Khái niệm chung 2. Các phương p p há q yu hoạch thực nghiệm 3. Thiết kế thí nghi trong CN HH – SH – TP 4. Bài tậpKhái niệm chung 2. Các phương p p há q yu hoạch thực nghiệm 3. Thiết kế thí nghi trong CN HH – SH – TP 4. Bài tậpKhái niệm chung 2. Các phương p p há q yu hoạch thực nghiệm 3. Thiết kế thí nghi trong CN HH – SH – TP 4. Bài tậpKhái niệm chung 2. Các phương p p há q yu hoạch thực nghiệm 3. Thiết kế thí nghi trong CN HH – SH – TP 4. Bài tập
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Ệ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU Ệ (Data Analysis and Design of Experiment) PGS TS Trịnh Văn Dũng Bộ mơn: Q trình thiết bị CN Hóa – Sinh học – Thực phẩm 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM trinhvandung190361 y x2 X 2 X1 x1 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 2 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Khái niệm chung Các p phương gp pháp pq quy y hoạch thực ự nghiệm g ệ Thiết kế thí nghi CN HH – SH – TP Bài tập 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Thơng số Thơng số Thơng số 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Khái niệm ệ chungg Quy hoạch thực nghiệm gì? x1 X: k x2 xk ξ : : “Hộp đen” y Thực nghiệm tác động có mục đích đối tượng nghiên cứu để có ợ thơngg tin đángg tin cậy ậy Lập kế hoạch thực nghiệm là: -phương tiện để xây dựng mơ hình tốn học q trình -một phương pháp giảm thời gian nguồn lực -tăng suất độ tin cậy nghiên cứu 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Khái niệm ệ chungg Thực nghiệm phân loại? x1 X: k x2 xk ξ : : “Hộp đen” y Theo giai đoạn nghiên cứu khoa học: -Phòng thí nghiệm: nghiên cứu luật chung, quy trình khác nhau, kiểm iể định ị giả iả thuyết ế vàà lýý thuyết ế khoa học; -Thí nghiệm ứng dụng: nghiên cứu trình cụ thể, xác định đặc ặ tính vật ậ lý, ý, hóa học ọ tính chất khác;; - Thí nghiệm sản xuất: kiểm tra, đánh giá kết tính tốn thiết kế; 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Khái niệm ệ chungg Trình tự thực hiện? ξ x1 X: k x2 xk : : “Hộp đen” y 1) Đặt toán: t xác định đị h mục đích đí h ủ thí nghiệm hiệ xác định tình hình ban đầu ước tính chi phí: thời gian phương tiện xác lập loại nhiệm vụ 2) Thu thập thông tin ưu tiên đối tượng điều tra (nghiên cứu tài liệu, lấy ý kiến chuyên gia …); 3) Lựa chọn phương pháp giải chiến lược để thực (xây dựng mơ hình, xác định yếu tố ảnh hưởng có thể, xác định thông số, số lựa chọn hàm mục tiêu); 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Khái niệm ệ chungg ξ x1 X: k x2 xk : : “Hộp đen” y Mục đích việc lập kế hoạch thực nghiệm tạo chiến lược cho biến đầu vào để xây dựng mơ hình thực nghiệm: -Đơn giản iả ấ (ít (í thíí nghiệm) iệ ) -Phản ánh xác -Dễ tính tốn xử lýý 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 Khái niệm ệ chungg x1 x2 xk 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM i “Hộp Hộp đen đen” y Việc sử Việ dụng d lý thuyết th ết vềề quy hoạch h h thực th nghiệm hiệ cung cấp: ấ 1) Giảm thiểu, tức giảm số lượng thí nghiệm 2) Ảnh hưởng đồng thời tất yếu tố 3) Cho kết ế phản ánh xác kiện 4) Dễ tính tốn xử lý 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Khái niệm ệ chungg ξ x1 X: k x2 xk : : “Hộp đen” y Có nhiều phương pháp: -Quy hoạch trực giao cấp I -Quy Quy hoạch trực giao cấp II -Quy hoạch trực giao riêng phần -Quy hoạch trực giao tâm xoay -Quy Q hoạch h h trực t