalmazzák, és az elméleti képviseletek alapján értelmezik. A tipikus mérési kísérlet egyszerűsített sémáját az 1. ábrán mutatjuk be. 1.1.

Az 1. ábrából. 1.1. Ebből következik, hogy a mérnöki kísérlet az elméleten alapul a tervezési kísérletezés elméletének eredményeinek feldolgozásának elméletén, amely viszonylag fiatal és intenzíven fejlődik. A kísérlet eredményeinek fő követelménye a reprodukálhatóság, azaz A minőségi véletlen eredmények megszerzése, amikor a kísérletek más kísérletezőkkel kapcsolatos kísérletek megismétlése más telepítéseken.

Meg kell jegyezni, hogy a vizsgálati berendezés pontossága mindig korlátozott, és meg kell felelnie a kísérleti eredmények szükséges pontosságának, amely nem lehet magasabb, mint a vizsgálati eszköz pontossága. A tanulmány végeredménye regressziós matematikai modell létrehozása, amelynek hibáját a kutatónak a probléma természetétől függően kell megadni.

Elemezni a feszültségszint, amelynek változása nem haladja 10% (2,54), a hiba akkor lehet elfogadni a modell nem több, mint a hiba mérőműszerek, azaz 1-2%.

Az aktív teljesítmény elvesztésekor a villamosenergia-veszteségek értékét százalékban kifejezve, oly módon kell kerekíteni, hogy a szám nem tartalmaz több tizedesjegyet. Ez azt jelenti, hogy ha az ellátási hálózatok villamosenergia elvesztése a teljes generáció 5% -a, annak érdekében, hogy az első számjegy pontosságát a pontosvessző után kell biztosítani
Így a villamosenergia-veszteségek elemzése és a megvalósítható veszteségcsökkentő intézkedések hatékonyságának értékelése céljából a modellnek legfeljebb 1-2% -os hibával kell rendelkeznie.

Az összehasonlító elemzésnél a teljesítményveszteség-hiba magasabb lehet, körülbelül 5%. A reaktív teljesítmény és rövidzárlat elvesztésének meghatározásához a modell 10% -os hibát követhet.

A kísérleti tervezés a szükséges kísérleti kísérletek számának és feltételeinek megválasztásának eljárása, valamint elegendő ahhoz, hogy megoldja a feladatot a szükséges pontossággal, eredmények és döntéshozatali módszerek matematikai feldolgozásának módszereivel.

A regressziós egyenletek megszerzéséhez szükséges kísérletek (MFE) módja eltér a kísérletek szervezésének legkevésbé négyzetes módszerének (MNC) szokásos eljárásától, amelyeket bizonyos pontokon és a szükséges mennyiségben végeznek, a lehetőséget A kísérleti tervek létrehozásának egyes optimalitás kritériumainak felhasználása, a számítás munkaerő-intenzitásának jelentős csökkenése a regressziós egyenlet koefficiensei az ortogonális tervezés esetében.

Leggyakrabban a kísérletet a két fő feladat egyikének megoldására kell megoldani. Az első feladatot szélsőségesnek nevezik. Ez állapítja meg a folyamat feltételeit, amely biztosítja a kiválasztott paraméter optimális értékét. A szélsőséges feladatok jele a bizonyos funkciók szélsőségének keresésére. Az optimalizálási problémák megoldására beállított kísérleteket extrém nevezik.

A második feladatot interpolációnak nevezik. Ez áll, hogy egy interpolációs képletet építsen ki a vizsgált paraméter értékeinek előrejelzésére, számos tényezőtől függően. A feladat megoldásához szükség van a kutatási objektum matematikai modelljére. A modell megérti a válaszfunkció (függőség) y \u003d f (x 1, x 2, ...., xn) formáját, ahol x 1, x 2, ...., xn - független változók, y - a értéktől függően. Y és X I között, a kapcsolat más lehet (funkcionális, sztochasztikus vagy korreláció). Ez azt a tényt fejezi ki, hogy az egyik érték változásaiban egy másik véletlenszerű érték a matematikai várakozásának vagy az átlagos (átlag) változásával reagál, valamint egy véletlenszerű értékű véletlenszerű változó csatlakoztatását. A probléma megoldása a regressziós analízis alapján történik.

Alapvető fogalmak és definíciók A fegyelem tanulmányozásának célja ismerőse a meglévő módszerekkel, a mérnöki problémák megoldására, a tervezési módszerekkel, a mérnöki kísérlet eredményeinek lefolytatására, feldolgozására és elemzésére irányuló eljárás.

