Изучение научных методов обработки экспериментальных данных

1. 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА

Предметом данного курса является изучение
научных методов обработки экспериментальных
данных, правильная организация и проведение
измерительного эксперимента.
Поскольку частных экспериментальных задач
очень много, а объектов исследования ещё
больше, в данном курсе реальный объект
представляется в абстрактном виде в виде
“черного ящика“ (рис. 1.1) с несколькими
входами xk, одним или несколькими выходами
y и неизвестной внутренней структурой.

2. Объект исследования

X1
y1
X2
y2
Xk
Xk+l
ЧЕРНЫЙ ЯЩИК
yi
ym
Величины х1, х2, . . . , хK+l, воздействующие на
вход объекта принято называть факторами, а выходную величину y- выходным параметром или
откликом. В процессе эксперимента часть входных
факторов XK+1, ..., XK+ L, не может быть учтена экспериментатором. В модели объекта эти факторы
объединяют в один фактор С - фактор случайности.

3. Виды экспериментов

В зависимости от того в какой мере участвует
экспериментатор в изменении значений факторов
х1, . . . , хк эксперименты подразделяются на
активные и пассивные.
Если в процессе эксперимента оператор изменяет значения входных факторов по определенной наперед заданной программе (плану), то это
активный эксперимент.
Если же в процессе эксперимента оператор
только регистрирует значения факторов х1, . . . ,
хк, т.е. не может по какой-то причине сам изменять значения факторов, то такой эксперимент
называется пассивным.

4. Решаемые задачи

изучения механизма явления (построение
интерполяционных полиномов);
оптимизации;
отсеивающего эксперимента.
1. Имеется объект исследования с факторами
х1,. . . ,хк, фактором случайности С и выходным
параметром y. Требуется экспериментальным
путем установить зависимость выходного
параметра y от входных факторов х1, . . . , хк.

5. Решаемые задачи

2. Имеется объект исследования с входными
факторами х1, . . . , хк, фактором случайности C
и выходным параметром y. Часть входных
факторов оказывают существенное (значимое)
влияние на изменчивость выходного параметра
y, а влияние других незначительно (не
значимо). Требуется экспериментальным путем
выявить не существенные (не значимые)
факторы и исключить их из дальнейшего
рассмотрения.

6. Решаемые задачи

3. Имеется для объекта исследования с
входными факторами х1, . . . , хк фактором
случайности С и выходным параметром y
необходимо экспериментальным путем найти
такие значения входных факторов х1, . . . , хк,
при которых выходной параметр y принимает
оптимальное значение.

7. Определение

Планирование эксперимента – это процедура
выбора числа и условий проведения опытов,
необходимых и достаточных для решения
поставленной задачи с требуемой точностью.
1) стремление к минимизации общего числа опытов;
2) одновременное варьирование всеми переменными,
определяющими процесс, по специальным правилам –
алгоритмам;
3) использование математического аппарата,
формализующего многие действия экспериментатора;
4) выбор четкой стратегии, позволяющей принимать
обоснованные решения после каждой серии экспериментов.