XLSL đơn yếu tố STARGRAPHICS

Tài liệu trình bày các lý thuyết cơ bản logic về nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố. Nội dung trình bày các bước và các phương pháp xử lý số liệu trong nghiên cứu thực nghiệm. Đặc biệt tài liệu sử dụng phần mềm xử lý số Stargraphis để giải các bài toán quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu khoa học.

XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam XỬ LÝ SỐ LIỆU QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM PHẦN TÍCH CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA MỘT MẪU Giả sử đo kết thí nghiệm thơng số ta nhận n kết trình bầy bảng 1-1 Bảng 1-1: kết thí nghiệm thơng số sau đo x1 x2 … … … … … xn Kết trình bày bảng 1-1 ta gọi mẫu thí nghiệm Để có nhận định khái quát độ lớn hay biến động mẫu ta cần phải tính tham số đại diện 1.1 Các tham số đại diện vị trí mẫu - Trung bình ( cịn gọi trung bình cộng) ̅ - ∑ ; (1.1) Số mốt (Mode): số có tần số hay số lần xuất nhiều mẫu Số trung vị (Me): Ta xếp số liệu từ giá trị nhỏ đến giá trị lớn Trung vị giá trị trung gian chia dãy số thành hai nửa có tổng số vị trí Nếu n lẻ: - Nếu n chẵn: Số trung bình nhân - ̅̅̅ Đây giá trị dùng để biểu thị nhịp điệu tăng trưởng tiêu thời gian nghiên cứu ̅̅̅ √∏ ; (1.2) 1.2 Các tham số đại diện cho phân tán mẫu - Phương sai mẫu (S2): Là đại lượng đặc trưng cho mức độ phân tán giá trị xi quanh giá trị trung bình ̅ ∑ - ; đây: n-1 gọi bậc tự mẫu (1.3) Độ lệch chuẩn mẫu (s): Độ lệch chuẩn bậc phương sai, tiêu hoàn thiện để tính trung bình phương độ lệch √ - ̅ ; (1.3) Mô men: + Mô men gốc bậc k ( ∑ ; Nếu k = Mơ men gốc bậc giá trị trung bình hay (1.4) ̅ XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam + Mô men trung tâm bậc k ( ) ∑ ̅ ; (1.5) Nếu k = = 0; k = phương sai; k = ta sử dụng đặc trưng để đo độ lệch trái, lệch phải đồ thị hàm mật độ; k = mô tả độ nhọn đồ thị hàm mật độ - Độ lệch (Sk) Độ lệch tiêu chuẩn để đánh giá tính đối xứng số liệu kiểu phân bố đối xứng phân bố chuẩn có độ lệch Sk = đó: ; (1.6) – mô men trung tâm bậc 3; s3 – độ lệch chuẩn mũ Nếu Sk > số liệu phân bố có xu hướng phía bên phải đồ thị Nếu Sk < số liệu phân bố có xu hướng phía bên trái đồ thị - Độ nhọn (Ku) Độ nhọn tiêu chuẩn để xác định hình dạng phân bố đối xứng Phân bố chuẩn có độ nhọn Ku = đó: ; (1.7) – mô men trung tâm bậc 4; s4 – độ lệch chuẩn mũ Nếu Ku > phân bố có đồ thị nhọn phân bố chuẩn Nếu Ku < phân bố có đồ thị bẹt phân bố chuẩn Chú ý: Nếu mẫu có phân bố chuẩn hai giá trị Độ lệch Độ nhọn phải nằm khoảng [-2; 2] - Hệ số biến động (CV%) Đây tham số thống kê cho phép so sánh mức độ biến động nhiều mẫu khác tiêu nghiên cứu khác nhau: CV% = ̅ ; (1.8) 1.3 Loại bỏ sai số thơ mẫu Trong q trình thí nghiệm với n kết bảng 1-1, song kết nhận có kết xi lý mà cho ta kết bất thường để xác định kết bất thường hay kết không nằm phân bố chuẩn ta định ta cần phải loại bỏ số liệu Để xác định giá trị bất thường người ta định mức ý nghĩa ứng với công thức sau: Nếu (xi - ̅ ) > 2s loại bỏ xi mức tin cậy 95% Nếu (xi - ̅ ) > 3s loại bỏ xi mức tin cậy 99% XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ĐƠN YẾU TỐ Đặc điểm thí nghiệm có đối tượng thí nghiệm có tính đồng khối lúa gặt từ ruộng yếu tố đầu vào coi đồng mật độ lúa, thời gian thí nghiệm thời điểm, địa điểm thí nghiệm thực mơi trường kiểm sốt ta chọn kiểu thí nghiệm đơn yếu tố theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên (CRD-1) Xét thí nghiệm đơn yếu tố với t nghiệm thức (số lần thay đổi yếu tố cần thí