ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОТЫСКАНИЯ УРАВНЕНИЙ СТАТИКИ ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Совершенным средством математического описания сложного объекта являются экспериментально-статистические методы, которые основаны на обработке экспериментального материала, собранного непосредственно на действующем объекте. При этом возможны два способа накопления исходного статистического материала: пассивный и активный эксперименты. Пассивный эксперимент основан на регистрации контролируемых параметров процесса в режиме нормальной работы объекта, без внесения каких-либо преднамеренных возмущений. Активный эксперимент основан на использовании искусственных возмущений, вводимых в объект по заранее спланированной программе.
Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки. Введение искусственных возмущений позволяет целенаправленно и быстро вскрывать нужные зависимости между параметрами, нащупывать область оптимального режима. Математическое описание определяется не для всего диапазона изменения переменных, а лишь для той области, которая соответствует оптимальным условиям протекания процесса. Однако для того, чтобы исследуемый эффект не „потонул" в естественном шуме, величина пробных возмущений должна быть значительной. Для большинства промышленных объектов это оказывается невозможным, поскольку подобное экспериментирование связано с опасностью срыва режима и получением недобракачественной продукции. Кроме того, в течение эксперимента значения неуправляемых переменных должны достаточно твердо выдерживаться на заданном уровне для- того, чтобы исключить возможность возникновения режимов, не предусмотренных программой эксперимента. Только при этом условии отдельные опыты обладают достаточной воспроизводимостью, а полученные результаты будут достоверны.
Однако требуемую стабильность неуправляемых переменных можно легко получить лишь на лабораторных и
полупроизводственных установках; в условиях реального промышленного объекта этого добиться практически невозможно.
При использовании способа пассивного наблюдения экспериментатор, избегая вмешательства в ход процесса, вынужден ожидать естественного проявления интересующих его закономерностей, что значительно удлиняет время экспериментирования. Математическое описание, полученное на основании данных пассивного наблюдения, будет справедливо для наблюдавшегося диапазона изменения переменных. Выведенные из них условия оптимальности имеют частный характер и в общем случае могут не соответствовать положению главного оптимума.
Сопоставление достоинств и недостатков этих двух способов приводит к следующим выводам: способ активного эксперимента лучше применять в случае, когда процесс исследуется на лабораторной или полупроизводствениой установке, т. е. тогда, когда экспериментатор имеет возможность активно вмешаться в процесс, стабилизировать необходимые переменные, вносить возмущения, в широких пределах изменять управляемые переменные, задерживать процесс в интересующей его точке и т. д.
Способ пассивного наблюдения оказывается экономически более оправданным и практически единственно возможным в том случае, когда испытаниям подвергается реальный промышленный объект с высокопроизводительным непрерывным производством дорогостоящего продукта; этот способ обладает еще и тем преимуществом, что позволяет извлекать необходимую информацию из текущей отчетности предприятий.
При обработке экспериментальных данных используется аппарат математической статистики, в том числе такие его разделы, как регрессионный и дисперсионный анализы. Экспериментальностатистические методы математического описания, безусловно, не претендуют на какую-то подмену общепринятых методов научных исследований, базирующих на глубоком проникновении в физическую сущность изучаемых процессов с целью их описания с помощью уравнений кинетики, термодинамики и т. д.
Успех от применения экспериментально-статистических методов тем более ощутим, чем выше уровень теоретических знаний об обследуемом процессе. В то же время следует отметить, что экспериментально-статистические методы в ряде случаев позволяют получить некоторые теоретические представления о механизме исследуемого процесса и критически оценить теоретические предпосылки, имеющие часто односторонний, субъективный характер.
Является существенным также то обстоятельство, что математическое описание, найденное экспериментально-статистическими методами, имеет простой вид и может быть легко использовано для управления процессом.
