正交試驗設(shè)計方法(詳細步驟).ppt

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1、第6章正交試驗設(shè)計6.1概述適合多因素試驗全面試驗：每個因素的每個水平都相互搭配進行試驗例：3因素4水平的全面試驗次數(shù)≥43=64次正交試驗設(shè)計(orthogonaldesign)：利用正交表科學(xué)地安排與分析多因素試驗的方法例：3因素4水平的正交試驗次數(shù)：166.1.1正交表(orthogonaltable)（1）等水平正交表：各因素水平數(shù)相等的正交表①記號：Ln(rm)L——正交表代號n——正交表橫行數(shù)（試驗次數(shù)）r——因素水平數(shù)m——正交表縱列數(shù)(最多能安排的因數(shù)個數(shù))②等水平正交表特點表中任一列，不同

2、的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相同表中任意兩列，各種同行數(shù)字對（或稱水平搭配）出現(xiàn)的次數(shù)相同兩性質(zhì)合稱為“正交性”：使試驗點在試驗范圍內(nèi)排列整齊、規(guī)律，也使試驗點在試驗范圍內(nèi)散布均勻（2）混合水平正交表各因素的水平數(shù)不完全相同的正交表混合水平正交表性質(zhì)：（1）表中任一列，不同數(shù)字出現(xiàn)次數(shù)相同（2）每兩列，同行兩個數(shù)字組成的各種不同的水平搭配出現(xiàn)的次數(shù)是相同的，但不同的兩列間所組成的水平搭配種類及出現(xiàn)次數(shù)是不完全相同6.1.2正交試驗設(shè)計的優(yōu)點能均勻地挑選出代表性強的少數(shù)試驗方案由少數(shù)試驗結(jié)果，可以推出較優(yōu)的方案可以得到試

3、驗結(jié)果之外的更多信息6.2.1單指標正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析例：單指標：乳化能力因素水平：3因素3水平（假定因素間無交互作用）6.2正交試驗設(shè)計結(jié)果的直觀分析法（1）選正交表要求：因素數(shù)≤正交表列數(shù)因素水平數(shù)與正交表對應(yīng)的水平數(shù)一致選較小的表選L9(34)（2）表頭設(shè)計將試驗因素安排到所選正交表相應(yīng)的列中因不考慮因素間的交互作用，一個因素占有一列（可以隨機排列）空白列（空列）：最好留有至少一個空白列（3）明確試驗方案（4）按規(guī)定的方案做試驗，得出試驗結(jié)果注意：按照規(guī)定的方案完成每一號試驗試驗次序可隨機

4、決定試驗條件要嚴格控制（5）計算極差，確定因素的主次順序三個符號：Ki：表示任一列上水平號為i時，所對應(yīng)的試驗結(jié)果之和。ki：ki=Ki/s，其中s為任一列上各水平出現(xiàn)的次數(shù)R（極差）：在任一列上R=max｛K1,K2,K3｝－min｛K1,K2,K3｝，或R=max｛k1,k2,k3｝－min｛k1,k2,k3｝R越大，因素越重要若空列R較大，可能原因：漏掉某重要因素因素之間可能存在不可忽略的交互作用（6）優(yōu)方案的確定優(yōu)方案：在所做的試驗范圍內(nèi)，各因素較優(yōu)的水平組合若指標越大越好，應(yīng)選取使指標大的水平若指

5、標越小越好，應(yīng)選取使指標小的水平還應(yīng)考慮：降低消耗、提高效率等（7）進行驗證試驗，作進一步的分析優(yōu)方案往往不包含在正交實驗方案中，應(yīng)驗證優(yōu)方案是在給定的因素和水平的條件下得到的，若不限定給定的水平，有可能得到更好的試驗方案對所選的因素和水平進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以找到新的更優(yōu)方案趨勢圖正交試驗設(shè)計的基本步驟：(1)明確試驗?zāi)康?，確定評價指標(2)挑選因素(包括交互作用)，確定水平(3)選正交表，進行表頭設(shè)計(4)明確試驗方案，進行試驗，得到結(jié)果(5)對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析(6)進行驗證試驗，作進一步分析6.2.2

6、多指標正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析兩種分析方法：綜合平衡法綜合評分法（1）綜合平衡法先對每個指標分別進行單指標的直觀分析對各指標的分析結(jié)果進行綜合比較和分析，得出較優(yōu)方案②例三個指標：提取物得率總黃酮含量葛根素含量三個指標都是越大越好對三個指標分別進行直觀分析：提取物得率：因素主次：CAB優(yōu)方案：C3A2B2或C3A2B3總黃酮含量：因素主次：ACB優(yōu)方案：A3C3B3葛根素含量：因素主次：CAB優(yōu)方案：C3A3B2綜合平衡：A3B2C3③綜合平衡原則：次服從主（首先滿足主要指標或因素）少數(shù)服從多數(shù)降低消

7、耗、提高效率④綜合平衡特點：計算量大信息量大有時綜合平衡難（2）綜合評分法①綜合評分法：根據(jù)各個指標的重要程度，對得出的試驗結(jié)果進行分析，給每一個試驗評出一個分數(shù)，作為這個試驗的總指標進行單指標試驗結(jié)果的直觀分析法②評分方法：直接給出每一號試驗結(jié)果的綜合分數(shù)對每號試驗的每個指標分別評分，再求綜合分若各指標重要性相同：各指標的分數(shù)總和若各指標重要性不相同：各指標的分數(shù)加權(quán)和③如何對每個指標評出分數(shù)非數(shù)量性指標：依靠經(jīng)驗和專業(yè)知識給出分數(shù)有時指標值本身就可以作為分數(shù)，如回收率、純度等用“隸屬度”來表示分數(shù)：④例

8、兩個指標：取代度、酯化率兩個指標重要程度不同綜合分數(shù)＝取代度隸屬度×0.4＋酯化率隸屬度×0.6⑤綜合評分法特點將多指標的問題，轉(zhuǎn)換成了單指標的問題，計算量小準確評分難6.2.3有交互作用的正交試驗設(shè)計（1）交互作用的判斷設(shè)有兩個因素A和B，各取兩水平在每個組合水平上做試驗，根據(jù)試驗結(jié)果判斷A1A2B12535B23040A1A2B12535B23015（2）有交互作用的正交試驗設(shè)計及其結(jié)果的直觀分析例：3因素2