nghiệm thăm dị), nghiệm thức lặp lại r lần Sau thí nghiệm ta có bảng kết sau: Bảng 2-1 Kết thí nghiệm đơn yếu tố Nghiệm thức NT1 NT2 … NTt Thứ tự lặp lại … x12 … … … … … … … x11 x21 … xr1 ; ̅ Trong đó: Xi = ∑ 2.1 ∑ ∑ r x1r x2r … xtr ; ̅ X1 X2 … Xt ∑ ∑ ∑ (2.2) dft = t.r -1 dfn = t-1 dfe = t(r-1) = dft – dfn ; (2.3) - Tính tổng bình phương tổng qt (tồng bình phương tồn bộ) SSt = ∑ ∑ – CF; - Tính tổng bình phương nghiệm thức ∑ – CF; - Tính tổng bình phương sai biệt SSe = SSt – SSn ; - Tính trung bình bình phương + Trung bình bình phương nghiệm thức: MSn = ̅̅̅ (2.1) - Tổng trung bình nghiệm thức: G = SSn = ̅̅̅ ̅̅̅ ̅ Phân tích kết thí nghiệm - Số thí nghiệm N = t.r - Tính độ tự (df): + Độ tự tổng quát (toàn bộ): + Độ tự nghiệm thức: + Độ tự sai biệt: - Tính hệ số hiệu chỉnh CF: ̅ ; (2.4) (2.5) (2.6) (2.7) XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam + Trung bình bình phương sai biệt: MSe = ; (2.8) - Tính trị số Ft giá trị F tính tốn từ kết thí nghiệm: Ft = ; (2.9) Chú ý: Giá trị F tính bậc tự sai số đủ lớn, cụ thể dfe Sau tính trị số F ta so sánh với giá trị F  tra bảng, giá trị F tra bảng chuẩn Fisher phụ thuộc vào mức ý ngĩa độ tự do: tử số độ tự nghiệm thức t-1, mẫu số độ tự sai biệt t(r – 1), Vậy F = F(t-1)/t.(r-1) - Sai số chuẩn ES: ES = √ - Đánh giá khác biệt nghiệm thức hay mức thí nghiệm q trình thí nghiệm đơn yếu tố + Nếu Ft < F khác biệt nghiệm thức khơng có ý nghĩa ta khơng cần trác nghiệm phân hạng + Nếu Ft > F khác biệt nghiệm thức có ý nghĩa mức α, ta phải trắc nghiệm phân hạng mức α Chú ý: kiểm tra trị số Ft cho biết khác nghiệm thức, hay nói cách khác xem yếu tố thí nghiệm có gây hiệu ứng với thơng số cần xác định hay không, trị số F không cho biết khác hay không khác cặp nghiệm thức Muốn biết khác hay không khác đôi nghiệm thức ta phải tiến hành so sánh trung bình đơi - Kiểm tra tính đồng phƣơng sai Kiểm tra tính đồng phương sai để đánh giá ảnh hưởng yếu tối nhiễu trình thí nghiệm Nếu phương sai mức nghiệm thức khơng đồng nhất, tức q trình thí nghiệm có ảnh hưởng điều kiện làm cho kết có sai khác như: thiw nghiệm mức trời mưa, mức trời nắng, mức t vật liệu đầu vào khơng đồng nhất… Kiểm tra tính đồng phương sai theo chuẩn thống kê Kohren, cách so sánh phương sai lớn S2max mức thí nghiệm với tổng phương sai tất mức thí nghiệm, số lần lặp lại mức thí nghiệm giá trị Kohren tính theo cơng thức: ∑ ; (2.9a) đó: S2max – Phương sai lớn t mức thí nghiệm, S2u – Phương sai thí nghiệm mức thứ u t mức thí nghiệm XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Giá trị thống kê chuẩn Gb tra bảng chuẩn (phụ lục 7, Phạm Văn Lang Bạch Quốc khang, 1998) theo mức ý nghĩa , bậc tự 1/2, đó: 1 = r -1; 2 = N(r-1) Nếu Gt < Gb phương sai mức thí nghiệm coi đồng - Tính hệ số biến động (CV%) Hệ số biến động CV hệ số đo lường độ xác thí nghiệm, CV lớn độ tin cậy thí nghiệm √ ; ̅ (2.10) - So sánh trung bình nghiệm thức theo tiêu chuẩn t (còn gọi trắc nghiệm phân hạng kiểu LSD) + Tính giới hạn sai khác nhỏ có ý nghĩa mức ý nghĩa α theo cơng thức: √ ; (2.11) đó: tα – trị số hàm phân phối student với mức ý nghĩa α độ tự sai biệt t(r-1) + Lập bảng hiệu trung bình nghiệm thức: Bảng 2-2 Giá trị hiệu giá trị trung bình nghiệm thức Công thức NT1-NT2 NT1-NT3 ……… NT1-NTt NT2-NT3 ……… NT2-NTt ……… NTt-1-NTt Ký hiệu ns * ** ns Dif ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅ LSDα LSDα LSDα … LSDα LSDα … LSDα … LSDα Từ bảng giá trị ta so dánh với giá trị LSDα ta có đánh giá sau: Nếu căp nghiệm thức có hiệu giá