Выявление факторов, определяющих явление, и контролируемых параметров

Выявление основных факторов.

Все факторы, оказывающие влияние на изучаемое явление, можно разделить на основные и дополнительные; основные оказывают большое влияние, дополнительные - малое и ими часто можно пренебречь.

Можно выделить некоторые приемы и этапы выявления основных факторов.

1. Выявление основных факторов начинается при разработке гипотезы и теоретических положений, на этапах, где явление идеализируется с учетом данных (литературных) других исследований и общих закономерностей. Часто обоснованное деление некоторых факторов на основные и не основные на этой стадии исследования оговаривается в допущениях.

Если нельзя воспользоваться известными законами, а также нужно проверить значимость отдельных факторов и полноту их перечня, проводят наблюдение (пассивный эксперимент) за работой объекта или специальный поисковый эксперимент.

Проведение поисковых опытов часто не включают в программу эксперимента, иногда они выполняются на первой стадии тео ретических разработок гипотезы и освещаются в соответствующей ей части отчета (работы).

При наличии аналитических зависимостей значимость фактора, входящего в нее, можно выявить предварительно путем расчетов. Определяется при этом значимость слагаемых, в которые он входит.

При исследованиях сложных динамических систем значимость фактора определяется путем моделирования на ПК с последующей проверкой в поисковых опытах.

2. Если нет теоретических и простых поисковых путей выявления основных факторов, используется теория планирования эксперимента (объект «черный ящик»).

Выявляя основные факторы, всегда необходимо учитывать, что деление факторов на основные и дополнительные - условно, роль факторов в одних условиях может быть большой, а в других его влиянием можно пренебречь.

Нейтрализация факторов.

При проведении экспериментов приходится нейтрализовать некоторые факторы, т. е. исключать (предотвращать) изменение фактора и влияние этого изменения. Выполнение этой операции позволяет сократить объем измерений и повысить их точность. Исследователь всегда стремится нейтрализовать дополнительные факторы. Часто нейтрализуют и основные. Выполняя серию (группу) опытов при схеме однофакторного эксперимента, например, исследователь исключает изменение всех основных факторов, кроме одного, влияние которого определяется в данной серии (избранного фактора). Нейтрализация основных факторов особенно важна.

Первый и основной путь нейтрализации факторов - выбор условий проведения опытов. Они могут быть: лабораторные, лабораторно-полевые и полевые. Соответственно называют и опыты.

Лабораторные опыты исключают влияние изменений всех факторов, определяющих внешние условия работы. Это опыты в почвенном канале, где характеристики почвы и поля стабильны; опыты с высевом семян на липкую ленту, где семена не смещаются после падения в борозду, а высевающий аппарат не колеблется; исследование влияния параметров топливного насоса на мощность двигателя - на стенде; наплавка специальных образцов, а не изношенных деталей и. т. д.

Лабораторные опыты широко используются в исследованиях конструкций машин, их механизмов и узлов, они хорошо выявляют закономерности, требуют малых затрат труда, исключают сезонность, но каждый в отдельности опыт имеет малое производственное значение - нужен синтез ряда таких опытов с проверкой общего результата вне лаборатории.

Лабораторно-полевые опыты проводят в заранее подготовленных условиях со стабильными характеристиками: поле выбирают ровным, с равномерной твердостью почвы, специально обрабатывают его перед опытом (выравнивают, боронуют, поливают и т. д.), с заданной культурой и т. д. Опыт проводят в определенные часы, без маневрирования скоростью и др. Результаты этих опытов ближе к производственным показателям, чем лабораторных.

Опыты в лабораторно-полевых условиях - основной вид опытов при исследованиях в области механизации сельского хозяйства.

Полевые опыты - проверка основных выводов исследования в производственных условиях, когда влияют все факторы.

Существует ряд методов нейтрализации факторов.

Метод рандомизации широко используется при нейтрализации основных и дополнительных факторов, чаще всего имеющих случайный характер или связанных со старением объекта (сопротивление почвы, урожай и микрорельеф на разных участках одного поля; квалификации механизатора и техническое состояние машин при определении эффективности технологической схемы процесса-уборки культуры; старение электролита при электрохимическом наращивании размера и др.).

Метод резкого изменения избранного фактора при относительно малом изменении остальных используют практически во всех экспериментах при установлении опытных зависимостей.

Метод контрольных опытов. Опыт проводят так, что изменяющиеся (в силу своей природы) факторы действуют сразу на несколько градаций избранного. При определении влияния параметров корпуса плуга на его сопротивление разные корпуса ставят на один (динамометрический) плуг, который позволяет замерить сопротивление отдельных корпусов, работающих практически в одинаковых условиях. Этот метод очень широко используется при сравнительных испытаниях машин и их рабочих органов. Машины разной конструкции движутся параллельно по соседним проходам или работают на соседних делянках.

Метод разных знаков. Нейтрализуемому фактору «придают» сначала положительное, а затем отрицательное значение, и при вычислении среднего значения его сводят к нулю. Метод очень часто используют для нейтрализации уклона в лабораторно-полевых опытах путем выполнения замеров при движении «туда» и «обратно».

Все эти методы чаще всего используют в каждом эксперименте в сочетании один с другим.

Выявление контролируемых параметров.

После выбора решения о факторах, определяющих явление, об условиях опытов и методах нейтрализации отдельных факторов, можно выбрать контролируемые (измеряемые в опытах) факторы и параметры.

Их можно разделить на несколько групп: управляемые (избранные) параметры, изменяемые по плану исследователя; основные выходные показатели (в опытах определяются их зависимости от управляемых); характеристики дополнительных и основных нейтрализуемых факторов, которые могут зависеть от управляемых и влиять на выходные показатели; независимые (внешние) переменные, характеризующие условия работы; параметры, необходимые для построения расчетных зависимостей.

Независимые (внешние) переменные характеризуют данные опыта, привязывая их к его условиям. Измерение этих переменных позволяет учесть их влияние на результаты измерений и внести в них поправки, дает возможность оценить и использовать эти данные другим исследователям (и практикам), обобщить результаты многих исследователей.

Часто внешние переменные служат источниками систематических ошибок. Не всегда все эти переменные можно указать на данном этапе разработки методики, некоторые из них будут выявляться при выборе способа измерения других параметров. Например, при объемном определении расхода топлива потребуется измерять температуру воздуха или топлива.

Далее при разработке методики экспериментов решаются вопросы об измерении отдельных величин. Для измерения некоторых разрабатываются специальные методики, для измерения других используются стандартные, методики измерения третьих разрабатываются совместно с учетом необходимости сокращения трудоёмкости опытов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >