實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

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1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析第五章試驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)5.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述試驗(yàn)是在人為設(shè)計(jì)下進(jìn)行的一種有目的的活動(dòng)。統(tǒng)計(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)在試驗(yàn)研究中的作用：確定對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主要因素。提高研究的效度，明確試驗(yàn)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(yàn)指標(biāo)值及波動(dòng)范圍。正確估計(jì)和有效控制、降低試驗(yàn)誤差，提高精度。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析，確定進(jìn)一步研究方向。5.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)概述試驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)：以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)地、科學(xué)地、合理地安排試驗(yàn)，有效控制試驗(yàn)干擾，力求利用較少的人力、

2、物力、財(cái)力和時(shí)間，最大限度的獲得豐富而可靠的資料。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法：全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)、分割法設(shè)計(jì)、SN比設(shè)計(jì)、回歸正交設(shè)計(jì)等。5.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本概念5.2.1試驗(yàn)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(yàn)因素單因素、雙因素、多因素?試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)基本概念試驗(yàn)處理是指事先設(shè)計(jì)好的在試驗(yàn)單

3、元上實(shí)施的一種具體措施。5.3試驗(yàn)誤差5.3.1試驗(yàn)誤差非處理因素的影響使觀測(cè)值與試驗(yàn)處理真值之間產(chǎn)生差異，在數(shù)值上的表現(xiàn)稱(chēng)為誤差。系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、疏忽誤差5.3.2試驗(yàn)誤差的來(lái)源試驗(yàn)材料測(cè)試方法儀器設(shè)備及試劑偶然性因素試驗(yàn)操作技術(shù)5.3試驗(yàn)誤差5.3.3試驗(yàn)的誤差的控制控制試驗(yàn)誤差的途徑：選擇純合一致的試驗(yàn)材料、標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)和操作、嚴(yán)格選擇試驗(yàn)單位、合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析方法。系統(tǒng)誤差控制：對(duì)照試驗(yàn)（標(biāo)準(zhǔn)品、標(biāo)準(zhǔn)方法）、空白試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則5

4、.4.1重復(fù)原則：估計(jì)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(wú)偏估計(jì)每一個(gè)處理機(jī)每一個(gè)重復(fù)都有同等的機(jī)會(huì)設(shè)置在任何一個(gè)試驗(yàn)單位上或被安排在任何空間和時(shí)間環(huán)境中，以避免試驗(yàn)人員主觀的傾向影響，保證時(shí)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(yàn)中排出時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)他們進(jìn)行控制，從而降低或校正非試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，提高統(tǒng)計(jì)推斷的可靠性。第六章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)6.1正交表及其用法6.2有交互作用正交表設(shè)計(jì)6.3正交表的方差分析第四章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于單因素或兩因素試驗(yàn)，因其因素少，試驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施與

5、分析都比較簡(jiǎn)單。但在實(shí)際工作中，常常需要同時(shí)考察3個(gè)或3個(gè)以上的試驗(yàn)因素，若進(jìn)行全面試驗(yàn)，則試驗(yàn)的規(guī)模將很大，往往因試驗(yàn)條件的限制而難于實(shí)施。比如2水平7因素，72=49，3水平7因素，73=343，6水平7因素，76=117649正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是安排多因素試驗(yàn)、尋求最優(yōu)水平組合的一種高效率試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。利用正交表來(lái)安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。它是由試驗(yàn)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(yàn)的，通過(guò)對(duì)這部分試驗(yàn)結(jié)果的分析了解全面試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)是：

6、用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)部分試驗(yàn)結(jié)果的分析，了解全面試驗(yàn)的情況。正因?yàn)檎辉囼?yàn)是用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面試驗(yàn)的，它不可能像全面試驗(yàn)?zāi)菢訉?duì)各因素效應(yīng)、交互作用一一分析；當(dāng)交互作用存在時(shí)，有可能出現(xiàn)交互作用的混雜。雖然正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)有上述不足，但它能通過(guò)部分試驗(yàn)找到最優(yōu)水平組合.6.1正交表及其用法La（bc）正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)總次數(shù)，行數(shù)因素水平數(shù)因素個(gè)數(shù)，列數(shù)6.1正交表及其用法常見(jiàn)的正交表：L4(23)，L8(27)，L12(211)，L16(215)；L9(34)，L9(313)；L15(45)；L25(56)正交表設(shè)計(jì)的原理：在

7、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(duì)時(shí)，各種數(shù)對(duì)出現(xiàn)的次數(shù)相等。因素試驗(yàn)號(hào)1234111112122231333421235223162312731328321393321L9(34)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(yàn)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)，使任意兩因素間的試驗(yàn)組合為全面試驗(yàn)。另一方面：由于正交表的正交性，正交試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)必然均衡地分布在全面試驗(yàn)點(diǎn)中，具有很強(qiáng)的代表性。因

8、此，部分試驗(yàn)尋找的最優(yōu)條件與全面試驗(yàn)所找的最優(yōu)條件，應(yīng)有一致的趨勢(shì)。6.1正交表及其用法正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)步驟6.1正交表及其用法試驗(yàn)結(jié)果方差分析進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果極差分析計(jì)算k值計(jì)算極差R繪制因素指標(biāo)趨勢(shì)圖優(yōu)水平因素主次順序優(yōu)組合結(jié)論列方