При непрерывном временном дрейфе влияние управляемых переменных на выходную величину Y заметно сказывается при переходе от опыта к опыту. Простейшим случаем непрерывного дрейфа является линейный дрейф.
Планирование эксперимента ортогонально к линейному дрейфу проводится с помощью матрицы планирования ПФЭ типа N=2n, что оказывается возможным, если при каждом последующем измерении составляющая линейного дрейфа изменяется на одну и ту же величину DYt. Выполнение этого условия не встречает особых затруднений и может быть достигнуто экспериментированием через строго определённые, равные промежутки времени Dt
Рис.5.2. Условие линейного дрейфа
Величина Dt выбирается из условия Dt ? ti, где ti – эквивалентное запаздывание реакции выхода по i-му каналу. Легко можно показать, что в этом случае линейный дрейф представим в виде ступенчатой функции (с N уровнями) и для представления этой функции необходимо L=log2N первых столбцов (не считая нулевого) матрицы ПФЭ (см. таблицу ниже). Описание дрейфа имеет вид
где ai – коэффициенты, определяемые обычными методами. Оставшиеся N-(L+1) столбцов матрицы планирования можно использовать для планирования эксперимента.
Правило получения планирования, ортогонального линейному дрейфу, заключается в следующем:
1) составляется матрица ПФЭ типа N =2L из условия 2L ? L+r, где r – число определяемых факторов (линейных, парных взаимодействий и т.д.);
2) первые L+1 столбцов используются для представления дрейфа;
3) оставшаяся часть матрицы есть искомое планирование, позволяющее определить коэффициенты неполной квадратичной модели.
Указанные положения для объекта с двумя входами (n=2) в случае N=2L=23=8 иллюстрируются в табл. 5.6.
Таблица 5.6
Матрица планирования эксперимента при линейном дрейфе
Времяt |
g |
Дрейф |
Планирование |
||||||
|
z0 |
z1 |
z2 |
z3 |
z4 |
z5 |
z6 |
|||
|
P0 |
P1 |
P2 |
P3 |
x1 |
x2 |
x1x2 |
|||
|
u0 |
u1 |
u2 |
u3 |
u1u2 |
u1u3 |
u2u3 |
u1u2u3 |
||
|
| | | | | | ? |
1 |
+ |
— |
— |
— |
+ |
+ |
+ |
— |
|
2 |
+ |
+ |
— |
— |
— |
— |
+ |
+ |
|
|
3 |
+ |
— |
+ |
— |
— |
— |
— |
+ |
|
|
4 |
+ |
+ |
+ |
— |
+ |
+ |
— |
— |
|
|
5 |
+ |
— |
— |
+ |
+ |
+ |
— |
+ |
|
|
6 |
+ |
+ |
— |
+ |
— |
— |
— |
— |
|
|
7 |
+ |
— |
+ |
+ |
— |
— |
+ |
— |
|
|
8 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Предлагаемый план даёт возможность получить уравнение «истинной зависимости»
коэффициенты которой округляются независимо от дрейфа.
Общее уравнение связи для такого «дрейфующего объекта» имеет вид
где b0(t) – изменение свободного члена b0, определяет смещение поверхности отклика во времени.
Опыты при линейном дрейфе надо выполнять строго последовательно во времени через равные интервалы Dt согласно составленному плану.
Поскольку при экспериментировании в условиях непрерывного дрейфа дублирование экспериментов невозможно, то проверка воспроизводимости не производится.
Расчёт коэффициентов модели (коэффициенты линейного дрейфа) проводятся по известной формуле (5.11), а значимость всех коэффициентов определяется по t-критерию Стьюдента (5.12), при этом дисперсия определения коэффициентов S2{bi} рассчитывается по формуле (5.13). Значение дисперсии опыта S2{Y} берётся из какого-либо другого опыта со своим числом степеней свободы. Так, например, можно использовать дисперсию S2{Y}, определённую при экспериментировании в условиях блокового дрейфа с числом степеней свободы ns = Nбл (m-1).
Вычисляя коэффициенты ai можно проверить гипотезу линейности дрейфа, высказанную априорно. Гипотеза верна, если равенство
удовлетворяется достаточно хорошо.
В этом случае, если число членов аппроксимирующего уравнения меньше числа опытов N, проверяется адекватность математического описания «дрейфующего» объекта с помощью критерия Фишера. Так как при экспериментировании в условиях линейного дрейфа дублирование экспериментов не производится, то в этом случае будут велики дисперсии определения коэффициентов, что может повлечь за собой увеличение числа незначимых коэффициентов.
Проверка адекватности уравнения производится с исключёнными из него незначимыми коэффициентами. Если это математическое описание оказывается неадекватным объекту, то следует провести проверку адекватности уравнения с включёнными в него незначимыми коэффициентами.
