Bước 1: Thiết lập thí nghiệm
Thao tác 1 Kích vào Stat> DOE> Response Surface > Create Response
Surface Design ...
Thao tác 2 Trong hộp thoại Create Response Surface Design kích vào
Central Composite. Ở ô Number of facters chọn 2.
Ngƣời làm thí nghiệm có thể kích vào Display Available Designs để
nghiên cứu các thiết kế sẵn có khác trong MiniTab. Sau đó kích OK để quay
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.14: Hộp thoại chính thiết kế thí nghiệm RSM
Thao tác 3 Kích vào Design, ở hộp thoại Design chọn dòng đầu tiên với số
lần thí nghiệm là 13. Ở ô Number of replicates chọn 2 Các lựa chọn còn lại
để ở chế độ mặc định.
Hình 4.15: Thiết kế thí nghiệm CCD
Thao tác 4 Nhập tên biến và thiết lập các mức cho các biến thí nghiệm.
Tại hộp thoại chính Create Response Surface Design kích Factors
Kích đúp vào dòng đầu tiên của cột Name để thay đổi tên của biến thí
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
chuyển thay đổi tên và thiết lập biến thí nghiệm. Nếu nhập theo điểm góc
chọn “Cube points”, nhập theo điểm trục chọn “Axial points”. Hình 4.18
sau lựa chọn phƣơng pháp nhập theo điểm góc.
Hình 4.16: Thiết lập các mức cho các biến thí nghiệm CCD
Thao tác 5 Ngẫu nhiên hoá thí nghiệm
Ngƣời làm thí nghiệm có thể thiết lập sự ngẫu nhiên cho thí nghiệm để đảm bảo có thể thu đƣợc cùng 1 mẫu ở bất kỳ thời gian nào bằng cách kích
Options tại hộp thoại chính Create Response Surface Design, chọn 9 trong
hộp Base for random data generator, các lựa chọn khác để ở chế độ mặc
định nhƣ hình sau:
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thao tác 6 Bao quát thí nghiệm:
Ma trận thí nghiệm đƣợc thể hiện trong cửa sổ dữ liệu, để thấy đƣợc ma trận thí nghiệm này cũng có 3 cách tƣơng tự nhƣ thiết kế thí nghiệm toàn phần 2 mức.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bƣớc 2: Thu thập và nhập dữ liệu vào bảng tính
Tiếp tục nhập “Dịch chuyển” vào ô C7, sau đó in ma trận thí nghiệm ra
dạng lƣới bằng cách chọn File > Print Worksheet, và kích chuột vào ô Print
Grid Lines. Kích OK. Tiến hành thí nghiệm theo thứ tự RunOrder của ma
trận thí nghiệm.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bƣớc 3: Phân tích sô liệu thí nghiệm CCD, tìm mô hình phù hợp
Thao tác 1 Để xử lý số liệu thí nghiệm, trƣớc tiên ngƣời làm thí nghiệm kích
Stat
> DOE > Response Surface > Analyze Response Surface Design...
Trong hộp thoại Analyze Response Surface Design, gõ “Dich_chuyển”
„vào ô Response nhƣ hình sau
Lƣu ý: tất cả dữ liệu sử dụng trong mô hình đều ở dạng mã hoá (mức thấp = - 1, điểm tâm = 0, mức cao = 1, điểm trục = 1,42)
Hình 4.20: Hộp thoại phân tích thí nghiệm CCD
Thao tác 2 Đánh giá mô hình thí nghiệm
Mô hình bậc hai đầy đủ là mô hình phức tạp để đánh giá dữ liệu thí nghiệm một cách chính xác nhất, tuy nhiên có thể kiểm tra sự đơn giản hóa trong việc sử dụng mô hình này bằng phần mềm MiniTab bằng cách:
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Kích vào Terms ... trong hộp thoại Analyze Response Surface Design
để xác định cấu trúc của mô hình để đánh giá kết quả thí nghiệm. Theo phân
tích nhƣ trên, sẽ chọn một mô hình bậc hai đầy đủ (Full quadratic) để đánh
giá kết quả thí nghiệm vì mô hình bậc hai đầy đủ là mô hình linh hoạt nhất để đánh giá số liệu thí nghiệm của thiết kế CCD.
Hình 4.21: Lựa chọn mô hình phân tích thí nghiệm CCD
Kích OK
Thao tác 3 Kiểm tra mức độ phù hợp của mô hình.
Dựa vào bảng Response Surface Regression để kiểm tra mức độ phù
hợp của mô hình. Để kiểm tra mức độ phù hợp của mô hình thƣờng dựa vào 2 thông số P-Value và Lack of fit.
Nếu giá trị P- value nhỏ hơn giá trị α và càng nhỏ thì hệ số hồi quy của biến đó càng phù hợp. Giá trị α thƣờng lấy 0.05 (tức là 5%), tuy nhiên trong một số trƣờng hợp có thể lấy α từ 0 đến 0.1 hay (0 -10%).
