Оценка адекватности математических моделей металлургических процессов в рамках регрессионного анализа данных в пакете MathCAD

Автор: Алкацев Михаил Иосифович, Алкацев Владимир Михайлович, Абаев Заурбек Камболатович, Дзгоев Алан Эдуардович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Рубрика: Физическая химия и физика металлургических систем

Статья в выпуске: 3 т.20, 2020 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрено применение методов оценки качества регрессионных моделей при изучении некоторых металлургических процессов. Это следующие модели: коэффициент R2, коэффициент корреляции, мультиколлинеарность, экстраполяция, временные системы, инженерное прогнозирование, полный факторный эксперимент. До сих пор значительная часть исследователей (специалисты в области не только экономических, но и технических наук) используют коэффициент R2 в качестве постоянной диагностической величины, в то время как корректировка данного коэффициента не приносит значительной пользы. Коэффициент корреляции представляет собой числовую характеристику, показывающую статистическую взаимосвязь двух или более случайных величин, не зависящих от их размерности. Это правило в равной мере относится к коэффициенту корреляции, полученному путем перемножения двух матриц-столбцов. Показан метод обработки данных при наличии в них мультиколлинеарности (интеркорреляции), а также способ ее устранения. Показаны недостатки использования метода экстраполяции в процессе математического моделировании. На основе конечных временных рядов разработан новый метод прогнозирования, названный методом «скользящей матрицы» и заключающийся в непрерывном обновлении коэффициентов уравнения регрессии путём удаления из матрицы строки с устаревшими данными и ввода новых строк с данными в прогнозируемой точке. Метод позволяет непрерывно избавляться от информационного «груза» в старых данных, так как старые данные (т. е. данные прошлого периода) несут в себе «устаревшую» информацию, которая может отрицательно повлиять на адекватность математической модели и позволяет сделать прогнозирование более корректным. Все расчеты математической модели производили с использованием программного продукта Mathcad.

Еще

Математическое моделирование цветных металлов, метод скользящей матрицы

Короткий адрес: https://sciup.org/147233955

IDR: 147233955   |   УДК: 519.233.5:669.04   |   DOI: 10.14529/met200302

To the question about removing errors in the process of mathematical modeling of metallurgical processes within the regression data analysis using the MathCAD package

This article presents frequently used methods for assessing the quality of regression models and their application in the study of certain metallurgical processes. These models are: R2 coefficient, correlation coefficient, multicollinearity, extrapolation, time systems, engineering prediction, full factorial experiment.Until now, a significant part of researchers have indicated that coefficient is used not only by economists, but also by graduate students of technical specialties as a diagnostic value, while the correction of this coefficient does little. The correlation coefficient is a numerical characteristic of the joint distribution of two random variables, independent of the dimension of the units. This rule applies equally to the correlation coefficient obtained by multiplying two matrix-columns. The method of data processing in the presence of collinearity (intercorrelation) in them and its elimination is shown. The drawbacks of using the extrapolation method in the process of mathematical modeling are shown. A new forecasting method has been developed, based on finite time series, called the sliding matrix method and consisting in the continuous updating of the coefficients of the regression equation by removing the line with obsolete data from the matrix and entering new lines with data at the predicted point. The method allows you to continuously get rid of the old information “burden”, which allows you to make the forecast more correct. All calculations of the mathematical model were made using the Mathcad software product.

Еще

Список литературы Оценка адекватности математических моделей металлургических процессов в рамках регрессионного анализа данных в пакете MathCAD

  • Имитационное моделирование обжига цинковых концентратов в печах кипящего слоя / М.И. Алкацев, В.М. Алкацев, С.Б. Волошин и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2018. - Т. 18, № 3. - С. 26-32. DOI: 10.14529/met180303
  • Кремер, Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. для вузов / Н.Ш. Кремер. - М.: Юнити-Дана, 2004. - 514 с.
  • Dougerti, C. Introduction to econometrics / C. Dougerti. - 3rd ed. - Oxford: University Press, 2010.
  • Johnson, N.L. Statistics and experimental design in engineering and the physical science / N.L. Johnson, F.C. Leone. - N.Y.: John Wiley and Sons, 1977.
  • Кобзарь, А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников / А.И. Кобзарь. - М.: Физматлит, 2006. - 816 с.
  • Bolt, G.J. Marketing and sales forecasting: a total approach / G.J. Bolt. - 2nd rev. ed. - London: Kogan Page Limited, 1971.
  • Гмошинский, В.Г. Инженерное прогнозирование / В.Г. Гмошинский. - М.: Энергоиздат, 1982. - 208 с.
  • Орлова, И.В. Экономико-математические методы и модели: компьютерное моделирование /И.В. Орлова, В.А. Половников. - М.: Вузовский учебник: Инфра-М, 2013.
  • Андерсон, Т. Статистический анализ временных рядов / Т. Андерсон; пер. с англ. И.Г. Журбенко и В.П. Носко; под ред. Ю.К. Беляева. - М.: Мир, 1976.
  • Воскобойников, Ю.Е. Регрессионный анализ данных в пакете Mathcad: учеб. пособие / Ю.Е. Воскобойников. - СПб.: Лань, 2011. - 224 с.
  • Новик, Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования эксперимента /Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов. -М.: Изд-воМГТУим. Н.Э. Баумана, 2011.
  • Лебедев, А.Н. Моделирование в научно-технических исследованиях / А.Н. Лебедев. - М.: Радио и связь, 1989. - 224 с.
  • Сидняев, Н.И. Введение в теорию планирования эксперимента / Н.И. Сидняев, Н.Т. Вили-сова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.
  • Зарубин, В.С. Математическое моделирование в технике: учеб. для вузов /В.С. Зарубин. -3-е изд. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. - 495 с. - (Серия «Математика в техническом университете». Вып. XXI, заключительный).
  • Алкацев, М.И. Метод скользящей матрицы как способ повышения качества прогнозирования динамических процессов /М.И. Алкацев, А.Э. Дзгоев, М.С. Бетрозов // Теория и практика современной науки: материалыXVIМеждунар. науч.-практ. конф., г. Москва, 30 декабря 2014 г. -М. : Изд-во «Институт стратегических исследований», 2014. - 544 с.
  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013614024 (RU). Скользящая матрица как метод статистического анализа динамических рядов / А.М. Ку-маритов, М.И. Алкацев, А.Э. Дзгоев, М.С. Бетрозов, И.М. Хузмиев, А.З. Добаев. - 2013.
  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011311745 (RU). Программный эмулятор процесса обжига сульфидных цинковых концентратов в печи кипящего слоя 1.0 /М.И. Алкацев, С.Б. Волошин, Д.В. Мамонтов. - 2011.
Еще