|
Страница 5 из 13
РАБОТА № 2
Тема: Планирование и проведение многофакторного эксперимента при проверке технических решений.
Цель работы: Изучить методику планирования полного факторного эксперимента при проверке технических решений.
ЗАДАНИЕ
Изучить:
1. Основы методики рационального планирования эксперимента.
1.1. Цель и задачи планирования эксперимента.
1.2. Основные принципы оптимального планирования эксперимента.
1.3. Полный факторный и дробный факторный эксперименты.
1.3.1. Последовательность проведения полного факторного эксперимента.
1.3.2. Выбор цели, параметров оптимизации и независимых факторов.
1.3.3. Сбор и анализ априорной информации.
1.3.4. Выбор математической модели.
1.3.5. Составление схемы проведения опытов.
1.3.6. Построение плана полного факторного эксперимента.
1.3.7. Проведение и статистическая оценка результатов эксперимента.
2. ОТЧЕТ
Вычертить схемы, таблицы и провести расчеты планирования, проведения и обработки результатов полного факторного эксперимента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Завалишин Ф.С., Мацнев М.Г. Методы исследования по механизации сельскохозяйственного производства. – М.: Колос, 1982.- 231 с.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979.-416 с.
3. Практикум по мелиоративным машинам. Под. ред. Мера И.И. – М.: Колос, 1984. – 192 с.
4. Винарский М.С., Лурье М.В. Планирование эксперимента в технологических исследованиях. – К.: Техника, 1975. – 168 с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к работе № 2
Планирование и проведение многофакторного эксперимента при проверке технических решений
1.Общие сведения об эксперименте
На рабочие органы машин, создаваемых в процессе технического творчества оказывают влияние одновременно несколько факторов. Колебание одного фактора служит непосредственной причиной изменения влияния других факторов на исследуемые параметры. В этом случае необходимо проводить многофакторный эксперимент. Применение для этих целей «классического способа» – изменение факторов по одному при стабилизации остальных требует проведения большого числа опытов. Такой способ исследования очень продолжителен и малоэффективен. В ряде случаев он не только затрудняет отыскание оптимальных условий, но и не позволяет решить поставленную задачу.
1. Понятие о планировании эксперимента.
Планирование эксперимента – это средство построения математических моделей различных процессов, способ сокращения времени и средств, повышения производительности труда исследователя. С помощью планирования эксперимента можно получить математические модели, связывающие исследуемый параметр со всеми влияющими на него факторами.
3.Планирование и проведение многофакторного эксперимента.
3.1. Последовательность проведения полного факторного эксперимента.
Многофакторные эксперименты проводятся в следующей последовательности:
а) определение цели исследования и на основании этого выбор количественной характеристики цели – параметра оптимизации, а также факторов, влияющих на объект исследования;
б) сбор и анализ априорной (доопытной) информации об исследуемом объекте;
в) выбор математической модели;
г) составление схемы проведения опытов (матрицы планирования), числа опытов, порядка их проведения;
д) проведение эксперимента;
е) обработка результатов эксперимента с использованием статистических методов и регрессионного анализа;
ж) интерпретация результатов эксперимента, т. е. проверка соответствия математической модели выдвинутой гипотезе.
Рассмотрим все этапы проведения многофакторного эксперимента на примере исследования процесса очеса риса на корню. Технологическая схема очесывания риса представлена на рисунке 1.
3.1.1. 1 этап. Выбор цели, параметра оптимизации и независимых факторов.
При проведении многофакторного эксперимента можно ставить две цели (задачи):
а) интерполяционную – когда требуется установить только существующую связь между параметром оптимизации и факторами;
б) оптимизационную – когда необходимо найти условия состояния объекта, при которых параметр оптимизации достигает экстремального значения
( МАХ или MIN ).
Выбираем первую задачу – интерполяционную.
На технологическом процессе очеса риса на корню влияют следующие независимые факторы (рис. 2):
- угловая скорость очесывающего барабана;
H - величина погружения очесывающих пальцев в стеблестой;
V - поступательная скорость агрегата;
- зазоры между пальцами;
U - скорость всасывающего воздушного потока;
d - диаметр барабана и др.
Влияют на технологический процесс также нерегулируемые факторы:
Q - урожайность;
w - влажность;
C - соломистость и др.
Выходными параметрами или параметрами оптимизации при очесе риса на корню (а также при уборке зерновых) являются:
а) P - процент потерь зерна;
б) - процент дробления и обрушивания зерна;
в) q - производительность уборки, кг/с.
Таким образом, на процесс очесывания риса на корню влияют много факторов. В планировании эксперимента учитываются только независимые факторы. А чтобы исключить влияние нерегулируемых факторов опыты рандомизируют.
Количество параметров оптимизации сводят, как правило, к одному (например, потери зерна P), а остальные параметры являются ограничениями.
Количество независимых факторов также сводят к минимуму, для упрощения эксперимента, используя для этого методы отсеивания несущественных факторов ( формализация априорной информации, метод случайного баланса и др.).
3.1.2. 2 этап. Сбор и анализ априорной (доопытной) информации о технологическом процессе очеса риса.
Источниками информации об очесе риса могут быть:
а) литературные источники: книги, статьи и т.д.;
б) опыт и знания специалистов в конкретной области;
в) результаты предыдущих исследований.
|
