《實驗設(shè)計與分析正交試驗設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《實驗設(shè)計與分析正交試驗設(shè)計（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣

2、式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,實驗設(shè)計與分析,第五章 試驗設(shè)計基礎(chǔ),5.1,試驗設(shè)計概述,試驗是在人為設(shè)計下進(jìn)行的一種有目的的活動。統(tǒng)計推斷的可靠程度由,數(shù)據(jù)的質(zhì)量,和,分析的方法,決定。,試驗設(shè)計在試驗研究中的作用：,確定對試驗指標(biāo)影響的主要因素。,提高研究的,效度,，明確試驗因素間的相互影響。,準(zhǔn)確掌握最優(yōu)方案，預(yù)估或控制一定條件下的試驗指標(biāo)值及波動范圍。,正確估計和有效控制、降低試驗誤差，提高精度。,對試驗結(jié)果分析，確定進(jìn)一步研究方向。,5.1,試驗設(shè)計概述,試驗設(shè)計的任務(wù)：以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，結(jié)合專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，經(jīng)濟(jì)地、科學(xué)地、合理地安排試驗，有效控制試驗干擾，

3、力求利用較少的人力、物力、財力和時間，最大限度的獲得豐富而可靠的資料。,試驗設(shè)計的方法：全面試驗設(shè)計、正交試驗設(shè)計、均勻設(shè)計、分割法設(shè)計、,SN,比設(shè)計、回歸正交設(shè)計等。,5.2,試驗設(shè)計基本概念,5.2.1,試驗指標(biāo),單指標(biāo)、多指標(biāo)；定量指標(biāo)、定性指標(biāo),指標(biāo)確定：本質(zhì)聯(lián)系，客觀易量化，靈敏準(zhǔn)確，數(shù)目適當(dāng)。,5.2.2,試驗因素,單因素、雙因素、多因素,試驗條件,因素確定：關(guān)鍵的、影響大的；分階段篩選。,5.2.3,因素水平,因素所處的各種狀態(tài)。,水平大小及間隔確定：數(shù)目適當(dāng)、范圍及間隔合理、正確設(shè)置間隔（等比、等差、優(yōu)選、隨機(jī)）,5.2,試驗設(shè)計基本概念,試驗處理,是指事先設(shè)計好的在試驗單元

4、上實施的一種具體措 施。,5.3,試驗誤差,5.3.1,試驗誤差,非處理因素的影響使觀測值與試驗處理真值之間產(chǎn)生差異，在數(shù)值上的表現(xiàn)稱為誤差。,系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、疏忽誤差,5.3.2,試驗誤差的來源,試驗材料,測試方法,儀器設(shè)備及試劑,偶然性因素,試驗操作技術(shù),5.3,試驗誤差,5.3.3,試驗的誤差的控制,控制試驗誤差的途徑：選擇純合一致的試驗材料、標(biāo)準(zhǔn)化試驗和操作、嚴(yán)格選擇試驗單位、合理的試驗設(shè)計和統(tǒng)計分析方法。,系統(tǒng)誤差控制：對照試驗（標(biāo)準(zhǔn)品、標(biāo)準(zhǔn)方法）、空白試驗,隨機(jī)誤差控制：增加樣本含量或重復(fù)數(shù)。,疏忽誤差控制：嚴(yán)格、制度化、標(biāo)準(zhǔn)化。,5.4,試驗設(shè)計的基本原則,5.4.1,重復(fù)原

5、則：估計和減少隨機(jī)誤差,5.4.2,隨機(jī)化原則：,減低系統(tǒng)誤差，保證隨機(jī)誤差無偏估計,每一個處理機(jī)每一個重復(fù)都有同等的機(jī)會設(shè)置在任何一個試驗單位上或被安排在任何空間和時間環(huán)境中，以避免試驗人員主觀的傾向影響，保證時間和空間的均勻性。,5.4.3,局部控制原則,當(dāng)干擾因子不能從試驗中排出時，通過設(shè)計對他們進(jìn)行控制，從而降低或校正非試驗因素對試驗結(jié)果的影響，提高統(tǒng)計推斷的可靠性。,第六章 正交試驗設(shè)計,6.1,正交表及其用法,6.2,有交互作用正交表設(shè)計,6.3,正交表的方差分析,第四章 正交試驗設(shè)計,對于單因素或兩因素試驗，因其因素少，試驗的設(shè)計、實施與分析都比較簡單。但在實際工作中，常常需要同

