- •Кафедра металлургии и литейного производства
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы Содержание дисциплины по гос
- •Объем дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (150 ч)
- •Раздел 1. Методология
- •Раздел 2. Техническая база
- •Раздел 3. Пассивный эксперимент (32 ч)
- •4.2. Дробный факторный эксперимент (12 ч )
- •2.2. Тематические планы дисциплины Тематический план дисциплины для студентов очно – заочной формы обучения
- •Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Стркуктурно – логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании дот
- •2.5. Практический блок
- •2.6. Рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •Раздел 1. Методология и выбор методики научного исследования
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Техническая база экспериментальных исследований
- •Газового хроматографа лхм-8мд
- •Методы автоматического контроля влажности формовочных и стержневых смесей
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Пассивный эксперимент
- •Тема 1. Корреляционный анализ данных
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 2. Регрессионный анализ экспериментальных данных
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 3. Дисперсионный анализ данных
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 4. Комплексный компьютерный анализ результатов опытов
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Данные для двумерного статистического анализа
- •Вставка | столбцы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 4. Активный эксперимент
- •Тема 5. Полный факторный эксперимент
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 6. Дробный факторный эксперимент
- •Первая полуреплика пфэ типа 23
- •Вторая полуреплика пфэ типа 23
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 7. Факторные эксперименты высокого порядка
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 5. Поисковые методы оптимизации
- •Тема 8. Одно- и многофакторная оптимизация
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 9. Оптимизация методом крутого восхождения по поверхности отклика
- •Вопросы для самопроверки
- •Тема 10. Симплексный метод оптимизации
- •Вопросы для самопроверки
- •Глоссарий
- •3.4. Технические и программные средства обеспечения дисциплины
- •3.4.1. Описание компьютерных программ для выполнения лабораторных работ
- •3.4.2. Перечень расчётных программ
- •Методика выполнения работы
- •Контрольный пример
- •Данные плавочного контроля
- •Лабораторная работа №2 Применение регрессионного анализа данных
- •Выбор исходных данных в лабораторных работах
- •Лабораторная работа №3 Применение дисперсионного анализа
- •Краткое теоретическое содержание работы
- •Результаты испытаний образцов двух серий плавок в и г
- •Методика выполнения работы
- •Лабораторная работа №4
- •Лабораторная работа №5 Обработка и анализ результатов полного факторного эксперимента с построением математической модели объекта
- •Краткое теоретическое содержание
- •Значение степени десульфурации стали у, % в двух параллельных опытах (у, и у 2)
- •Методика выполнения работы
- •Контрольный пример
- •Лабораторная работа №6
- •Лабораторная работа №7
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Лабораторная работа №8 Обработка и анализ результатов многоуровневого факторного эксперимента
- •Краткое теоретическое содержание
- •Методика выполнения работы
- •Контрольный пример
- •Решение
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Лабораторная работа № 9 Оптимизация методом крутого восхождения по поверхности отклика
- •Краткое теоретическое содержание работы
- •Методические указания к выполнению работы
- •Контрольный пример
- •Лабораторная работа №10 Моделирование процесса симплексной оптимизации
- •Краткое теоретическое содержание работы
- •Методические указания к выполнению работы
- •Контрольный пример
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задание на курсовую работу
- •4.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •Выполнение расчётов курсовой работы с использованием персонального компьютера
- •Сервис | анализ данных | регрессия
- •Требования к оформлению курсовой работы
- •Текущий контроль
- •4.3.1. Тренировочные тесты
- •Тест к разделу 1 “Методология и выбор методики научного исследования”
- •Вопрос 1. Что понимают под вычислительным экспериментом?
- •Вопрос 2. В чем заключается понятие “Методология науки” (научного исследования)?
- •Вопрос 3. Какова цель пассивного эксперимента?
- •Тест к разделу 4. “Активный эксперимент”
- •Вопрос 1. Какие технологические факторы включают в состав активного эксперимента?
- •Вопрос 2. Из каких соображений выбирают число уровней варьирования факторов?
- •Вопрос 3. Как выбирают интервал варьирования факторов при активном эксперименте?
- •Тест к разделу 5. Экспериментальные методы оптимизации
- •Вопрос 1. В чем заключается цель оптимизирующего эксперимента?
- •Вопрос 2. Почему в металлургии и литейном производстве поисковые методы оптимизации применяют чаще, чем аналитические (методы математического программирования)?