trị trung bình lớn giá trị LSDα điều cho thấy cặp nghiệm thức so sánh giá trị trung bình có khác biệt mặt thống kê mức ý nghĩa α, giá trị cột Dif tô mầu đỏ cột ký hiệu đánh dấu * với mức ý nghĩa α = 5%, dấu ** với mức ý nghĩa 1% Nếu cặp nghiệm thức có hiệu giá trị trung bình nhỏ giá trị LSDα khác biệt hai nghiệm thức khơng có ý nghĩa mức α đánh chữ ns cột ký hiệu XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam + Thể kết so sánh: Xếp giá trị trung bình nghiệm thức theo thứ tự giảm dần, biểu diễn kết mức ý nghĩa đó, gán cho trị số giá trị trung bình khơng có khác biệt ký hiệu chữ (ví dụ chữ a…) Các cặp giá trị trung bình có sai khác có chữ gán khác ta xếp chữ khác vào cột liền kề (hai cột khác nhau) Khi nhìn vào bảng đánh giá thể kết so sánh ta nhận biết cặp nghiệm thức có khác biệt hay khơng khác biệt cách nhanh hơn.Ta có bảng thể kết so sánh sau: Bảng 2-3: Bảng thể kết so sánh Thứ tự Nghiệm thức Trị số ̅ Đồng nhóm nghiệm thức ̅ (max) a … a b … … b t-1 … b c ̅ (min) t (min) c Từ bảng 2-3 cho ta biết cặp nghiệm thức có sai khác giá trị trung bình cặp khơng có sai khác giá trị trung bình Theo thứ tự nghiệm thức thứ tự khơng có sai khác giá trị trung bình hay sai khác khơng có nghĩa, cịn thứ tự t-1 có sai khác giá trị trung bình mức ý nghĩa α hai ký hiệu giá trị trung bình ký hiệu khác a c đặt cột khác cột đồng nhóm nghiệm thức Kết luận: Sau phân tích kết thí nghiệm ta cần cân nhắc lựa chọn nghiệm thức theo thông kê, kinh tế, xã hội Để khoanh vùng ảnh hưởng thơng số vào theo thí nghiệm mức nghiệm thức khác ta dựa vào kết trắc nghiệm phân hạng ta có nhóm nghiệm thức khơng có khác biệt giá trị trung bình, đồng thời giựa vào điều kiện biên thơng số XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam 2.2 Phân tích tƣơng quan hồi quy Sau phân tích kết thống kê ta đánh giá ảnh hưởng thông số vào yếu tố x đến kết thơng số y Trong q trình thí nghiệm lấy kết theo tọa độ ứng với kết đo ta có điếm tọa độ M(xi , yi) nối điểm thí nghiệm đồ ta đường gấp khúc gọi đường thực nghiệm hay đồ thị thực nghiệm Với mục đích để xác định giá trị y theo giá trị x ta khơng thể làm thí nghiệm với tất giá trị x muốn xác định giá trị y với yếu tố vào x bất kỳ, người ta tìm quan hệ y x biểu thước toán học dạng: y= f(x) Phương trình y = f(x) xây dựng từ kết thực nghiệm gọi phương trình hồi quy, hệ số phương trình hồi quy gọi hệ số hồi quy Nếu thí nghiệm với nhiều yếu tố vào để đánh giá thông số y ta kết thực nghiệm, từ kết ta lập phương trình hồi quy dạng nhiều biến dạng y = f(x1; x2; …; xn) gọi phương trình hồi quy nhiều biến Tùy theo quan hệ giũa x y cho ta phương trình hồi quy Nếu phương trình hồi quy mà yếu tố vào xi bậc ta gọi phương trình hồi quy đơn giản Nếu phương trình hồi quy có bậc x ta gọi phương trình hồi quy phi tuyến Sau lập phương trình hồi quy y = f(x) ta phải đánh giá tính tương quan tức kiểm tra xem phương trình đại diện cho đường thực nghiệm hay khơng với độ tin cậy có tính định lượng, việc gọi phân tích tương quan hồi quy - Hồi quy yếu tố Giả sử với thơng số thí nghiệm x cho ta kết thơng số y trình bày bảng bên: Hồi quy yếu tố với dạng đa thức: y = ao + a1x + a2x2 + …+ akxk x y x1 y1 x2 y2 … … xn yn Các hệ số ao; a1; a2;…; an xác định theo phương pháp bình phương nhỏ tương ứng với việc giải hệ phương trình sau: ∑ ∑ { (2.12) ∑ ∑ ∑ ∑ Đối với hồi quy yếu tố tùy theo tính chất mơ hình thí nghiệm mà hàm hồi quy có dạng đa thức hay lũy thừa hàm mũ hay hàm logarit, để kiểm tra tính tương thích mơ hình hồi quy ta cần