A mérnöki probléma fő koncepciói és definíciói az objektumok átalakulásának vagy átmenetének feladata a kezdeti állapotból a kívánt végállomásra objektív korlátozások jelenlétében: technikai, technológiai, energia, információ, információ az anyagi források szerint, stb. A mérnöki feladat csak akkor tekinthető meg, ha a megoldásoknak több alternatív módja van, és a mérnöknek a legelőnyösebb, a megfogalmazott feltételek és korlátozások kielégítésére kell választani.

A mérnöki vizsgálat tárgyát képezett kísérletet kísérleti és analitikai módszerek A jelenségek és folyamatok tanulmányozása. A kísérlet a tudásmód, amelynek ellenőrzött és kezelt körülmények között a valóság jelenségét vizsgálják. A mérnöki kísérlet keretében (azaz) azt jelenti, hogy egyetlen cél és egyetlen korlátozási rendszer az űrben és időben.

Kísérlet, mint kutatás, figyelembe vesszük az IE: minőségi besorolást az objektum jelenlétének vagy hiányának megállapítása érdekében speciális tulajdonságok vagy jellemzői; A mérés - az azonosítás céljából történik kvantitatív jellemzők a tanulmány alatt álló tárgy; Passzív - egy hagyományos módszer, ha nagy kísérleti kísérletet emelnek az alternatív változó befolyásoló tényezőkkel; Aktív - előre meghatározott kísérleti tervre vonatkozik, és a folyamatot érintő összes paraméter egyidejű változása tervezett.

Kísérlet, mint a teljes körű kísérletek kutatásának tárgya, a kutató közvetlenül foglalkozik a vizsgált tárgy és a jelenség. A modellkísérletekben a tanulmány tárgyát a modell helyettesíti - az eredeti hasonlóságát, amely megőrzi annak jellemzőit, amely jelentősen megőrzi ezt a tanulmányt. A modellezés (modellszerkezet) a hasonlóság elmélete alapján történik.

Kísérlet, mint a stádiumok kutatásának tárgya tudományos kutatás A kísérletek laboratóriumi, poszterre és ipari. Bármely kísérlet négy fő szakaszra osztható: 1) a kísérlet feladatának megfogalmazása (célja); 2) kísérlet tervezése; 3) a kísérlet előkészítése és lefolytatása; 4) A kísérlet eredményeinek feldolgozása és elemzése, következtetések és ajánlások.

A kísérleti tervezés során kísérleti kísérletet a kísérleti kísérletek számának és sorrendének kiválasztására irányuló eljárásnak nevezik, ami szükséges és elegendő ahhoz, hogy a kísérlet célja a szükséges pontossággal. A kísérleti tervezés elmélete (TPE) lehetővé teszi, hogy a folyamat matematikai modelljét kapja meg a minimális számú kísérlet, és meghatározza az áramlás optimális útvonalait. A TPE alapja matematikai statisztikák és valószínűségi elmélet, mivel a kísérlet eredményei főként véletlen értékek vagy véletlenszerű folyamatok. Ennek oka ellenőrizetlen feltételekként szolgálhat a kísérlet, a megfigyelés hibáinak, a méréseknek stb.

Objektív funkció és tényezők példaként. Tekintsük az autóipari gumiabroncs és a tartófelület érintkezésének folyamatát. Az érték a konkrét nyomás, az érintkezési síkot függ geometriai méretét a gumiabroncs, a tömege az autó, a nyomás a gumiabroncs kamrában, az állam az útfelület, stb felsorolt \u200b\u200bfüggetlen változók befolyásoló függő értékét A függő érték (az érintkezési síkban lévő nyomás) tényezőknek nevezik, és a függő értéket a cél vagy pontosabban a válaszfunkció (a megváltozott tényezőre adott válasz) nevezik, amely a független változókat (tényezőket) kötődik A vizsgált függő érték:

Az értéket és tényezőket a kísérletben a kísérletben elfogadott tényezők függvénye a tényezők szintjei. Alacsony faktorszint - a legkisebb értékamely a kísérletben tényezőt kaphat. A tényező felső szintje a legnagyobb érték, amelyet a kísérletben a tényező lehet. A faktor nulla szintje a tényező változásainak közepe.

Az objektív funkció és a tényezők a tények szintjét jelzik: x 1 perc - alacsonyabb tényező; x 1 max - felső faktor szint; X 10 - nulla tényező.

Az objektív funkció és a tényezők tényezők a vezetőkre vannak osztva, ellenőrzött és ellenőrizhetetlenek. Igazítás - olyan, ha név és változások tartománya ismert. A tényezők menedzserek lesznek, ha a következő követelmények történnek: mérések - azaz a meglévő mérési eszközök tényezőjének mérésére való képesség a szükséges pontossággal; kezelhetőség - a tényező fenntartása előre meghatározott szinten; Függetlenség - más tényezők függvénye; A kompatibilitás lehetősége a két vagy több tényező tervezett kombinációjának gyakorlati megvalósítására.

