Thí nghi mt iă uăhóa

Một phần của tài liệu KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY Lactobacillus plantarum NT1.5 BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM (Trang 25 - 29)

Một trong những m c đích chính c a nghiên cứu thực nghiệm trong kĩ thu t là tìm giá tr cực tr hay tìm vùng tối u cho một quá trình hay các đi u kiện tối u để v n hàng một hệ thống. Lớp các bài toán nghiên cứu thực nghiệm v v n đ tối u th ờng

đ ợc bi t đ n với tên gọi “ph ng pháp b mặt ch tiêu” (Response Surface Method ậ

RSM) nhằm m c đích (Nguyễn Văn Dự và cs., 2011):

Ch ra t p giá tr các bi n đ u vƠo (đi u kiện v n hành, thực thi) sao cho t o ra

ứng xử c a đối t ợng nghiên cứu là tốt nh t.

Tìm ki m các giá tr bi n đ u vào nhằm đ t đ ợc các yêu c u c thể v ứng xử

c a đối t ợng nghiên cứu.

Xác đ nh các đi u kiện v n hành mới nhằm đ m b o c i thiện ch t l ợng ho t

động c a đối t ợng so với tình tr ng cũ.

Mô hình hóa quan hệ giữa đối t ợng đ u vào và ứng xử c a đối t ợng nghiên cứu, dùng lƠm c sở dựđoán hay đi u khiển quá trình hay hệ thống.

Ti n trình tối u hóa RSM th ờng gồm 3 giai đo n:

Giai đo n : Thí nghiệm khởi đ u.

Giai đo n 2: Leo dố tìm vùng cực tr .

SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 17

1.3.3.1. Thí nghiệm khởi đầu

Sau khi ti n hành các thí nghiệm sàng lọc, ta c n lo i bỏ bớt các bi n có nh

h ởng không đáng kể đ n hàm m c tiêu. Ti p t c ti n hành một số thí nghiệm với các bi n còn l i, đồng thời bổ sung thêm một sốđiểm thí nghiệm trung tâm nhằm đánh giá

mức độ phù hợp (Lack-of-fit) c a mô hình hồi quy b c nh t đư xơy dựng cho hàm m c

tiêu. Việc đánh giá nh v y đ ợc gọi lƠ “kiểm đnh mức độ không phù hợp c a mô

hình”. Gi thuy t thống kê đ ợc phát biểu nh sau:

Gi thuy t đ o: Mô hình khớp với dữ liệu.

Gi thuy t chính: Mô hình không khớp với dữ liệu.

Để kiểm đ nh v mức dộ phù hợp c a mô hình mỗi bi n trong một k ho ch c n nh n 3 mức giá tr .

Cũng nh các phép kiểm đ nh thống kê khác thông số quan trọng để ch p nh n hay lo i bỏ gi thuy t đ o là giá tr p (p-value). Lý thuy t tính toán thống kê ch ra nh

sau:

N u giá tr p nhỏh n mức Ủ nghĩa α, ta lo i bỏ gi thuy t đ o. Nghĩa lƠ mô hình

xây dựng không khớp với dữ liệu.

N u giá tr p lớn h n mức Ủ nghĩa α, mô hình đư dựng là phù hợp để mô t dữ

liệu.

1.3.3.2. Leo dốc tìm vùng cực trị

N u k t qu thí nghiệm khởi đ u cho th y có thể mô t hàm m c tiêu bằng một hàm hồi quy b c nh t, đi u đó chứng tỏ vùng thí nghiệm c a ta còn ở xa vùng chứa cực tr . (Nguyễn Văn Dự và cs., 2011).

Đểtìm đ ợc vùng chứa cực tr , ta c n thay đổi giá tr các bi n thí nghiệm và thực hiện một chuỗi các thí nghiệm liên ti p ứng với các giá tr mới c a bi n thí nghiệm để

theo dõi sự thay đổi c a hàm m c tiêu. Các thí nghiệm này gọi là các thí nghiệm leo dốc/ xuống dốc.