giựa vào hệ số tương quan (r) x y, ngồi phương trình hồi quy cần xác định tính có nghĩa hệ số hồi quy (nội dung xác định so sánh phần mềm thống kê) 2.3 Kết thí nghiệm xử lý số liệu thống kê XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Địa điểm thí nghiệm: Khoa Cơ điện Trường ĐHNN-HN Ngày 05 Tháng 10 Năm 2012 Nội dung thí nghiệm: Xác định bốn thông số đầu vào: - Vận tốc cắt v(m/s) Lượng cung cấp q(kg/s) - Góc kẹp (góc kẹp quy từ góc nghiêng cánh gạt) (độ) - Khe hở dao cánh gạt δ(mm) Các thông số đầu ra: - Chất lượng cắt x (%) tính % khối lượng khối rơm cắt có chiều dài < 10cm phần khối rơm lấy mẫu qua phận cắt - Chi phí lượng riêng Ne (kw.s/kg) Để xác định mức độ ảnh hưởng hay thí nghiệm có hiệu ứng hay khơng, đồng thời tìm mối quan hệ giữu thông số vào với thông số theo phương trình hồi quy nhằm mục đích xác định điểm cực trị điểm biên ta sử dụng phần mềm xử lý số liệu STATGRAPHICS 2.3.1 Xác định ảnh hưởng vận tốc cắt v(m/s) 3.1.1 Xác định ảnh hưởng vận tốc cắt v(m/s) đến chất lượng cắt x(%) Xử lý số liệu thống kê: Kết thí nghiệm giá trị chất lượng cắt ứng với mức thay đổi vận tốc cắt v(m/s) trình bày bảng 2-4 Bảng 2-4: Giá trị chất lượng cắt x(%) theo mức vận tốc thí nghiệm Mức Lần lặp v1 15 (m/s) v2 20 (m/s) v3 25 (m/s) v4 30 (m/s) v5 35 (m/s) Lần 61 71 89 91 95 Lần 58 69 91 96 96 Lần 62 76 92 93 93 Từ bảng kết thí nghiệm sử dụng phần mềm Statgraphics ta có kết phân tích thống kê với mức ý nghĩa α = 5% sau: Multiple – Sample Comparison XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng Multiple – Sample Comparison: Cho ta biết nghiệm thức hay mức thay đổi thí nghiệm, đồng thời cho ta biết biên độ dao động Ranging dãy số liệu mức thí nghiệm Bảng Summary Statistics Bảng cho thấy số liệu thống kê mức thí nghiệm: Cột Count: cho ta biết số lần lặp lại mức thí nghiệm tổng số thí nghiệm 15 Cột Average: cho ta biết giá trị trung bình số lần thí nghiệm mức thí nghiệm trung bình tổng thể tồn lần thí nghiệm mức khác Cột Standard deviation: độ lệch chuẩn mức thí nghiệm độ lệch chuẩn tổng thể (độ lệch chuẩn toàn mức thí nghiệm đơn yếu tố) Cột Coeff of variation: Hệ số biến thiên CV% mức thí nghiệm hệ số biến thiên tổng thể Cột Minimum Maximum: giá trị nhỏ lớn mức thí nghiệm đồng thời cho ta biết giá trị nhỏ lớn giữu mức thí nghiệm với Cột Range: Là giá trị biên độ mức biên độ tổng thể mức thí nghiệm Range = Maximum – Minimum XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Cột Stnd Skewness: Là giá trị độ lệch mức thí nghiệm giá trị độ lệch tổng thể (độ lệch tổng thể độ lệch tất thí nghiệm tất mức thí nghiệm) Cột Stnd Kurtosis: Là giá trị độ nhọn mức thí nghiệm giá trị độ lệch tổng thể Ta thấy tất giá trị nằm cột độ lệch độ nhọn nằm đoạn [-2; 2] số liệu thí nghiệm coi có phân bố chuẩn với độ tin cậy 95% Bảng ANOVA Table: Đây bảng quan trọng cho ta biết mức độ ảnh hưởng thông số vào đến thông số có gây hiệu ứng thí nghiệm hay khơng đánh giá tính định lượng với mức ý nghĩa α hay độ tin cậy phần trăm Cột Source (nguồn biến thiên): có hai hạng mục: Betweeb groups kết đánh giá mức thí nghiệm hay nghiệm thức, Within groups kết đánh giá nội mức thí nghiệm Cột Sum of Squares (Tổng bình phương sai sơ): Giá trị hàng Betweeb groups giá trị tổng bình phương nghiệm thức SSnt; giá trị hàng Within groups tổng bình phương sai biệt SSe; giá trị hàng Total(Corr) tổng bình phương tổng quát SSt Cột Df (bậc tự do): Thứ tự từ xuống là: Độ tự nghiệm thức dfT; độ tự sai biệt (sai số) dfE độ tự tổng quát dfTo Cột Mean