Классический эксперимент

Процесс выполнения классического (материального) эксперимента структурируется в шесть последовательно выполняемых этапов.

Этап I. Постановка проблемы, обоснование целей и задач эксперимента. Содержание первого этапа зависит от того, какой проблемой обусловлен эксперимент, т.е. совершенствование, развитие или реор­ганизация системы управления. Отметим некоторые его особенности. Обоснование цели и задач эксперимента основывается на анализе собранной информации, выдвинутой гипотезе и теоретических разработках. Цель должна определять ожидаемые результаты исследования, а задачи — промежуточные результаты, которые будут получены по отдельным этапам исследования.

Этап II. Формализация изучаемой реальности. Началом изучения объекта эксперимента следует считать:

а) построение его структурной модели с использованием принци­пов кибернетики и процессного подхода;

б) сбор, изучение и анализ, имеющихся данных об объекте;

в) определение входных X (экзогенных) и выходных Y (эндоген­ных) параметров, а также параметров преобразования (управляемых переменных)— Z.

Этап Ш. Обоснование средств и требуемого количества измерений или наблюдений, которые рассматриваются в качестве источников сбора информации. Для измерения в первую очередь используются стандартные, серийно выпускаемые приборы и аппараты.

В отдельных случаях возникает потребность в создании уникальных средств измерения.

Этап IV. Проектирование процесса проведения эксперимента. В начале составляют последовательность (очередность) проведения измерений и наблюдений в приложении к структурной модели объекта. Затем каждую операцию измерения описывают с учетом выбранных измерительных средств. Большое внимание уделяют методам контроля качества операций, записи результатов наблюдений и измерений.

Этап V. Планирование эксперимента. Планирование эксперимента необходимо во всех случаях, когда еще перед началом исследования предварительные знания можно представить (задать гипотезу) математической моделью. Планирование эксперимента начинается с выбора варьируемых факторов и установления основных и второстепенных, влияющих на исследуемый процесс. Вначале анализируются расчетные (теоретические) схемы процесса. На основе этого классифицируются все факторы и из них составляется убывающий по важности ряд для данного эксперимента. Здесь же задаются границы изменения каждого входного Хi, например (Хiтак — Ximin), и параметра пр­образования Zk, проверяется независимость между входными переменными и строится матрица планирования факторного эксперимента, устанавливающая соответствие между факторами Хi и Yi.

Этап VI. Выбор методов обработки и анализа экспериментальных данных. Обработка данных сводится к систематизации всех чисел, классификации и анализу. Результаты экспериментов должны быть сведены в удобные формы записи — таблицы, графики, формулы, номограммы, позволяющие быстро сопоставить полученные результаты. Особое внимание должно быть уделено математическим методам обработки опытных данных — аппроксимации каким-либо видом эмпирической зависимости, проверке адекватности модели, нахождению критериев и доверительных интервалов.