Отсеивающий эксперимент выполним по плану Плакетта – Бермана. Выбор данного метода обусловлен следующими со ображениями:
выделение существенных факторов может производиться при возможно меньших затратах (минимальном количестве опытов);
ортогональность этих планов позволяет уменьшать ресурс обработки результатов.
Для применения плана Плакетта – Бермана с целью выделения существенных переменных, присовокупим к вышеприведенным три фиктивных фактора. Фиктивные факторы расположим под случайным номером индекса 8, 13, 15. В данном случае необходимо будет провести N = 16 экспериментов для 15 факторов. Выбранные факторы варьируются на двух уровнях: нижнему уровню соответствует меньшее значение фактора Хмин (−1), верхнему – большее Хмах (+1).
Выбираем так, чтобы они находились на границах области планирования. В результате получаем значения уровней варьирования, которые располагаем в таблице 1.
Таблица 1 – Факторы, воздействующие на систему
№ п/п
|
Фактор и целевая
функция
|
Расшифровка фактора и целевой функции
|
Уровни варьирования
|
-1
|
1
|
1
|
X1
|
Величина приложенного напряжения, КВ
|
10
|
70
|
2
|
X2
|
Индуктивность, мкГн
|
5
|
20
|
3
|
X3
|
Емкость накопительных конденсаторов, мкФ
|
0,025
|
0,2
|
4
|
X4
|
Энергия импульса, КДж
|
0,025
|
50
|
5
|
X5
|
Частота импульса, Гц
|
1
|
50
|
6
|
X6
|
Объем испытательной камеры, л
|
1
|
25
|
7
|
X7
|
Площадь электродов, мм2
|
1
|
2500
|
8
|
X8
|
Фиктивный фактор
|
-
|
-
|
9
|
X9
|
Количество импульсов, шт.
|
10
|
300
|
10
|
X10
|
Продолжительность эксперимента, с
|
60
|
600
|
11
|
X11
|
Источник воды (озерная, морская)
|
озерная
|
морская
|
12
|
X12
|
Материал электродов (медь, титан)
|
медь
|
титан
|
13
|
X13
|
Фиктивный фактор
|
-
|
-
|
14
|
X14
|
Форма электродов (игла, круг)
|
игла
|
круг
|
15
|
X15
|
Фиктивный фактор
|
-
|
-
|
16
|
Z1
|
Температура раствора, С
|
0
|
50
|
17
|
Z2
|
Температура окружающей среды, С
|
-20
|
+20
|
18
|
Y
|
Выход азота, мг/л
|
10
|
1500
|
На данном этапе проведения экспериментов ввиду определенных конструкторских особенностей установки варьировать температуру раствора и окружающей среды не представляется возможным. В этой связи факторами Z1 и Z2 в первом приближении пренебрегаем.
Основываясь на данных таблицы 1, составим матрицу плана Плакетта – Бермана с факторами в кодированных единицах и целевой функцией в физических единицах в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 – Матрица плана Плакетта – Бермана
|
Уровни факторов
|
Отклик
|
X1
|
X2
|
X3
|
X4
|
X5
|
X6
|
X7
|
X8
|
X9
|
X10
|
X11
|
X12
|
X3
|
X14
|
X15
|
Y
|
1
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
1500
|
2
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
390
|
3
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
110
|
4
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
1500
|
5
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
25
|
6
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
97
|
7
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
51
|
8
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
540
|
9
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
540
|
10
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
413
|
11
|
-
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
319
|
12
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
108
|
13
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
365
|
14
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
51
|
15
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
-
|
-
|
413
|
16
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
10
|
Обработка результатов эксперимента.
1. Расчет эффектов отдельных факторов.
Оценка эффекта равна разности между суммами значений целевой функции для фактора на уровнях +1 и −1, поделенной на :
(1)
В соответствии с (1) вычисляем:
;
Аналогично вычисляем остальные значения: = 33; = 299,75;
= −28,75; = 44; = 197; = −250,25; = 32,5; = 593,5; = −247,5; = −215,75; = −29,25; = −40,75; = −40,25; = 44,5.
Значения равны половинам соответствующих оценок эффектов.
В таблице 3 приведены уровни факторов и коэффициенты ai, которые определены в соответствии с выражением (1).
2. Проверка значимости параметров.
Для выявления существенных факторов используется t-критерий и проверяется условие:
(2)
где tкр – критическое значение t-распределения для уровня значимости α и φ степеней свободы; – оценка дисперсии коэффициента .
Дисперсия ошибок наблюдений оценивается с помощью специальных экспериментов введением в план фиктивных факторов от до в соответствии с выражением:
(3)
В отношении структурирования фиктивных факторов и в соответствии с (3) для расчета дисперсии ошибок наблюдений получаем выражение:
(4)
где k = 4, l = 12.
В соответствии с (4) определяем
Дисперсию оценок коэффициента определяем из выражения:
(5)
Таким образом, в соответствии с (5) получаем, что .
Тогда
С учетом α = 0,05 и φ = 3 из таблицы t-распределения (распределение по закону Стьюдента) находим = 3,18.
Значимость показателей проверяем в соответствии с (2) и показываем в таблице 3:
В результате проверки значимости выявлены краевые, т. е. существенные и несущественные факторы, оказывающие определенное влияние на целевую функцию выхода в соответствии с исходными показателями.
Для того чтобы определить оценки влияния каждого из существенных факторов и для более наглядного их анализа, составляем распределение их по степени влияния на целевую величину в соответствии с диаграммой на рисунке.
Таблица 3 – Выделение существенных факторов
Классификация фактора
|
Расшифровка фактора и целевой функции
|
Уровни варьирования
|
|
Значимость
|
-1
|
1
|
X1
|
Величина приложенного напряжения, КВ
|
10
|
70
|
196,125
|
Да
|
X2
|
Индуктивность, мкГн
|
5
|
20
|
16,5
|
Нет
|
X3
|
Емкость накопительных конденсаторов, мкФ
|
0,025
|
0,2
|
149,875
|
Да
|
X4
|
Энергия импульса, КДж
|
0,025
|
50
|
−14,375
|
Нет
|
X5
|
Частота импульса, Гц
|
1
|
50
|
22
|
Нет
|
X6
|
Объем испытательной камеры, л
|
1
|
25
|
98,5
|
Да
|
X7
|
Площадь электродов, мм2
|
1
|
2500
|
−125,125
|
Да
|
X8
|
Фиктивный фактор
|
-
|
-
|
16,25
|
-
|
X9
|
Количество импульсов, шт.
|
10
|
300
|
296,75
|
Да
|
X10
|
Продолжительность эксперимента, с
|
60
|
600
|
-123,75
|
Да
|
X11
|
Источник воды (озерная, морская)
|
озерная
|
морская
|
-107,875
|
Да
|
X12
|
Материал электродов (медь, титан)
|
медь
|
титан
|
-14,625
|
Нет
|
X13
|
Фиктивный фактор
|
-
|
-
|
20,375
|
-
|
X14
|
Форма электродов (игла, круг)
|
игла
|
круг
|
-20,125
|
Нет
|
X15
|
Фиктивный фактор
|
-
|
-
|
22,25
|
-
|
Отсеивающий эксперимент позволил выявить наиболее существенные факторы, которыми являются: величина приложенного напряжения; емкость накопительных конденсаторов; количество импульсов.
Достарыңызбен бөлісу: |