Square: Là bình phương trung bình cho nguồn biến động, tính từ xuống là: Trung bình bình phương nghiệm thức MSnt trung bình bình phương sai biệt MSe Cột F-Ratio: Đây giá trị quan trọng bảng ANOVA Table để kiểm tra mức ý nghĩa khác mức thí nghiệm, giá trị F tính tốn để so sánh với giá trị Fα tra bảng, giá trị Fα tra bảng giựa vào giá trị α, bậc tự nghiệm thức dfT bậc tự sai biệt dfE tức F(α, dfT, dfE) = F tra bảng Nếu F > F(α, dfT, dfE) mức ý nghĩa α khác mức thí nghiệm có ý nghĩa với độ tin cậy 1-α Nếu F < F(α, dfT, dfE) mức ý nghĩa α mức thí nghiệm khơng có khác với độ tin cậy 1-α Hay nói cách khác thơng số vào không gây hiệu ứng cho thông số với mức ý nghĩa α Cột P-Value: Đây thông số mà phần mềm Statgraphics thống kê có ý nghĩa thơng số cột F-Ratio, giá trị P tính cột tỷ lệ F 10 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Phương trình hồi quy đồ thị thực nghiệm mơ tả quan hệ góc kẹp chi phí lượng riêng sau: Từ bảng phân tích hồi quy ta thấy giá trị P ứng với hệ số hồi quy nhỏ 0,05 hệ số có nghĩa với độ tin cậy 95% Giá trị P ứng với bảng Analysis of Variance kiểm tra tính tương thích mơ hình P = 0,0001 < 0,05 mơ hình phù hợp để mơ tả mối liên hệ góc kẹp k(độ) chi phí lượng riêng Ne(kw.s/kg) Nhìn vào hệ số tương quan r = -99,87% ta kết luận mơ hình có quan hệ nghịch biến phù hợp với độ tin cậy 95% Phương trình hồi quy k(độ) Ne(kw.s/kg) là: Ne = 9.39 - 0.1144*k; (2.18) Kết luận: Từ việc phân tích thống kê phân tích hồi quy ta chọn vùng ảnh hưởng phù hợp góc kẹp từ k2 = 35o đến k4= 550 cho bước nghiên cứu nhằm đảm bảo chó chất đượng cắt đạt giá trị cao cịn chi phí lượng riêng mức phù hợp 2.3.4 Xác định ảnh hưởng khe hở dao cánh gạt d(mm) đến thông số x(%) Ne(kw.s/kg) 2.3.4.1 Xác định ảnh hưởng khe hở d(mm) đến chất lượng cắt x(%) 27 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng 2-11: Giá trị chất lượng cắt x(%) ứng với mức thí nghiệm δ(mm) Mức d TT Lần Lần Lần TB d1 d2 d3 d4 d5 1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 83.1 86.4 86.45 85.32 90 92 93 91.67 92 93 95 93.33 86 84 87 85.67 61 60 65 62.00 Kết phân tích phương sai trắc nghiệm phân hạng sau: Từ kết phân tích theo bảng phân tích phương sai ANOVA table, giá trị biến P = 0,00 < 0,05 thơng số vào có ảnh hưởng đến thông số với độ tin cậy thống kê 95% Từ bảng trắc nghiệm phân hạng Multiple Range Tests cho ta biết khác biệt giá trị trung bình mức thí nghiệm, có ba nhóm giá trị trung bình khơng có khác biệt với độ tin cậy thống kê 95% Trong nhóm d3; d2 cho giá trị chất lượng cắt lớn d3 = 93,33% Để đánh giá đầy đủ ta cần phải xét khả ảnh hưởng khe hở đến chi phí lương riêng Ne Đồ thị quan hệ khe hở chất lượng cắt, đồng thời xác định tính phù hợp mơ hình hồi quy thơng qua bảng phân tích hồi quy sau: 28 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Từ bảng phân tích hồi quy ta thấy giá trị P ứng với hệ số hồi quy nhỏ 0,05 hệ số có nghĩa với độ tin cậy 95% Giá trị P ứng với bảng Analysis of Variance kiểm tra tính tương thích mơ hình P = 0,0193 < 0,05 mơ hình phù hợp để mô tả mối liên hệ khe hở δ(mm) chất lượng cắt x(%) Nhìn vào hệ số tương quan r = 98,07% ta kết luận mơ hình phù hợp với độ tin cậy 95% Phương trình hồi quy δ(mm) x(%) (hồi quy đa thức bậc 2) là: x = 64,12 + 24,8*d -5*d2; (2.19) 29 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam 2.3.4.2 Xác định ảnh hưởng khe hở δ(mm) đến chi phí lượng riêng Ne(kw.s/kg) Bảng 3-12: Giá trị chi phí lượng riêng theo mức khe hở d(mm) Mức d TT Lần Lần Lần TB d1 d2 d3 d4 d5 