Để ti n nhanh đ n vùng chứa cực tr c a hàm m c tiêu, ta c n xác đ nh đúng h ớng đi u ch nh giá tr các b ớc thí nghiệm.

SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 18

Các b ớc xác đnh các thông số leo dốc:

B ớc 1: Chọn tr ớc một giá tr gia số cho một bi n thí nghiệm xjnƠo đó. Thông th ờng ta chọn bi n dễđi u khiển nh t hoặc bi n ứng với hệ số hồi quy có giá tr tuyệt

đối lớn nh t.

B ớc 2: Xác đnh gia số các bi n còn l i theo công thức:

Trong đó: ậb ớc chuyển động đ ợc chọn c a y u tố ậb ớc chuyển động c a y u tố , ậnhững hệ số hồi quy c a các y u tố t ng ứng , ậkho ng bi n thiên c a các y u tố t ng ứng B ớc 3: Ti n hành thí nghiệm.

Có thể ti n hành các thí nghiệm đ n hoặc lặp để gi m sai số, theo dõi k t qu

thay đổi c a hàm m c tiêu. Giá tr hàm m c tiêu s thể hiện sự c i thiện (tăng khi leo dốc, gi m khi xuống dốc). Ti n hành các thí nghiệm cho đ n khi hàm m c tiêu đổi chi u.

1.3.3.3. Thí nghiệm bề mặt đáp ứng

Khi c n mô t chính xác quan hệ giữa hàm m c tiêu và các bi n thí nghiệm, ta ti n hành k ho ch thí nghiệm b mặt ch tiêu. M c đích c a k ho ch này là bổ sung

các điểm thí nghiệm nhằm có thể xây dựng mô hình b c 2 mô t hàm m c tiêu. (Nguyễn Văn Dự và cs., 2011)

Mô hình b c hai có d ng:

Với:

Y: Hàm m c tiêu

SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 19

βi: Hệ số hồi quy b c 1 mô t nh h ởng c a y u tố Xiđối với Y

βii: Hệ số quy b c 2 mô t nh h ởng c a y u tố Xiđối với Y

βij: Hệ số hồi quy t ng tác mô t nh h ởng đồng thời hai nhân tố Xi và Xjđối với Y.

Các b ớc ti n hành:

- Xây dựng k ho ch thí nghiệm.

- Ti n hành các thí nghiệm và thu th p k t qu .

- Phân tích số liệu thí nghiệm; xây dựng mô hình hồi quy. - Xác đnh đi u kiện tối u hóa.

- Thực hiện các thí nghiệm kiểm đ nh.

Có hai d ng k ho ch thí nghiệm b mặt ch tiêu: thi t k d ng hỗn hợp tâm xoay (CCD ậ Central Composite Design) và thi t k Box ậ Behnken (Box ậ Behnken Design).

 Thi t k Box-Behnken

Thi t k Box-Behnken đ ợc hai tác gi Box vƠ Behnken đ xu t năm 1960 với m c đích thi t k các thí nghiệm 3 mức nhằm xây dựng b mặt ch tiêu. Thi t k này có tính ch t tâm xoay hoặc g n nh có tơm xoay. (Nguyễn Văn Dự và cs., 2011)

Số thí nghiệm đ ợc tính theo công thức: (Giang Th Kim Liên., 2009) N = 2k + 2k + n0

Trong đó: N: số thí nghiệm. k: số y u tố thí nghiệm. n: số thí nghiệm t i tâm.

SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 20 Hình 1.8 Ma tr n b trí thí nghi m theo thi t k Box ậ Behnken (Box và

Behnken, 1960)

Thi t k Box-Behnken có những u điểm: - Số l n thí nghiệm cho mỗi l n lặp ít.

- Không có điểm thí nghiệm nƠo v ợt ra ngoài kho ng giữa 2 mức đư thi t l p cho mỗi bi n.

Một phần của tài liệu KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỐI ƯU HÓA MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY Lactobacillus plantarum NT1.5 BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM (Trang 25 - 29)