6、時考察,3,個或,3,個以上的試驗因素，若進(jìn)行全面試驗，則,試驗的規(guī)模將很大,，往往因試驗條件的限制而難于實施。比如,2,水平,7,因素，,7,2,=49,，,3,水平,7,因素，,7,3,=343,，,6,水平,7,因素，,7,6,=117649,正交試驗設(shè)計就是安排多因素試驗、尋求最優(yōu)水平組合 的一種高效率試驗設(shè)計方法。,利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設(shè)計方法。它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進(jìn)行試驗的，通過對這部分試驗結(jié)果的分析了解全面試驗的情況，找出最優(yōu)的水平組合。,6.1,正交表及其用法,正交試驗設(shè)計的,基本特點(diǎn),是：,用部分試驗來代替全面試驗，通過

7、對部分試驗結(jié)果的分析，了解全面試驗的情況。,正因為正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗的，它不可能像全面試驗?zāi)菢訉Ω饕蛩匦?yīng)、交互作用一一分析；,當(dāng)交互作用存在時，有可能出現(xiàn)交互作用的混雜。,雖然正交試驗設(shè)計有上述不足，但它能通過部分試驗找到最優(yōu)水平組合,.,6.1,正交表及其用法,L,a,（,b,c,）,正交設(shè)計,試驗總次數(shù)，行數(shù),因素水平數(shù),因素個數(shù)，列數(shù),6.1,正交表及其用法,常見的正交表：,L,4,(2,3,),，,L,8,(2,7,),，,L,12,(2,11,),，,L,16,(2,15,),；,L,9,(3,4,),，,L,9,(3,13,),；,L,15,(4,5,),；,L,

8、25,(5,6,),正交表設(shè)計的原理：在,n,維空間中選取有代表性的位置。,6.1,正交表及其用法,正交表的,2,條重要性質(zhì)：,每列中不同數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)是相等的。,任意兩列，同一行數(shù)字看序數(shù)對時，各種數(shù)對出現(xiàn)的次數(shù)相等。,因素,試驗號,1,2,3,4,1,1,1,1,1,2,1,2,2,2,3,1,3,3,3,4,2,1,2,3,5,2,2,3,1,6,2,3,1,2,7,3,1,3,2,8,3,2,1,3,9,3,3,2,1,L,9,(3,4,),6.1,正交表及其用法,（,1,）任一列的各水平都出現(xiàn)，使得部分試驗中包括了所有因素的所有水平；,（,2,）任兩列的所有水平組合都出現(xiàn)，使任意兩因

9、素間的試驗組合為全面試驗。,另一方面：由于正交表的正交性，正交試驗的試驗點(diǎn)必然均衡地分布在全面試驗點(diǎn)中，具有很強(qiáng)的代表性。因此，部分試驗尋找的最優(yōu)條件與全面試驗所找的最優(yōu)條件，應(yīng)有一致的趨勢。,6.1,正交表及其用法,正交試驗的設(shè)計步驟,6.1,正交表及其用法,試驗結(jié)果方差分析,進(jìn)行試驗，記錄試驗結(jié)果,試驗結(jié)果極差分析,計算,k,值,計算極差,R,繪制因素指標(biāo)趨勢,圖,優(yōu)水平,因素主次順序,優(yōu)組合,結(jié) 論,列方差分析表，進(jìn)行,F,檢驗,計算各列偏差平方和、自由度,分析檢驗結(jié)果，寫出結(jié)論,計算,K,值,試驗結(jié)果分析,6.1,正交表及其用法,選擇合適的正交表,正交表的選擇是正交試驗設(shè)計的首要問題。

10、,確定了因素及其水平后，根據(jù)因素、水平及需要考察的交互作用的多少來選擇合適的正交表。,正交表的選擇原則是在能夠安排下試驗因素和交互作用的前提下，,盡可能選用較小的正交表，以減少試驗次數(shù)。,一般情況下，,試驗因素的水平數(shù)應(yīng)等于正交表中的水平數(shù)；因素個數(shù)（包括交互作用）應(yīng)不大于正交表的列數(shù),；,各因素及交互作用的自由度之和要小于所選正交表的總自由度，以便估計試驗誤差。,若各因素及交互作用的自由度之和等于所選正交表總自由度，則可采用有重復(fù)正交試驗來估計試驗誤差。,6.1,正交表及其用法,例如煉鋼廠為了提高鐵水溫度，選擇最高生產(chǎn)方案。,因素,水平,A,焦比,B,風(fēng)壓,/133Pa,C,焦底高度,/m,