1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6.89 6.6 6.9 6.80 4.12 4.31 4.2 4.21 3.67 3.09 3.52 3.43 2.95 3.2 3.1 3.08 2.3 2.46 2.4 2.39 Kết phân tích phương sai trắc nghiệm phân hạng sau: Từ kết phân tích theo bảng phân tích phương sai ANOVA table, giá trị biến P = 0,00 < 0,05 thơng số vào có ảnh hưởng đến thơng số với độ tin cậy thống kê 95% Phương trình hồi quy đồ thị quan hệ: Ne = 1.59054 + 5.23384/d 30 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Từ bảng trắc nghiệm phân hạng Multiple Range Tests cho ta biết khác biệt giá trị trung bình mức thí nghiệm, kết cho ta thấy tất giá trị trung bình ứng với mức có khác biệt với độ tin cậy 95% Ta thấy chi phí lượng riêng nhỏ d5 lớn d1 do: Khi khe hơ nhỏ trình cắt tạo lực ép khối rơm thành dao cắt lớn, đồng thời khối rơm sau cắt q trình liệu lại khơng hồn tồn tạo phần khối rơm bám đầu cánh gạt làm cho trình cắt bị ảnh hưởng Còn khe hở lớn d5 q trình cắt có thống khơng tạo lực ép khối rơm vào thành dao, song tạo tượng rút rơm trượt ngang lưỡi dao làm cho q trình cắt khơng hiệu chi phí lượng nhỏ 31 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Kết luận: Kết hợp ảnh hưởng khe hở dao cánh gạt đến chất lượng cắt chi phí lượng riêng, qua phân tích thống kê ta chọn vùng làm việc khe hở đảm bảo chất lượng cắt đạt kết chi phí lượng phù hợp tương ứng với khe hở từ 2mm đến 4mm THÍ NGHIỆM ĐA YẾU TỐ 3.1 Thiết kế thí nghiệm Căn vào thí nghiệm đơn yếu tố ta xác định vùng ảnh hưởng thơng số vào có lợI cho thống số sau: Thông số vào gồm bốn thông số sau: Đối với vận tốc cắt: v = 25m/s đến 30m/s Đối với lượng cung cấp: q = 0,5kg/s đến 0,6kg/s Đối với góc kẹp (k): k = 350 đến 550; (ký hiệu góc kẹp “k” để dễ dàng đưa vào phần mềm tính tốn) Đối với khe hở δ(d): d = 2mm đến 4mm (ký hiệu khe hở “d” để dễ dàng đưa vào phần mềm tính tốn) Thơng số gồm hai thơng số sau: Chất lượng cắt x(%) Chi phí lượng riêng Ne(kw.s/kg) Việc tối ưu bốn thông số trên, sở thương lượng chúng hàm mục tiêu chất lương cắt x(%) chi phí lượng riêng Ne(kw.s/kg) Để thực ta thiết kế thí nghiệm phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo phương án Hartly Vùng nghiên cứu mức thí nghiệm thông số vào v(m/s); q(kg/s); k(độ) d(mm) trình bày bảng 3-1 Bảng 3-1 Các mức thí nghiệm thơng số vào Mã hóa +1 -1 e v(m/s) 30 27.5 25 2,5 q(kg/s) 5.5 0.5 k(độ) 35 45 55 10 d(mm) Ma trận quy hoạch thực nghiệm theo phương án Hartly bảng 3-2 Bảng 3-2 Ma trận thực nghiệm theo phương án Hartly 32 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam TTTN v(m/s) q(kg/s) k(độ) d(mm) -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 0 10 0 11 -1 0 12 0 13 0 -1 14 0 15 0 -1 16 0 17 0 0 x(%) Ne(kw.s/kg) Từ bảng thiết kế thí nghiệm theo phương án Hartly ta có 17 nghiệm thức thí nghiệm Sau tiến hành thí nghiệm theo phương án thiết kế thí nghiệm ta có số liệu thí nghiệm sau Để tiện cho việc giải tối ưu phần mềm ta đưa giá trị mã hóa thơng số vào giá trị thực kết trình bày bảng 3-3 Bảng 3-3 Kết thí nghiệm đa yếu tố ứng với mức thí nghiệm TT BLOCK v(m/s) q(kg/s) k(độ) d(mm) x(%) Ne(kw.s/kg) 33 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam 10 11 12 13 14 15 16 17 1 1 1 1 1 1 1 1 25.00 30.00 25.00 30.00 25.00 30.00 25.00 30.00 25.00 30.00 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50 0.50 0.50 0.60 0.60 0.50 0.50 0.60 0.60 0.55 0.55 0.50 0.60 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 35.00 35.00 35.00 35.00 55.00 55.00 55.00 55.00 45.00 45.00 45.00 45.00 35.00 55.00 45.00 45.00 45.00 4.00 4.00 2.00 2.00 2.00 2.00 4.