Célkitűzések és tényezők A tényezők szintjének változásait a konkrét kísérleti feltételek alapján határozzák meg. A tartományon belüli tényező különböző intervallumai a fogékonyság feltételeiből vannak kiválasztva. A megkülönböztetés abban a tényben rejlik, hogy a faktorszint-intervallumnak nem lehet kevesebb, mint a tényező mérésének kettős duptrát-eltérése, mivel egyébként lehetetlen megkülönböztetni az eredményeket.

Célkitűzések és tényezők ellenőrzött tényezők - Ezek közé tartoznak például a külső környezet tényezői, amelyek befolyásolhatják a célfunkciót. Laboratóriumi tesztekkel jármű A szabályozott tényezők általában a levegő hőmérsékletét, a nyomást, a páratartalmat, amikor a teszteket elvégzik. Ezeket az értékeket a kísérleti protokollban rögzítik.

Az objektív funkció és a tényezők ellenőrizetlen tényezők (perturbing) teljesen véletlenszerűek mind a megnyilvánulásuk idején, mind a befolyásoló hatáskörének hatalma. Olyan kísérletek, amelyekben a kontrollálhatatlan tényezők hatását törölni kell teljes A kísérlet kísérletei.

Kérdések az 1. mérnöki feladat vizsgálatához. Általános strukturális rendszer a mérnöki probléma megoldására. A mérnöki kísérlet osztályozása és szakaszai A cél és a tényezők funkciója.

Privov Petr Vasilyevich

Mérnöki kísérlet alapjai

Világítás, regények - A fizikai kísérlet eredményeinek megtervezésére és feldolgozására szolgáló módszerek.

Shank - Mérnöki kísérleti elmélet

Kondrashov, Shestopals - A fizikai kísérlet alapjai és a mérési eredmények matematikai feldolgozása

ERMAKOV CM - A kísérleti tervezés matematikai elmélete.

Előadás 1 - 27.09.11

Kísérlet a kutatás tárgyaként

A mérnöki kísérlet különböző jellemzők szerint besorolható: a változók számával, a külső változók hatása, a változók kölcsönhatásának jellege, és így tovább, függetlenül attól, hogy a kísérletek ipari, kutatási, ipari, keresés, elméleti vagy alkalmazott.

Például, ha egy többcélú építőgépet tanulmányoznak, jelentések készülnek: a motor működése különböző terhelések alatt, a munkafelszerelés rendszerének rendszere ...

A kísérletek összetettséggel eltérőek lehetnek, de valójában az összes kísérlet végzését, lefolytatását és elemzését ugyanabban a sorrendben végezzük. Kicsit különböznek a bejelentések formájában. A komplex tárgyakról szóló jelentésekben külön szakaszokat lehet bemutatni az objektum minden egyes részéhez, amelyet egy bizonyos tudás területének szakemberei állítanak össze.

Bármely kísérlet véget ér az eredmények bemutatásával, a következtetések és ajánlások megfogalmazásával. Az információ grafikonok, matematikai képletek, monogramok, táblázatok vagy verbális leírások formájában ábrázolható. Az eredmény a változók függőségének tekinthető. A képletek segítségével ábrázolható több változók. A statisztikai mutató információt szolgáltathat az adatok teljes populációjáról és a készlet egyes elemeinek változékonyságáról.

A mérnöki kísérlet lehetővé teszi, hogy eldönthesse, hogy folytassa a tesztelést vagy a meghibásodást. Amikor végzett kísérletek önálló vizsgálatra van szükség, nem számít, milyen a hatáskörébe tette a kísérletvezető rendelkezett. Ez az ellenőrzés szükséges a kísérlet minden szakaszában. A mérések pontossága szükséges, a változók mindaddig változnak, amíg az optimális vagy racionális adatváltozásoknak meg kell ismételni az adatok nagy variációját.

A kísérletet nem lehet elvégezni az intuíción, lehetetlen figyelmen kívül hagyni a szisztematikus hibák megjelenésének lehetőségét, lehetetlen késedelmes kísérleteket végezni az adatok javítására, mivel a legtöbb esetben egy ilyen kísérlet hosszú, drága és nem pontos .

A mérnöki kísérletben a legnehezebb feladat a kísérleti terv kialakításával kapcsolatos kérdések megfelelő megfogalmazása.

Fogalommeghatározások és feltételek

A kísérlettervezés területén használatra van szükség, amelyek szűk jelentése van, de teljesen tükrözik fizikai jelentés. A berendezéseket vagy a hardvert három részből áll: mérőműszerek, tesztberendezések és kísérleti mintavételi tárgy.