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.22: Kết quả phân tích hồi quy thí nghiệm CCD
Bƣớc 4: Biểu đồ đƣờng mức, bề mặt chỉ tiêu
Để dễ dàng hình dung sự phù hợp của mô hình và xác định vùng cực trị ta sẽ tạo ra 2 biểu đồ đƣờng mức và bề mặt chỉ tiêu.
Thao tác 1 Chọn Stat > DOE > Response Surface > Contour/ Surface
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.23: Hộp thoạiContour/SurfacePlots
Thao tác 2 Xuất hiện hộp thoại, kích chọn Contour plot, kích Setup
Thao tác 3 Xuất hiện hộp thoại Contour/Surface – Contour
Thao tác 4 Để đặt tên cho biểu đồ kích Options... xuất hiện hộp thoại
Hình 4.24: Hộp thoại đặt tên biểu đồ đường mức
Gõ tên biểu đồ vào hộp thoại, đặt tên biểu đồ là BIỂU ĐỒ CONTOUR, kích
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.25: Biểu đồ đường mức thí nghiệm CCD
Nhìn vào biểu đồ thấy các đƣờng đồng mức là đƣờng cong nên phƣơng trình hồi quy bậc hai là phù hợp.
Biểu đồ bề mặt chỉ tiêu là một công cụ hữu ích khác để xác định vùng tối ƣu, để xuất hiện biểu đồ này
Thao tác 5 Chọn Stat > DOE > Response Surface > Contour/ Surface
Plots...
Hình 4.26: Hộp thoại Contour/Surface Plots
Thao tác 6 Xuất hiện hộp thoại, kích chọn Surface plot, kích Setup
Để đặt tên cho biểu đồ này làm tƣơng tự nhƣ biểu đồ Contour, bề mặt
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
BỀ MẶT CHỈ TIÊU
Hình 4.27: Bề mặt chỉ tiêu thí nghiệm CCD
Quan sát bề mặt chỉ tiêu cũng dễ dàng nhận thấy rằng vùng tối ƣu hoá của lƣợng di chuyển Q đạt giá trị khoảng với khoảng cách va đập -1.5mm và tần số .
Bƣớc 5: Tối ƣu hoá chỉ tiêu đầu ra
Để tối ƣu hoá quá trình cho các thông số đầu vào có thể xác định đƣợc
nhờ chức năng Respponse Optimizer của phần mềm thiết kế thí nghiệm
MiniTab.
Thao tác 1 Chọn Stat > DOE > Response Surface > Respponse
Optimizer... Thao tác 2 Xuất hiện hộp thoại Respponse Optimizer, trong thí
nghiệm chúng ta đang làm chỉ nghiên cứu một hàm chỉ tiêu nên trong hộp
Available chỉ có một hàm chỉ tiêu là dịch chuyển, kích vào “C7 Di chuyển”
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.28: Hộp thoại Response Optimizer
Thao tác 3 Tại hộp thoại Response Optimizer kích Setup để thiết lập mục
tiêu tối ƣu. Sau khi hộp thoại Response Optimizer - Setup xuất hiện tại mục
Goal chọn Maximize vì mục tiêu là đang đi tìm lƣợng dịch chuyển Q lớn
nhất của cơ hệ sau 5 giây chuyển động. Nhƣ trên đã phân tích dựa vào 2 biểu đồ Contour và Bề mặt chỉ tiêu, lƣợng dịch chuyển Q đạt giá trị lớn nhất trong
khoảng từ 45 đến 49 nên tại 2 mục Lower và Target tƣơng ứng chọn là 45 và 49.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.29: Hộp thoại thiết lập khoảng tối ưu hóa
Thao tác 4 Kích OK quay trở lại hộp thoại Respponse Optimizer, tại hộp
thoại này kích Options...để thiết lập giá trị cho 2 biến đầu vào là khoảng cách
va đập và điện áp. Kích OK
Thao tác 5 Kích OK tại hộp thoại chính sẽ xuất hiện kết quả tối ƣu hoá hàm
mục tiêu khoảng cách dịch chuyển nhƣ hình 4.30.
Qua hình 4.30, có thể xác lập tối ƣu cho ra khoảng dịch chuyển lớn nhất là cặp điện áp 3.975 Hz; khe hở va đập là 4.25mm. Khi đó, khoảng
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.30. Kết quả tối ưu hóa thí nghiệm
4.4. Kết luận
Chƣơng này trình bày chi tiết cách thức tiến hành và phân tích số liệu thí nghiệm. Xác định đƣợc bộ thông số gồm tần số và khe hở cho ra khoảng di chuyển lớn nhất của cơ hệ. Chuyển động tịnh tiến của cơ hệ chƣa hoàn toàn là bậc nhất theo thời gian. Điều này có thể có nguyên nhân là, tần số dao động của ống dây chƣa trùng với tần số dao động riêng của lò xo cho nên hệ thống hoạt động chƣa thực sự ổn định. Các nghiên cứu tiếp theo nên đƣợc tiến hành nhằm khai thác cộng hƣởng để nâng cao hiệu năng và tính ổn định của hệ thống.
Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật Chuyên ngành: CN-CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Chƣơng 5 KẾT LUẬN