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 2.00 4.00 3.00 85.50 89.30 88.30 90.10 90.10 94.70 91.90 92.90 90.50 93.70 92.10 93.20 91.50 93.10 94.10 93.10 93.80 4.97 5.21 5.53 5.86 4.85 5.12 4.53 4.61 4.74 5.01 4.65 4.89 5.43 4.67 4.99 4.75 4.86 3.2 Xác định hàm mục tiêu x(%) Ne(kw.s/kg) 3.2.1 Xác định hàm mục tiêu x(%) Để xây dựng hàm mục tiêu cho x(%) Ne(kw.s/kg) ta sử dụng phần mềm Statgraphics Nhập số liệu bảng 3-3 vào phần mềm chạy chương trình cho ta kết sau: Bảng Analyze Experiment – x, cho ta biết mức độ tác động ước tính thơng số vào đến thơng số Từ bảng ta thấy vận tốc có tác động lớn đến chất lượng cắt tác động nhỏ khe hở theo tứ tự ký hiệu cột Effect giá trị tương ứng cột Estimate, bảng cho ta biết yếu tố tác động nhiễu đến thông số xác định cột V.I.F, cột V.I.F có giá trị ≥ 10 yếu tố yếu tố gây nhiễu, song thông số vào ta yếu tố gây nhiễu Đồ thị Standardized Pareto Chart for x, đồ thị tiêu chuẩn hóa tương ứng với tác động xếp theo mức ý nghĩa giảm dần chiều dài tương ứng với tác động chuẩn với độ lớn giá trị t tính tốn sử dụng để kiểm tra mức ý nghĩa thống kê tác động Một đường thẳng dọc xây dựng vị trí t (Student’s) tiêu chuẩn 0,05 Bất kỳ kéo dài sang phía bên phải đường thẳng cho thấy tác động có nghĩa thống kê mức α = 0,05 34 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng Analysis of Variance for x: bảng phân tích phương sai cho thông số x(%) Bảng xác định thay đổi x(%) theo mảng yếu tố tác động riêng 35 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam biệt, sau kiểm tra ý nghĩa thống kê hiệu ứng riêng biệt Trong bảng có hiệu ứng có giá trị P < 0,05 A + AA + AB +BB+BD + CC Ta thấy mảng tác động có mặt bốn thơng số vào A ứng với v(m/s); B ứng với q(kg/s); C ứng với góc kẹp k(độ) D ứng với khe hở d(mm) Kiểm tra tính thích ứng mơ hình thơng qua giá trị hệ số tương quan, hệ số xác định …như sau: Hệ số tương quan r = 99,81% Hệ số điểu chỉnh R2 = 98,51% Sai số chuẩn ước tính cho thấy độ lệch chuẩn số dư 0,294 Bảng Regression coeffs for x: bảng giá trị hệ số hàm mục tiêu Phương trình hàm mục tiêu là: x = -262,57 + 15,81*v + 439,23*q + 1,09*k – 12,47*d – 0,22*v2 – 5,6*v*q + 0,0*v*k - 0.08*v*d - 321.57*q2 + 0.1*q*k + 25.0*q*d - 0.012*k2 - 0.01*k*d + 0*146067*d2 (3.1) Bảng Optimize Response, cho biết giá trị tối ưu hóa cho x = 95,24% ứng với giá trị tối ưu thông số vào là: v= 29,5m/s q =0,511 kg/s k = 48,780 d = 2mm 3.2.2 Xác định hàm mục tiêu chi phí lượng riêng Ne(%) Kết phân tích trình bày theo bảng sau: 36 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng Analyze Experiment – Ne, cho ta biết mức độ tác động ước tính thông số vào đến thông số Từ bảng ta thấy góc kẹp k(độ) có tác động lớn đến chi phí lượng riêng tác động nhỏ vận tốc theo ký hiệu cột Effect giá trị (tuyệt đối) tương ứng cột Estimate, bảng cho ta biết yếu tố tác động nhiễu đến thông số xác định cột V.I.F, cột V.I.F có giá trị ≥ 10 yếu tố yếu tố gây nhiễu, song thông số vào ta yếu tố gây nhiễu Đồ thị Standardized Pareto Chart for Ne, đồ thị tiêu chuẩn hóa tương ứng với tác động xếp theo mức ý nghĩa giảm dần chiều dài tương ứng với tác động chuẩn với độ lớn giá trị t tính tốn sử dụng để kiểm tra mức ý nghĩa thống kê tác động Một đường thẳng dọc xây dựng vị trí t (Student’s) tiêu chuẩn 0,05 Bất kỳ kéo dài sang phía bên phải đường thẳng cho thấy tác động có nghĩa thống kê mức α = 0,05 37 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng Analysis of Variance for