11、1,1:16,170,1.2,2,1:18,230,1.5,3,1:14,200,1.3,因素,試驗號,1,2,3,4,1,1,1,1,1,2,1,2,2,2,3,1,3,3,3,4,2,1,2,3,5,2,2,3,1,6,2,3,1,2,7,3,1,3,2,8,3,2,1,3,9,3,3,2,1,去掉,因素,試驗號,1,A,2,B,3,C,鐵水溫度,-1350,1,1,1,1,15,2,1,2,2,45,3,1,3,3,35,4,2,1,2,40,5,2,2,3,45,6,2,3,1,30,7,3,1,3,40,8,3,2,1,40,9,3,3,2,60,K,1,95,95,85,K,2,1

12、15,130,145,K,3,140,125,120,k,1,(K,1,/3),31.7,31.7,28.3,k,2,(K,2,/3),38.3,43.3,48.3,k,3,(K,2,/3),46.7,41.7,40.0,極差,15.0,11.6,20.0,優(yōu)方案,A3,B2,C2,檢驗優(yōu)化方案,6.1,正交表及其用法,多指標(biāo)的分析方法：,綜合平衡法,和綜合評分法,例,-,某產(chǎn)品生產(chǎn)配方受,3,種因素決定：水分、粒度和堿度；評判產(chǎn)品的好壞有,3,個指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度、,裂紋度,因素,水平,A,水分,B,粒度,C,堿度,1,8,4,1.1,2,9,6,1.3,3,7,8,1.5,因素,試驗

13、號,1,A,2,B,3,C,抗壓強(qiáng)度,落下強(qiáng)度,裂紋度,1,1,1,1,11.5,1.1,3,2,1,2,2,4.5,3.6,4,3,1,3,3,11.0,4.6,4,4,2,1,2,7.0,1.1,3,5,2,2,3,8.0,1.6,2,6,2,3,1,18.5,15.1,0,7,3,1,3,9.0,1.1,3,8,3,2,1,8.0,4.6,2,9,3,3,2,13.4,20.2,1,抗壓強(qiáng)度,K,1,27.0,27.5,38.0,對于抗壓強(qiáng)度是,A2B3C1,對于裂紋度也是A2B3C1，而對于落下強(qiáng)度則是A3B3C2；此時要通過作圖綜合分析。,K,2,33.5,20.5,24.9,K,3

14、,30.4,42.9,28.0,k,1,(K,1,/3),9.0,9.2,12.7,k,2,(K,2,/3),11.2,6.8,8.3,k,3,(K,2,/3),10.1,14.3,9.3,極差,2.2,7.5,4.4,優(yōu)方案,A2,B3,C1,裂紋度,K,1,11,9,5,K,2,5,8,8,K,3,6,5,5,k,1,(K,1,/3),3.7,3.0,1.7,k,2,(K,2,/3),1.7,2.7,2.7,k,3,(K,2,/3),2.0,1.7,3.0,極差,2.0,1.3,3.0,優(yōu)方案,A2,B3,C1,落下強(qiáng)度,K,1,9.3,3.3,20.8,K,2,17.8,9.8,24.9

15、,K,3,25.9,39.9,7.3,k,1,(K,1,/3),3.1,1.1,6.9,k,2,(K,2,/3),5.9,3.3,8.3,k,3,(K,2,/3),8.6,13.3,2.4,極差,5.5,12.2,5.9,優(yōu)方案,A3,B3,C2,4.1,正交表及其用法,混合水平的正交試驗設(shè)計：,直接利用混合水平的正交表。,比如：,L,8,(4,1,2,4,),其他：,L,16,(4,1,2,12,),L,16,(4,2,2,9,),因素,試驗號,1,2,3,4,5,1,1,1,1,1,1,2,1,2,2,2,2,3,2,1,1,2,2,4,2,2,2,1,1,5,3,1,2,1,2,6,3,

16、2,1,2,1,7,4,1,2,2,1,8,4,2,1,1,2,要考慮實際問題,。,擬水平法：即把水平不同的問題化成水平相同的問題來處理。,因素,水平,A,B,C,D,1,350,15,60,65,2,250,5,80,75,3,300,10,85,因素,水平,A,B,C,D,1,350,15,60,65,2,250,5,80,75,3,300,10,80,85,因素,試驗號,1,A,2,B,3,C,4,D,結(jié)果,1,1,1,1,1,1,45,2,1,2,2,2,2,36,3,1,3,3,2,3,12,4,2,1,2,2,3,15,5,2,2,3,2,1,40,6,2,3,1,1,2,15,7,3,1,3,2,2,10,8,3,2,1,1,3,5,9,3,3,2,2,1,47,K,1,93,70,65,132,K,2,70,81,160,61,K,3,62,74,32,k,1,31.0,23.3,21.7,44.0,k,2,23.3,27.0,26.7,20.3,k,3,20.7,24.7,10.7,極差,10.3,3.7,5.0,33.3,優(yōu)方案,A3,B1,C1,D3,經(jīng)驗決定擬用