- •Вопрос 3. Нужна ли математическая основа для реализации поисковых методов оптимизации?
- •4.4. Итоговый контроль Вопросы для подготовки к сдаче зачета
- •Оглавление
- •191186, Санкт – Петербург, ул. Миллионная, д.5
Методика выполнения работы
Используем файл Дисп_Ан.xls. Вспомним рабочее правило определения чисел степеней свободы: для дисперсии значениеf1 равно числу вариантов технологии (2) минус единица:
f1 = 2 – 1 = 1;
для дисперсии величинаf2 равна числу наблюдений (20 образцов) минус число вариантов технологии (2):
f2 = 20 – 2 = 18.
Для дальнейших вычислений применим (Лист1 файла Дисп_Ан. хls).
Отсюда экспериментальное значение критерия Фишера
Это значение необходимо сравнить с теоретическим (табличным) значением FТ того же критерия. Последнее определяют из таблиц, например [2], с.229 или [3], с.86. При доверительной вероятности 0,99 имеем FТ = 8,28. Поскольку FЭ > FТ, заключаем, что вид технологии оказывает закономерное влияние на величину , и из двух сравниваемых видов технологии плавки более пластичный металл (с большим значением) обеспечивает технологиях1 = Г, что в данном примере согласуется со средним значением по группе плавок 11 … 20. Однако принципиально важно подчеркнуть, что суждение о лучшем варианте из двух сравниваемых по среднему значению полученного результата на фоне действующих случайных факторов ничем не обосновано и может привести к нежелательным последствиям. Об этом свидетельствует другой пример, приведенный на Листе2 того же файла Дисп_Ан.xls.
Студенту предлагается внимательно проследить за организованным в Excel процессом вычислений, сделать обоснованные выводы по каждому из вариантов работы и представить их в отчёте (рабочей тетради студента)..
Выполнение лабораторных работ нужно начинать с решения приводимых в тексте контрольных примеров. Если полученный результат совпадает с ответом на ту или иную задачу, это свидетельствует о готовности студента к решению той же задачи, но с измененными исходными данными в соответствии с табл.9.
Лабораторная работа №4
Применение комплексного компьютерного
анализа результатов опытов
Цель работы: освоение методики анализа данных в среде Excel.
Краткое теоретическое содержание работы
Для автоматизированного выполнения вычислений с помощью системы электронных таблиц Microsoft Excel используют встроенный в эти таблицы достаточно мощный математический аппарат, который реализуется при полной инсталляции (установке на компьютер в полном объёме) этого программного продукта фирмы Microsoft.
Теоретические основы выполнения необходимых расчетов аналогичны принятым в предшествующих работах.
Методика выполнения работы
Для обеспечения наглядности и экономии учебного времени студента заранее создан файл Компл_Ан1.хls (лист1) с задачей и исходными данными, аналогичными принятым в лабораторных работах №№ 1 и 2 (исследование связи между содержанием фосфора в стали с её ударной вязкостью).
Для запуска задачи “на счёт” из главного меню вводят последовательность команд
СЕРВИС | АНАЛИЗ ДАННЫХ | РЕГРЕССИЯ
В ответ компьютер запрашивает входной, то есть вводимый как исходный, интервал y = KCV (вводим С3:С32) и входной интервал x = [Р], % (вводим В3:В32). Заказываем вывод результатов анализа на “Новый рабочий лист” и щелкаем на [ОК].
Открыв Лист2, получаем:
- коэффициент корреляции R = 0,880 в абсолютном представлении;
критерий R2 = 0,7753,
далее – в обозначениях, принятых в “американской” методике:
“Y – пересечение” = b0 = 88,83;
коэффициент при переменной Х1 b1 = – 2283.
Здесь же можно оценить значимость данных коэффициентов по величине, называемой в Excel “P – значением”. Это, согласно принятой в отечественной литературе символике, представляет собой уровень значимости ошибки определения каждого из коэффициентов . В свою очередь, доверительную вероятность коэффициентов определяют как
= 1 – . Таким образом, доверительные вероятности для коэффициентов b0 и b1 практически стремятся к единице [4], c. 76 … 88..
Согласно этой же “американской” методике, адекватность математической модели оценивается не по критерию Фишера, а по менее строгому критерию R2. Считают, что модель адекватная при R2 > 0.7. Следовательно, в данной работе следует признать полученную математическую модель адекватной.