giao i đơn đ hình hì h -Quy hoạch trực giao tối ưu -Quy hoạch trực giao đa mục tiêu 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 10 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p (k ( = 3)) Như phương trình hồi quy cóa thể viết dạng: y 0,119 0,131x2 0,256x5 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 37 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 Thường để mô tả bề mặt đáp ứng đa thức bậc khơng đạt Khi người ta dùng đa thức bậc 2: 2 y b0 b1 x1 b2 x2 b11 x1 b22 x2 b12 x1 x2 y x2 X 2 X1 x1 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 38 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 2 y b0 b1 x1 b2 x2 b11 x1 b22 x2 b12 x1 x2 Với hai biến: x1 x2: cần không nhỏ mức Trên hình trước với yếu tố x1 и x2: điểm 1, 2, 3, có 22 = thí nghiệm Cần thêm 2k thí nghiệm điểm “*”:: 5, 6, 7, phân bố trục x1 x2 với tọa độ (;0), (0;) Điểm thí nghiệm thứ tâm theo hướng (5-9-7), (5 7) (1-9-4) (1 4) x2 (0, (‐ α) (1 1) (1,1) 1,1) (0, (α, (0) α,0) (‐1,‐ (1,‐ 0) 1) 1) (0,-α) (0 -α) 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 x 39 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 1) Bổ sung 2k điểm “*”, phân bố trục tọa độ: (,0,0, ,0) ( , , , , ) (0,,0, ,0) (0,0, ,) Ở — cánh tay đòn điểm “*”, khoảng cách đến điểm “*” 2) Tiến hành n0 thí nghiệm lặp tâm x Số thí nghiệm: N = nk + n* + n0 (0,α) = 2k + 2k + n0 k < (1,1) (1 1) (‐1,1) ( 1) k l + 2k + n k = 2k-l (0,0) (-α,0) 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu (‐1,‐1) (1,‐1) (0,-α) MS: CH3309 x1 (α,0) 40 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p1 ξ x1 X: k x2 xk “Hộp đen” : : x2 (0,α) (‐1,1) ( 1) (1,1) (1 1) x1 (0,0) (-α,0) (‐1,‐1) (α,0) y TT (1,‐1) (0,-α) Nhân kế hoạch Thí nghiệm điểm “*” 07.11.2017 20:48 Phần kế hoạch Thí nghiệm g tâm kế hoạch Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu x1 +1 1 +1 1 +α α x2 +1 +1 1 1 0 у у1 у2 у3 у4 у5 у6 +α у7 α у8 0 у9 MS: CH3309 41 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 2 y b0 b1 x1 b2 x b11 x1 b22 x b12 x1 x x2 (0,α) (1,1) (‐1,1) (0,0) (-α,0) N (‐1,‐1) (α,0) (1,‐1) x1 (0,-α) Tổngg qquát X không g trực ggiao N x0 j xui j 1 07.11.2017 20:48 N Nhân Điểm “*” Tâm x0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 x1 +1 -1 +1 -1 + - 0 Các yếu tố x2 x1x2 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 0 0 + - 0 x12 +1 +1 +1 +1 2 2 0 x22 +1 +1 +1 +1 0 2 2 Y i y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 xij xuj 2 j 1 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 42 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 2 y b0 b1 x1 b2 x b11 x1 b22 x b12 x1 x x2 ( ) (1,1) (‐1,1) N (0,0) (-α,0) (0,α) (‐1,‐1) Nhân Điểm “*” Tâm (α,0) (1,‐1) x1 (0,-α) Để trực giao n xi' j xi j 07.11.2017 20:48 xi j j 1 N 2 xi j x i x0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 x1 +1 -1 +1 -1 + - 0 Các yếu tố x2 x1x2 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 0 0 + - 0 x12 +1 +1 +1 +1 2 2 0 x22 +1 +1 +1 +1 0 2 2 Y i y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 43 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 2 y b0 b1 x1 b2 x b11 x1 b22 x b12 x1 x x2 ( ) (1,1) (‐1,1) N (0,0) (-α,0) (0,α) (‐1,‐1) Nhân Điểm “*” Tâm (α,0) (1,‐1) x1 (0,-α) Để trực giao n xi' j xi j 07.11.2017 20:48 xi j j 1 N 2 xi j x i x0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 x1 +1 -1 +1 -1 + - 