Анализ особенностей МНКО


Анализ особенностей МНКО как в теоретическом плане, так и в плане практического применения позволяет обратить внимание на следующее.

1. В условиях пассивного эксперимента оценки коэффициентов bk в отличие от Аk являются смешанными. Однако по сравнению с МНКК предложенный метод позволяет точно оценить независимый вклад каждого эффекта в соответствующий коэффициент bk Это обстоятельство обуславливает более высокую чувствительность МНКО по сравнению с МНКК, которая тем выше, чем больше количество исследуемых факторов, причем в этот список факторов могут входить как сильно, так и слабодействующие.

2. Эффективность метода зависит также от порядка следования факторов (эффектов) друг за другом при расчете коэффициентов модели. В случае расположения их в порядке убывания по степени значимости эффективность метода возрастает. Поэтому следует считать целесообразным перед применением МНКО предварительно расположить исследуемые факторы (эффекты) в порядке убывания значимости (степени влияния) по отношению к целевой функции. Для этого можно рекомендовать воспользоваться моделью, предвари­тельно полученной с помощью ММСБ (коэффициенты которой, в отли­чие от коэффициентов МНКО, являются одновременно и весами факторов, а процедура получения модели включает в себя отсев незначи­мых факторов и очищение исходных данных от грубых промахов), или каким-либо другим методом, например, методом максимального прав­доподобия, который не дает модели, но располагает факторы по степени убывания их влияния с одновременным отсечением заведомо незначимых.

3. Расчет по МНКО в условиях активного плана является част­ным случаем определения коэффициентов регрессии по результатам пассивного эксперимента.

Анализ особенностей МНКО

Рис.7.3. Алгоритм расчета математической модели по МНКО

4. Поскольку оценки МНКО получены на основе тех же предпосылок, что и оценки МНКК, то они обладают одинаковыми свойствами, то есть несмещенности, эффективности и состоятельности. Однако исследования последних лет отрицают свойство состоятельности за статистическими оценками, с чем, по-видимому, следует согласиться (см. подраздел 5.6).

5. Здесь же следует подчеркнуть, что поскольку МНКК выведен для закона нормального распределения факторов и выходной величины, то, по-видимому, эти же требования в значительной степени относятся и к МНКО.

6. Существенной особенностью и преимуществом МНКО является то обстоятельство, что в силу перехода данных в заведомо ортогональную систему координат можно получать оценки коэффициентов и для коррелированных факторов и для квадратных членов.

7. Другой существенной особенностью и преимуществом МНКО является то, что для получения модели не требуется слишком длинной таблицы исходных данных как в ММСБП, лишь бы координаты точек факторного пространства были бы достаточно далеки друг от друга.

8. Модель МНКО является обычным алгебраическим выражением, коэффициенты ее представляют собой смешанные оценки и не являются, как в ММСБ, весами соответствующих факторов.

Пример 2. В табл. 7.2 представлены результаты исследования томатов сорта «Новинка Приднестровья» на лёжкость, причём в качестве выходного показателя Y принято процентное количество негодных плодов после стандартного хранения (каждый опыт в пяти повторностях), а в качестве влияющих факторов – сроки посева (X1) и сроки уборки (X2) в днях от начала соответствующей компании. Найти математическую модель количества негодных плодов после хранения методом наименьших квадратов с предварительной ортогонализацией факторов.

Р е ш е н и е. Для начала приведём табл. 7.2 к виду, удобному для работы МНКО.

Таблица 7.2.

