1
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки
15.03.06 - Мехатроника и робототехника
Воронеж 2018
2
УДК 519.2: 519.6
Мещерякова, А.А. Методы экспериментальных исследований [Электронный ресурс]: методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.03.06 - Мехатроника и / А.А. Мещерякова – Воронеж. ФГБОУ ВО «ВГЛТУ», 2018. – 23 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ
Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I» Афоничев Д.Н.
3 |
|
Содержание |
|
Введение............................................................................................................... |
4 |
Лабораторная работа № 1 Моделирование распределений при помощи |
|
пакета STATISTICA ............................................................................................ |
5 |
Лабораторная работа № 2 Применение пакета STATISTICA ........................ |
7 |
Лабораторная работа № 3 Проверка гипотез в пакете STATISTICA ............ |
9 |
Лабораторная работа № 4 Регрессионный анализ в пакете STATISTICA .. |
13 |
Лабораторная работа № 5 Кластерный анализ в пакете STATSTICA ......... |
15 |
Лабораторная работа № 6 Анализ временных рядов в пакете STATISTICA |
|
............................................................................................................................. |
18 |
Библиографический список.............................................................................. |
22 |
4
Введение
В настоящее время темпы развития компьютерных технологий настолько велики, что создаваемые программные и аппаратные средства обработки информации, в том числе и статистической, совершенствуется практически с каждым месяцем, приобретая все новые и новые возможности. С распространением мощных персональных компьютеров стало возможно реализовать методы расчета, которые раньше считались очень трудоемкими в вычислениях. На рынке программного обеспечения существуют достаточно сложные пакеты прикладных программ, профессионально ориентированные на обработку статистической информации и позволяющие выявлять закономерности на фоне случайностей, делать обоснованные выводы и прогнозы, оценивать вероятности их выполнения. Эти программные среды обладают высокой степенью универсальности, а их применяемость и технология использования практически не зависят от предметной области.
Представленный материал предназначен для более полного усвоения курса «Методы экспериментальных исследований». В ходе выполнения лабораторных работ изучается область применения пакета STATISTICA, моделирование распределений при помощи пакета STATISTICA, осуществляется проверка гипотезы, регрессионный и кластерный анализ, а так же анализ временных рядов.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих концепций:
способностью проводить эксперименты на действующих макетах, образцах мехатронных и робототехнических систем по заданным методикам и обрабатывать результаты с применением современных информационных технологий и технических средств (ПК-5);
способностью проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных программных пакетов с целью исследования математических моделей мехатронных и робототехнических систем (ПК- 6).
5
Лабораторная работа № 1
Моделирование распределений при помощи пакета STATISTICA
Для начала моделирования необходимо создать документ, который будет содержать данные. В программе STATISTICA возможно создать несколько видов документов, нас будет интересовать:
– Spreadsheet – (просторный холст англ.), лист данных, далее лист может содержать векторы данных;
или
–Workbook – (рабочая книга англ.), может содержать множество Spreadsheet или графических интерпретаций, с возможностью группировки в виде дерева.
Целесообразнее использовать Workbook, т.к. в этом случае можно манипулировать одним проектом при работе с множеством различных данных. Создать Workbook достаточно просто, для этого надо выполнить следующую последовательность действий: File→New… Workbook далее включить флаг Insert empty spreadsheet (включить пустой лист) и нажать
OK.
Размер spreadsheet по умолчанию (10×10), в большинстве случаев такого объёма недостаточно. При вставке данных, например, из Excel размер листа автоматически будет увеличен, можно увеличить размер листа, выполнив следующие действия: Insert→Add Cases…, далее в появившемся окошке выбрать число добавляемых строк (How many), и после какой строки добавить (Insert after cases). Аналогичным образом можно добавить столбцы Insert→Add Variables…
Итак, создав новый проект и сохранив (File→Save As…) под уникальным именем можно перейти к моделированию.
Для моделирования выберем нормальное распределение (4.4.3, 4.4.4), высоту столбцов для рассмотренных ниже примеров лучше выбрать равную 50-ти.
Вектор Var1 заполним данными функции =normal(x; m; σ), для этого необходимо сделать два щелчка левой кнопкой мыши, разместив указатель мыши над ячейкой Var1, или расположив указатель мыши над Var1 выбрать в контекстном меню (правая кнопка мыши) элемент Variable Specs… Далее в поле Long name, занести требуемую формулу =normal(v0;25;10) и нажать кнопку OK. Символ v0, означает перебор номеров (натуральных чисел) 1, 2, 3 …, а символ v0-1 – перебор номеров 0, 1, 2 …
В поле Long name (Var2) запишем формулу =inormal(v0;25;10),
вектор Var3 нам понадобится для построения графиков полученных функций, в поле Long name (Var3) запишем выражение =v1.
После заполнения векторов данных значениями введённых функций можно перейти к визуализации, графические возможности STATISTICA