Ne: bảng phân tích phương sai cho thông số Ne(kw.s/kg) Bảng xác định thay đổi x(%) theo mảng yếu tố tác động riêng biệt, sau kiểm tra ý nghĩa thống kê hiệu ứng riêng biệt Trong bảng có hiệu ứng có giá trị P < 0,05 A + B +C+D + BC + CC Ta thấy mảng tác động có mặt bốn thông số vào A ứng với v(m/s); B ứng với q(kg/s); C ứng với góc kẹp k(độ) D ứng với khe hở d(mm), Ta thấy yếu tố C (góc kẹp) có mặt mảng tảng động, cịn yếu tố B có mặt hai mảng cịn yếu tố A D có mặt tác động độc lập Vậy yếu tố C (góc kẹp) có tác động lớn đến chi phí lượng riêng, với mức ý nghĩa 0,05 Kiểm tra tính thích ứng mơ hình thơng qua giá trị hệ số tương quan, hệ số xác định …như sau: Hệ số tương quan r = 99,925% Hệ số điểu chỉnh R2 = 99,4% Sai số chuẩn ước tính cho thấy độ lệch chuẩn số dư 0,028 38 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng Regression coeffs for Ne: bảng giá trị hệ số hàm mục tiêu Ne = -1.63 - 0.215*v + 38.71*q - 0.037*k - 0.455*d + 0.007*v2 - 0.1*v*q - 0.0011*v*k - 0.014*v*d 23.416*q2 - 0.27*q*k + 1.45*q*d + 0.0022*k2 0.0073*k*d + 0.0415*d2 (3.2) 3.3 Thƣơng lƣợng hàm mục tiêu tìm giá trị tối ƣu Đối với hàm chất lượng cắt x(%) đồi hỏi giá trị thông số vào cho giá trị x(%) cao tốt, song ứng với giá trị thơng số vào lại cho ta giá trị chi phí lượng riêng Ne(kw.s/kg), giá trị Ne phù hợp giá trị thơng số vào xác định gọi giá trị tối ưu cho kết thông số Bằng thực tế thấy mục đích việc chế tạo khảo nghiệm phận băm thái rơm cho chất lượng cắt đạt mức cao từ 92% đến 95%, song để thuận tiênh cho việc liên hợp với máy đập lúa chi phí lượng riêng Ne không lớn tương ứng với yêu cầu đặt Ne từ 4kw.s/kg đến 5kw.s/kg Phần mềm statgraphics cho phép ta thương lượng tìm giá trị tối ưu hai hàm x(%) Ne(kw.s/kg) Quá trình thương lượng tối ưu theo điều kiện trình bày theo bảng nội dung sau: 39 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Trong mục Multiple Response Optimization, mục đáp ứng việc tối ưu hóa thiết lập dựa kết theo dõi thí nghiệm định mức tối ưu hóa cho hàm thương lượng giá trị tối ưu Bảng cho ta biết giá trị max trình theo dõi kết thí nghiệm, bảng thứ hai bảng định mức thương lượng hai thông số mức thấp mức cao bảng thứ ta bảng tổng hợp giá trị thơng số q trình theo dõi làm sở để kết hợp với hai hàm mục tiêu cho ta giá trị tối ưu mong muốn 40 XLSLQHTN: Nguyễn Văn Tam Bảng Optimize Desirability, bảng đưa kết giá trị tối ưu cho yếu tố giá trị xác định cho thông số xác lập dựa hai hàm mục tiêu x(%) hàm chi phí lượng riêng Ne(kw.s/kg) Kết luận: Các thông số tối ưu phần bằm thái rơm liên hợp với máy đập lúa tĩnh có giá trị sau: Vận tốc cắt v = 28m/s Lượng cung cấp q = 0,55kg/s Góc kẹp cánh gạt dao cắt (k) = 480 Khe hở dao cánh gạt δ(d) = 2.4mm Các trị số tối ưu tìm sở để thiết kế phận băm thái rơm thuận lợi cho việc liên hợp với máy đập lúa, đáp ứng việc nâng cao tính ứng dụng cho cơng đoạn thua hoạch lúa 41 ... trường kiểm sốt ta chọn kiểu thí nghiệm đơn yếu tố theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD-1) Xét thí nghiệm đơn yếu tố với t nghiệm thức (số lần thay đổi yếu tố cần thí nghiệm thăm dò), nghiệm thức... k(độ) D ứng với khe hở d(mm), Ta thấy yếu tố C (góc kẹp) có mặt mảng tảng động, cịn yếu tố B có mặt hai mảng cịn yếu tố A D có mặt tác động độc lập Vậy yếu tố C (góc kẹp) có tác động lớn đến chi... nhỏ vận tốc theo ký hiệu cột Effect giá trị (tuyệt đối) tương ứng cột Estimate, bảng cho ta biết yếu tố tác động nhiễu đến thông số xác định cột V.I.F, cột V.I.F có giá trị ≥ 10 yếu tố yếu tố gây