План МНКО и результаты эксперимента

j

z1j

z2j

z3j

z4j

z5j

clip_image009

clip_image011

x1j

x2j

clip_image013

clip_image015

x1jx2j

1

1

1

1

1

1

9,25

13,11

2

1

7

1

49

7

5,15

2,77

3

4

8

16

64

32

18,07

8,89

4

4

18

16

324

72

26,18

23,30

5

21

9

441

81

189

8,81

3,99

6

21

21

441

441

441

21,65

23,00

7

25

23

625

529

575

11,45

18,41

8

25

32

625

1024

800

24,40

0,52

clip_image017

12,75

14,88

270,75

314,12

264,62

15,62

12,12

Затем по формулам (7.8) и (7.9) найдём коэффициент влияния xki (табл. 7.3) и ортогональные полиномы Ykj(Z) (табл. 7.4).

Таблица 7.3

Коэффициент влияния xki

clip_image018 i

k

0

1

2

3

4

1

12,75

       

2

14,88

0,693

     

3

270,75

25,749

1,074

   

4

314,12

22,355

33,020

1,681

 

5

264,62

24,704

16,212

1,823

0,512

Таблица 7.4

Ортогональные полиномы и проверка адекватности модели

j

Ортогональные полиномы

Проверка адекватности

в ортогональных

координатах

То же в

декартовых

координатах

y0j(Z)

y1j(Z)

y2j(Z)

y3j(Z)

y4j(Z)

y5j(Z)

clip_image020

clip_image022

clip_image024

clip_image022[1]

clip_image025

1

+1

-11,75

-5,74

38,96

73,60

10,97

9,25

6,60

7,0366

6,61

6,97

2

+1

-11,75

0,26

32,52

-65,70

2,81

5,15

12,51

54,1855

12,62

55,78

3

+1

-8,75

-0,82

-28,57

20,51

38,36

18,07

17,83

0,0560

17,84

0,05

4

+1

-8,75

9,18

-39,31

-31,56

-37,46

26,18

27,69

3,2810

27,70

2,30

5

+1

8,25

-11,60

-29,72

15,44

-45,10

8,81

8,51

0,0879

8,52

0,08

6

+1

8,25

0,40

-42,61

0,87

43,32

21,65

20,34

1,7109

20,35

1,68

7

+1

12,25

-0,37

39,23

-112,69

-0,01

11,45

11,27

0,0320

11,28

0,03

8

+1

12,25

8,63

29,56

101,38

-12,98

24,40

20,14

18,1245

20,15

18,04

S(?)2

8

865,5

327,3

10048,7

34369,5

7076,0

S(?)

83,5144

84,93

Коэффициенты модели Ak в ортогональном пространстве найдём по формуле (7.11), а СКО и критерий Стьюдента – соответственно по формулам (7.12) и (7.13).

А1=0,1549; А2=0,8755; А3=-0,1026; А4=0,0357; А5=0,0074.

S1=0,1183; S2=0,1929; S3=0,0347; S4=0,0188; S5=0,0414.

t1=1,3090; t2=4,5496; t3=2,9555; t4=1,9003; t5=0,1780.

Так как табличное значение критерия Стьюдента tтабл(5%; 32)= 2,3069, то в модель, безусловно, войдут коэффициенты А0=15,62, А2=0,8755, А3=-0,1026, и она будет иметь вид

clip_image027.

Проверка адекватности (табл. 7.4) дала: дисперсия адекватности

clip_image029;

критерий Фишера clip_image031, что и доказывает адекватность полученной модели исходным экспериментальным данным.

Обратное преобразование по формулам (7.14) в данном случае не совсем подходят, так как полином y1(Z) оказался незначимым. В таких случаях лучше заново вывести формулы перехода.

clip_image033

При раскрытии скобок и приведении подобных членов получается

clip_image035

Тогда модель в декартовых координатах и первоначальных обозначениях имеет вид

clip_image037.

Чтобы убедиться в правильности проделанных преобразований рекомендуем повторить процедуру проверки адекватности модели уже в декартовых координатах (два последних столбца табл.7.4).

В заключение обратим внимание на то, что МНКО дал адекватную модель по малому числу строк исходной таблицы, набранной из достаточно неупорядоченных данных – этого не может сделать никакой другой метод математического моделирования.

Загрузка...