31 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП
Для определения (подгонки) коэффициентов (параметров) модели необходимо, чтобы критерий МНК стал наименьшим.
Задача определения коэффициентов модели сводится к реализации одного из алгоритмов оптимизации для определения минимума критерия МНК:
|
|
n |
|
|
|
|
2 |
|
|
i |
i |
|
|||
|
|
|
|
||||
min |
|
y |
p |
y |
|
|
|
|
|
|
|||||
a a |
доп |
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
доп |
|
- допустимая область изменения параметров рода.
a
- ограничения первого
Именно так решается задача параметрической идентификации для нелинейных моделей.
РХТУ им. Д.И. Менделеева |
Кафедра информатики и компьютерного моделирования |
32 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП
В данном случае возможно также воспользоваться необходимым условием экстремума функции многих переменных:
Cr |
0; |
Cr |
0; ... |
Cr |
0 |
|
a |
a |
a |
|
|||
|
|
m |
|
|||
0 |
|
1 |
|
|
|
|
Для определения искомых коэффициентов эта система в общем случае нелинейных уравнений должна быть решена относительно коэффициентов
.
a |
0 |
, a |
,...a |
m |
|
1 |
|
Однако, как показывает практика, решение систем нелинейных уравнений ничуть не проще, чем прямое решение задачи оптимизации с поиском минимума критерия МНК.
РХТУ им. Д.И. Менделеева |
Кафедра информатики и компьютерного моделирования |
33 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП
Определение выборочных (эмпирических) коэффициентов регрессии для линейных по параметрам моделей (произвольное число входных переменных
x |
x |
s |
s 1,...r |
r 1 |
|
|
|
|
|
|
Таблица проведения экспериментальных исследований в этом случае имеет вид:
p
n
1
2
n
x |
|
|
1 |
x |
|
11 |
|
x |
21 |
|
|
xn1
x |
2 |
|
|
|
|
x |
|
|
|
12 |
|
x |
22 |
|
|
||
xn2
x |
r |
|
x |
|
|
1r |
x |
2r |
|
|
xnr
y |
э |
|
y1э
y2э
ynэ
РХТУ им. Д.И. Менделеева |
Кафедра информатики и компьютерного моделирования |
34 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП
Для линейных или линеаризованных по параметрам моделей необходимо представить критерий МНК в виде:
n |
|
m |
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Cr a j j x yi |
|
|
|||
i 1 |
j 0 |
|
|
|
|
и, воспользовавшись необходимым условием экстремума функции многих переменных, решать полученную систему линейных алгебраических уравнений
(СЛАУ): |
Cr |
|
n |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
y |
|
|
x |
0 |
|||||
|
2 |
|
|
a |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
a0 |
|
j |
|
j |
i |
|
i |
|
0 |
|
i |
|||
|
|
i 1 |
j 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cr |
|
n |
m |
|
|
|
x |
y |
|
|
|
x 0 |
||
|
2 |
|
|
a |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
a1 |
|
j |
|
j |
i |
|
i |
1 |
|
i |
|
|||
|
|
i 1 |
j 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
............................................................ |
||||||||||||||
|
Cr |
|
n |
m |
|
|
|
x |
y |
|
|
|
|
x 0 |
|
|
2 |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
am |
|
j |
|
j |
i |
|
i |
|
m |
|
i |
|||
|
|
i 1 |
j 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РХТУ им. Д.И. Менделеева |
Кафедра информатики и компьютерного моделирования |
35 Тема 02: Построение эмпирических статистических моделей ХТП
Перегруппировав члены в последней системе уравнений, можно записать СЛАУ в виде:
m |
|
n |
|
|
x |
|
|
x |
n |
|
|
x y |
|
|
|
|
a |
j |
|
|
|
|
|
|
|
( j, u 0,1,...m) |
|||||
j |
u |
u |
i |
||||||||||||
|
|
i |
|
i |
|
i |
|
||||||||
j 0 |
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
И, если ввести в рассмотрение информационную матрицу
|
uj |
j 0,1,...m; u 0,1,...m : |
|
|
|
|
|
n |
|
xi j xi |
|
uj u |
j 0,1,...m; u 0,1,...m |
||
i 1
то она окажется квадратной, симметричной и значения её элементов зависят
только от входных переменных и конкретного вида функций
|
j |
x |
|
|
РХТУ им. Д.И. Менделеева |
Кафедра информатики и компьютерного моделирования |