A mérőműszereket észlelték, olvassák be, mérjük, megfigyelték, írásban, tárolva, korrigálva és megjelenítve.

A kísérleti berendezés szükséges a kísérlethez, beleértve a mérőműszereket és a tanulmányi tárgyat.

A vizsgálati minta olyan tárgy, amely olyan tesztek, amelyek szükség esetén helyettesíthetők másikval.

A kísérleti terv egy olyan utasítás egy sor, amely a kísérlet sorrendjét, a változók mérésének jellegét és értékét jelzi.

A kísérlet sorrendje olyan rend, amelyben a mérőberendezés működésének változása történik.

A replikáció a kísérlet megismétlése, vagyis visszatér a kezdeti feltételekhez.

Változó - bármilyen változó fizikai érték. Ha az értékváltás önállóan történik, vagy más értékektől függően előfordulhat, hogy nem függenek függő és függő változók. Ha egy érték véletlenszerűen érinti, külső változónak nevezik.

Az ellenőrzött kísérlet olyan kísérlet, amelyben a külső változók hatását kizárják, és a kutató kérésére megváltoztatható független változók. A hibák szisztematikusak és véletlenszerűek lehetnek. Az állandó érték - szisztematikus hibákkal rendelkező hibák és a véletlenszerű hibák eltérőek, ha ismételt mérések.

A statisztikai módszer lehetővé teszi, hogy meghatározza a véletlen hibák átlagos értékeit. Hiba történt egy bizonyos számú bármely méretben, és a kalibrált (vagy ismert) minta és a műszerből eltávolított minta közötti különbség.

Bizonytalanság - A hibajelentés hibaértékelés.

Randomizáció - egyenlet.

Az adatok szimbolikus kép, kísérleti termék (számok, fényképek).

Feldolgozott adatok - A diagramra alkalmazott adatok grafikus függőségre vonatkoznak, és jelzik a függő és független változók közötti funkcionális függést, amely képletként írható.

A kísérlet végrehajtásakor végtelen hibákból származó minták véges mintája (adat). Minél nagyobb a minta, annál jobb az elosztása megközelíti az általános lakosság eloszlását.

Megnevezések - elsősorban olyan formulákban, amelyek meghatározzák az objektum működésének fizikai jelentését. Ezeket a fizikai mérethez (folyamat) céljainak vagy hozzáállásának összefoglalására használják. Kívánatos, hogy a megnevezések numerikusak, szimbolikus és elméleti leírások megfeleltek és valódi alapul szolgáltak. A jelölést mindig tárgyaljuk, például állandó és változók, szabályozott változók vagy koordináták, a tényleges vagy mért értékek eltérése pontos vagy kalibrált, amelyet az index (x 0-x \u003d x) jelöli. A latin és görög ábécék használatát is tárgyalják.

Mérnöki kísérlet

Kutató-gazdasági

Uralenin.228.68.2012

A modul programját a tanszék találkozóján hagyják jóvá:

5.1.1 Alapvető irodalom

A mérnöki kísérlet elméletének alapjai. Tutorial Az egyetemek számára. M.: Ed. Mai. 2007. A kísérleti eredmények elemi feldolgozása. Tankönyv az egyetemek számára. M.: LAN. 2008., Matematikai módszerek kísérlet tervezésére. M.: Delhi. 2008-ban.

5.1.2 További szakirodalom

Tatstika és tervezési kísérlet a gépekben és a tudományban. Adatfeldolgozási módszerek. M.: Béke. 1988. Hő- és tömegátadás. Hőmérnöki kísérlet: Referencia könyv / et al. M.: Energyisdat. 1992.

5.2 Szoftver

5.3 Adatbázisok, információk és hivatkozási és keresőmotorok

Portál információ és oktatási források http: // tanulmány. Ustu. Ruha.

Zóna tudományos könyvtár http: // könyvtár. Ustu. Ru

7.4 A kulcsszavak listája fegyelem

Szekciószám	Modulszám	Név rész	Kulcsszavak szakasz
	Általános jellemzők Mérnöki kísérlet.	Mérnöki kísérlet, célok és célok a kísérlet. Kísérletszerkezet. Modell kísérlet.
	Kísérlet tervezése.	A tervezés típusai. Ortogonális tervek. Fortofactor, frakcionális gyárak. Optimalizálási feladatok.
	Matematikai modellek és módszerek a mérnöki kísérletekben	Matematikai modellek. Építési modell, a matematikai modell szerkezete. Szakértői értékelési módszer. Analitikai és numerikus módszerek.
	Mérnöki kísérlet és az eredmények feldolgozása.	Mérések. A mérések száma. Eredmények feldolgozása. A kísérleti adathibák forgalmazásának törvényei.