最小二乘线性和二次模型创建一个多项式,用于计算最适合的全局数据样本近似值。
例如,对于包含两个输入参数
和
的设计研究,包含常数和线性项的预测值
的线性多项式定义为:
图 1. EQUATION_DISPLAY
(5151 5152 5153)包含常数、线性项、相互作用和平方项的二次多项式定义为:
图 2. EQUATION_DISPLAY
(5151 5152 5153)多项式与数据点的拟合质量通过其残差
测量,该残差如下定义为实际值
和预测值
之间的残差:
图 3. EQUATION_DISPLAY
(5151 5152 5153)在矩阵表示法中,方程为:
图 4. EQUATION_DISPLAY
(5154)此处
表示设计矩阵。例如,具有来自 m 模拟的两个输入参数
和
的二次模型的设计矩阵为:
图 5. EQUATION_DISPLAY
(5155)未知系数的矢量
为:
图 6. EQUATION_DISPLAY
(5156)最佳可能的拟合意味着样本数据的残余平方和
已经最小化:
图 7. EQUATION_DISPLAY
(5157)线性逼近形式:
图 8. EQUATION_DISPLAY
(5158)展开线性逼近后:
图 9. EQUATION_DISPLAY
(5159)由于矢量
、
和矩阵
的维度,
和
为两个标量。因此,
。该方程可以重写为:
图 10. EQUATION_DISPLAY
(5160)线性逼近梯度为零时,求得平方和的最小值:
图 11. EQUATION_DISPLAY
(5161)最小二乘替代模型通常不会直接通过采样点。它们从设计空间的采样点旁边通过,以获得最佳全局拟合。最小二乘求解可以使用矩阵
的奇异值分解计算。此方法对于大量样本数据有效。
计算数量
要确定未知系数的矢量
,建议运行两倍于矢量
的维度的模拟。
- 对于线性模型,
的维度是 n+1。n 表示设计研究中输入参数的数量。
图 12. EQUATION_DISPLAY
(5162)
- 对于二次模型,
的维度是 1+2n+n(n-1)/2。n 表示设计研究中输入参数的数量。
图 13. EQUATION_DISPLAY
(5163)