План эксперимента должен быть наилучшим с точки зрения некоторых критериев оптимальности. Эти критерии могут быть сформулированы по-разному. Вид критерия зависит от решаемой задачи и от назначения плана. Фактически в таких критериях в строгой математической форме представлены и формализованы те или иные интуитивные соображения экспериментаторов о качественном эксперименте, при этом общая направленность на уменьшение опытов сохраняется. Критерии оптимальности являются сложными функциями точек плана эксперимента. Существует несколько основных критериев оптимальности: · Ф-оптимальный план решает задачу построения непрерывного планирования; · D-оптимальный план применяют при минимизации обобщенной дисперсии; · G - характеризуется наименьшей дисперсией предсказания в заданной области планирования; · А - минимизирует среднюю дисперсию лучших линейных оценок параметров и т.д. Автоматизация эксперимента. Автоматизация эксперимента с использованием управляющей ЭВМ включает в себя выбор средств измерений и осуществление взаимосвязи их с центральным управляющим модулем. В зависимости от цели автоматизации различают три типа экспериментов: 1. Повышающие производительность обработки результатов без изменения методик их реализации; 2. Улучшающие метрологические и информационные характеристики процесса; 3. Реализующие принципиально новые методики исследования. Эксперименты первого типа обычно применяются в случаях, когда исследования проводятся на серийно выпускаемом оборудовании по стандартным методикам с большим объемом информации. Эксперименты второго и третьего типа требуют более совершенной аппаратуры с ориентацией на автоматическое измерение, управление и обработку информации. Автоматизация эксперимента требует включения экспериментатора в общую систему управления, что предъявляет к нему повышенные требования, с точки зрения понимания принципов функционирования всех элементов автоматических систем, и возможности творческого подхода при работе на современном оборудовании. Автоматизированный эксперимент открывает новые возможности при использовании роботов для выполнения работ в труднодоступных или опасных для человека местах. В общем случае система автоматизации научно-технического эксперимента состоит из: · подсистемы взаимосвязи с исследуемым объектом, предназначенной для преобразования выходной величины объекта в унифицированную форму для ввода в ЭВМ, а также для передачи на объект воздействий в соответствии с планом эксперимента; · подсистемы реализации алгоритма эксперимента, позволяющей следить за ним и активно вмешиваться в его ход; · подсистемы регистрации и хранения результатов и программ проведения эксперимента; · подсистемы предварительной обработки результатов для контроля правильности хода эксперимента; · подсистемы полной обработки результатов и принятия решения с представлением информации в требуемой форме. Системы автоматизации строятся по принципам централизации и децентрализации. При централизованном принципе вся информация от объектов поступает непосредственно в центральный модуль ЭВМ. Однако такие системы ограничены вычислительной мощностью ЭВМ, что не всегда позволяет получить данные в реальном масштабе времени. При децентрализованном принципе это Проше сделать, так как вычислительная мощность распределена по нескольким нижним уровням. При этом эффективным методом взаимодействия экспериментатора с ЭВМ является интерактивное общение. Такой диалог позволяет быстро оценивать текущую ситуацию и принимать оперативные решения. При этом вся система имеет повышенную гибкость, способна перестраивать свою работу в соответствии с изменившимися условиями.
|