0 Các yếu tố x2 x1x2 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 0 0 + - 0 x12 +1 +1 +1 +1 2 2 0 x22 +1 +1 +1 +1 0 2 2 Y i y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 44 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 N Nhân Điểm “*” Tâm N j 1 ' x0 j xi j N 07.11.2017 20:48 x1 +1 -1 +1 -1 + - 0 x12 +1 +1 +1 +1 2 2 0 x 22 +1 +1 +1 +1 0 2 2 Y i y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 ( xi j x i ) xi j N x i 2 j 1 k y b0 ' bi xi i 1 N x0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 Các yếu tố x2 x1x2 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 0 0 + - 0 2 j 1 k b i , j 1 i j k xi x j bi i ' xi ' i 1 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 45 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 X 0 0 0 2 0 2 0 0 0 X 0 0 0 0 0 k 2 2k + 22 – (2k + 2k + n0). )=0 N 07.11.2017 20:48 1 1 1 1 2 0 1 1 1 1 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu k 2 x x N , i i MS: CH3309 k 46 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 Điều kiện k cột cuối trực giao với cột đầu: 2k + 22 – (2k + 2k + n0). = 2 N k x x k , i i Điều kiện k cột cuối trực giao với nhau: X 1 1 1 1 0 2 0 2 0 0 2 1 1 1 1 2k(1 – )2 – 4( – 2) + (2k + n0 – 4)2 = 07.11.2017 20:48 N2 k 2 k 1 k Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 47 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 N j 1 ' x0 j xi j N ( xi j x i ) xi j N x i 2 j 1 k y b0 ' bi xi i 1 N j 1 k b i , j 1 i j k xi x j bi i ' xi ' i 1 n0 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu Cánh tay đòn điểm “*” * k=2 k=3 k=4 1,00 1,22 1,41 1,08 1,29 1,47 1,15 1,35 1,55 1,21 , 1,41 , 1,61 , MS: CH3309 48 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 Kế hoạch trực giao cấp 2: x ' u j xu j j 1 xu j xu j N 07.11.2017 20:48 Yếu tố x0 x1 x2 x1x2 +1 +1 +1 +1 Nhân +1 -1 +1 -1 +1 +1 -11 -1 +1 -1 -1 +1 +1 =+1 0 Điểm ể +1 =-1 0 * +1 =+1 +1 0 =-1 Tâm n0 +1 0 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu x1 ’ +1/3 +1/3 +1/3 +1/3 +1/3 +1/3 -2/3 -2/3 2/3 -2/3 MS: CH3309 x2’ +1/3 +1/3 +1/3 +1/3 -2/3 -2/3 +1/3 +1/3 1/3 -2/3 yi y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 y9 49 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 Khi trực giao cấp 2: N bi x yj i j j 1 N x j 1 i j N bi i ' x j 1 n x j 1 07.11.2017 20:48 i j ' y j i j Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 50 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch trực ự giao g cấp p2 Khi trực giao cấp 2: k S b ,i S ts b0 b0 ' bi i x i i 1 k S b , S b ', x i S b ',ii 2 N x j 1 i j i 1 k k k y b0 bi xi bij xi x j bii xi i 1 trực giao i , j 1cấp Quy hoạch Số hệ số phương trình hồi quy: 07.11.2017 20:48 i 1 (n 2)(n 1) K Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 51 ... ự nghiệm g ệ Thiết kế thí nghi CN HH – SH – TP Bài tập 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Thơng số Thơng số Thơng số 07.11.2017 20:48 Thiết. .. tối ưu Hiện thực hóa thí nghiệm để thu thập số liệu Biến đổi số liệu, phân tích kết thu 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 23 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Quy Q y hoạch... số lượng thí nghiệm 2) Ảnh hưởng đồng thời tất yếu tố 3) Cho kết ế phản ánh xác kiện 4) Dễ tính tốn xử lý 07.11.2017 20:48 Thiết kế thí nghiệm & Xử lý số liệu MS: CH3309 190361 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM