УДК 519.1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Харченко Анна Андреевна
Национальный аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт», Украина
магистр

Аннотация
Экспериментальные методы широко используются как в науке, так и в промышленности, однако нередко с весьма различными целями. Обычно основная цель научного исследования состоит в том, чтобы показать статистическую значимость эффекта воздействия определенного фактора на изучаемую зависимую переменную. В условиях промышленного эксперимента основная цель обычно заключается в извлечении максимального количества объективной информации о влиянии изучаемых факторов на производственный процесс с помощью наименьшего числа дорогостоящих наблюдений. Одним из основных ограничений, которые налагаются при решении задач и сдерживающих широкое применение метода планирования эксперимента является пренебрежение стоимостью проведения эксперимента, то есть положение о равноценности опытов. Однако, опыты, в большинстве случаев, не являются равноценными. На стоимость реализации эксперимента существенное влияние оказывает порядок чередования уровней изменения факторов. С ростом количества факторов количества преобразований существенно возрастает. Разработанное устройство позволяет при выборе оптимального плана проведения эксперимента учитывать стоимости изменения уровней факторов, что позволяет сократить время необходимое для обработки результатов, а также существенно уменьшить стоимость проведения экспериментов.

Ключевые слова: время обработки, количество преобразований, метод планирования, порядок чередования уровней, рост количества, сократить время, стоимость эксперимента, экспериментальные методы


THE DEVICE FOR CARRYING OUT OF MULTIFACTORIAL EXPERIMENT

Kharchenko Anna Andreevna
National Aerospace University "Kharkiv aviation institute", Ukraine
master

Abstract
Experimental methods are widely used in science and in industry, but often with very different objectives. Typically, the main goal of research is to show the statistical significance of the effect of a certain factor on the dependent variable under study . In industrial experiment is usually the main goal is to extract the maximum amount of objective information about the influence of the studied factors on the production process using the smallest number of costly observations. One of the major constraints that are imposed in solving problems and constraints widely used method of experiment planning is the neglect of the cost of the experiment, the position of the equivalence tests. However, experiments in most cases, are not equal . The cost of the experiment is significantly affected by the order of alternation levels change factors. With a growing number of factors number of transformations increases substantially. This allows for choosing the optimal plan for the experiment to take into account the cost of changing levels of the factors that can reduce the time needed to process the results, and significantly reduce the cost of the experiments.

Keywords: experimental methods, growth in the number, reduce the time, the cost of the experiment, the method of planning, the number of transformations, the order of alternation levels, the processing time


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Харченко А.А. Устройство для проведения многофакторного эксперимента // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/32952 (дата обращения: 02.06.2017).

При использовании для разработки новой продукции и технологий экспериментальных исследований, основное время уходит на сбор данных и их обработку. Особое значение для повышения эффективности науки приобретает автоматизация научных исследований, позволяющая получать более точные и полные модели исследуемых объектов и явлений, ускорять ход научных исследований и снижать их трудоемкость, изучать сложные объекты и процессы, исследование которых традиционными методами затруднительно или невозможно [1,2]. Автоматизация экспериментов является основой как фундаментальных, так и прикладных исследований и представляет собой комплекс средств и методов для ускорения сбора и обработки экспериментальных данных, интенсификации использования экспериментальных установок, повышения эффективности работы исследователей [3,4]. Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) используются для анализа гипотез, получения математических моделей, удовлетворяющих заданным требованиям, обработки результатов исследований и измерений. Основные требования к АСНИ: быстродействие, высокая надежность, гибкость, наличие системы контроля, диалоговый режим работы и др.

Большое разнообразие дорогостоящих экспериментов приводит к необходимости разрабатывать системы автоматизации, решающие определенные классы задач. АСНИ применяются в различных отраслях: при проведении научных исследований в авиа- и ракетостроении, для моделирования и расчета физических и химических процессов, при проведении ассоциативных экспериментов, обработки данных от специализированных датчиков и считывающих устройств  и др. [5, 6]

В результате применения АСНИ сокращается время проведения исследований, увеличивается точность и достоверность результатов, повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных, усиливается контроль за ходом эксперимента.

Для автоматизации проведения многофакторного эксперимента разработано устройство, функциональная схема которого приведена на рисунке.

Устройство содержит:

  • Блок питания;
  • Блок индикации;
  • Вычислитель;
  • Блок формирования значения параметров;
  • Блок управления.

В основе работы устройства для проведения многофакторного эксперимента лежит использование оптимальных комбинаторных планов. С помощью данной системы экспериментатор имеет возможность выбирать различные варианты оптимального плана проведения эксперимента, и система, настроенная на его реализацию, будет генерировать последовательно соответствующие значения уровней факторов. После настройки устройство для проведения многофакторного эксперимента работает следующим образом. В блок управления, представляющий  собой разъем для SD карты, поступают стоимости вариантов реализации. Затем эти данные поступают в вычислитель, где происходит определение варианта с наименьшей стоимостью. Номер оптимального варианта выводится на индикатор (блок индикации) и поступают на блок формирования значения параметров, в качестве которого выступает СОМ-порт. Блок питания осуществляет питание напряжением всех функциональных блоков. Разработанное устройство позволяет при выборе оптимального плана проведения эксперимента учитывать стоимости изменения уровней факторов, что позволяет сократить время необходимое для обработки результатов, а также существенно уменьшить стоимость проведения экспериментов.


Библиографический список
  1. Ross, K. The automation of science / K. Ross, R. Jem, O. Stephen //  Science. – 2009. – V. 324. – № 5923. – P. 85–89.
  2. De Gooijer, J. G. 25 years of time series forecasting / J. G. De Gooijer // Int. J. forecasting. – 2006. – V. 22. – P. 443–473.
  3. Пат. 20090138415 США, МПКG06F 17/00.  Automated research systems and methods for researching systems / O.Lancaster, J. Quechee. – № 20090138415; заявл.3.11.2008; опубл.4.09.2011.
  4. Mazumder, S. K., Theoretical and experimental investigation of the fast– and slow–scale instabilities of a DC–DC converter / S. K. Mazumder, A. H. Nayfeh, D. A. Borojevich // IEEE Trans. PowerElectron. – 2001. – V. 16. – № 2. – Р. 201–216.
  5. Круглов, В.И. Методология научных исследований в авиа– и ракетостроении / В.И. Круглов, В.И. Ершов, А.С. Чумадин, В.В. Курицына. – М.: Логос, 2011. – 432с.
  6. Моновская, А.В. Автоматизация экспериментальных исследований динамики мпульсных систем преобразования энергии / А.В. Моновская, Е.А. Годовников // Вестник Югорского государственного университета. – 2011. – Вып. 3(22). – С. 123–127.


Все статьи автора «annet1607»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: