化工计算机数据与图形处理PPT-7.ppt
《化工计算机数据与图形处理PPT-7.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工计算机数据与图形处理PPT-7.ppt(44页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 试验设计及数据试验设计及数据分析(二)分析(二)主要内容主要内容6.4 6.4 正交试验设计正交试验设计6.5 6.5 均匀设计均匀设计6.4 正交试验设计正交试验设计 最常用的多因素优选法最常用的多因素优选法6.4.1 正交试验设计的发展历史正交试验设计的发展历史1926 美国农业科研工作开始运用第 2次世界大战中,英国军火局战后,英国公布了这项技术美国戴明教授引进日本日本田口玄一在 50 年代带头研究,简化,提出国际标准型正交试验法。他认为:“一个工程技术人员若不掌握正交试验设计法,只能算半个工程师”。70 年代末,日本做出明显成绩的项目150万个以上1991年,美国 J.格
2、林姆 认为:“也是当今日本工业遥遥领先的主要原因.”6.4.1 正交试验设计的发展历史正交试验设计的发展历史在中国:在中国:v70 年代,我国对日本的方法进一步加以改进,简化,并进行了推广v实践证明,正交试验设计是最受科技人员欢迎的几种方法之一v用它安排各种科学试验,确实简便易学,效果显著v目前在中国期刊网上可以检索到使用正交试验设目前在中国期刊网上可以检索到使用正交试验设计的论文计的论文5561篇。篇。6.4.2 正交试验的特点和步骤正交试验的特点和步骤正交试验法就是利用排列整齐的正交表对试验进行整正交试验法就是利用排列整齐的正交表对试验进行整体设计、综合比较、统计分析,实现通过少数的试验体
3、设计、综合比较、统计分析,实现通过少数的试验次数找到较好的生产条件,以达到最高生产工艺效果次数找到较好的生产条件,以达到最高生产工艺效果正交表的特点:正交表的特点:完成试验要求所需的实验次数少完成试验要求所需的实验次数少数据点的分布很均匀数据点的分布很均匀可用相应的极差分析方法、方差分析方法等对试验可用相应的极差分析方法、方差分析方法等对试验结果进行分析,引出有价值的结论结果进行分析,引出有价值的结论正交试验示例:正交试验示例:某化工厂想提高某化工产品的转化率,对生产工艺某化工厂想提高某化工产品的转化率,对生产工艺中三个主要因素各按三个水平进行试验,寻求最适中三个主要因素各按三个水平进行试验,
4、寻求最适宜的操作条件。宜的操作条件。因素水平温度压力Pa加碱量kgTPm 1 2 3T1(80)T2(100)T3(120)P1(5.0)P2(6.0)P3(7.0)m 1(2.0)m2(2.5)m3(3.0)6.4.2 正交试验的特点和步骤正交试验的特点和步骤正交试验步骤:正交试验步骤:1)明确试验目的,确定考察指标:对示例,试验目明确试验目的,确定考察指标:对示例,试验目的是搞清除三个因素对转化率有什么影响,哪些的是搞清除三个因素对转化率有什么影响,哪些是主要影响因素,哪些是次要因素,从而确定最是主要影响因素,哪些是次要因素,从而确定最佳工艺条件。考察指标即产品转化率。佳工艺条件。考察指标
5、即产品转化率。2)确定因素与水平,制定因素水平表(即上页表)。)确定因素与水平,制定因素水平表(即上页表)。注意水平排列顺序不一定按上述从小到大的顺序,注意水平排列顺序不一定按上述从小到大的顺序,可以进行随机化处理。可以进行随机化处理。3)选择适宜的正交表,进行表头设计,确定试验方)选择适宜的正交表,进行表头设计,确定试验方案。案。6.4.2 正交试验的特点和步骤正交试验的特点和步骤正交试验步骤:正交试验步骤:4)进行试验工作,进行试验时,试验顺序采用随机)进行试验工作,进行试验时,试验顺序采用随机化原则,即不一定按照正交表中的试验顺序开展化原则,即不一定按照正交表中的试验顺序开展试验,可以随
6、机选择。试验,可以随机选择。5)分析试验结果:直观分析(极差分析),方差分)分析试验结果:直观分析(极差分析),方差分析。析。6)验证试验。)验证试验。6.4.3 正交表正交表1.正交表的符号正交表的符号 正正交表是运用组合数学理论在正交拉丁名的基础上交表是运用组合数学理论在正交拉丁名的基础上构造的一种规格化的表格。构造的一种规格化的表格。LN(qs)正交表列数:因素的个数正交表列数:因素的个数各因素的水平数(各因素相等时)各因素的水平数(各因素相等时)正交表的行数:实验的次数正交表的行数:实验的次数正交表的代号正交表的代号常见正交表常见正交表v各列水平均为2的常用正交表有:L4(23),),
7、L8(27),),L12(211),),L16(215),),L20(219),),L32(231)v各列水平数均为3的常用正交表有:L9(34),),L27(313)v各列水平数均为4的常用正交表有:L16(45)混合水平正交表混合水平正交表v各列水平数不相同的正交表,叫混合水平正各列水平数不相同的正交表,叫混合水平正交表,下面就是一个混合水平正交表名称的交表,下面就是一个混合水平正交表名称的写法:写法:L 8(4124)2水平列的列数为44水平列的列数为1实验的次数正交表的代号 L 8(4124)常简写为)常简写为L 8(424)。此混合水平正交表)。此混合水平正交表含有含有1 个个4水平
8、列,水平列,4个个2水平列,共有水平列,共有145列。列。回到示例v三因素三水平,选用正交表 L9(34)T1T2T3P1P2P3m1m1m1?用正交表安排试验v正交试验设计用正交表 L9(34)列号试验号1T2P3m4(空缺)空缺)123456789T1T1T1T2T2T2T3T3T3P1P2P3P1P2P3P1P2P3m1m2m3m2m3m1m3m1m21233122319 9组组2.正交表的特点正交表的特点1.正交表中任意一列中,不同的数字出现的次数相等;正交表中任意一列中,不同的数字出现的次数相等;表示:在试验安排中,所挑选出来的水平组合是均匀表示:在试验安排中,所挑选出来的水平组合是
9、均匀 分布的,即每个因素的各水平出现的次数相同。分布的,即每个因素的各水平出现的次数相同。【均衡分散性均衡分散性】2.正交表中任意两列,把同行的两个数字看成有序数正交表中任意两列,把同行的两个数字看成有序数 对时,所有可能的数对出现的次数相同。对时,所有可能的数对出现的次数相同。表示:任意两因素的各种水平的搭配在所选试验中出现表示:任意两因素的各种水平的搭配在所选试验中出现 的次数相等的次数相等 【整齐可比性整齐可比性】上述两点称为正交表的正交性。上述两点称为正交表的正交性。关于正交的直观印象:关于正交的直观印象:数据点分布是均匀的数据点分布是均匀的每一个面都有每一个面都有3个点个点每一条线都
10、有每一条线都有1个点个点3.正交表初等变换下的等价性正交表初等变换下的等价性一个正交表可以进行如下三种初等变换产生不同的表一个正交表可以进行如下三种初等变换产生不同的表格:格:1)列间置换:正交表任意两列之间可以相互交换;)列间置换:正交表任意两列之间可以相互交换;2)行间置换:正交表任意两行之间可以相互交换;行间置换:正交表任意两行之间可以相互交换;3)水平置换:正交表任意一列的各水平之间可以相)水平置换:正交表任意一列的各水平之间可以相互交换。互交换。经过置换的正交表与原来的正交表是等价的,其正交经过置换的正交表与原来的正交表是等价的,其正交性不变,试验结果相同。性不变,试验结果相同。这也
11、是水平顺序和试验顺序这也是水平顺序和试验顺序可以随机安排的原因。可以随机安排的原因。4.正交表选取的原则正交表选取的原则一般都是先确定试验的因素、水平和交互作用,后选择适用一般都是先确定试验的因素、水平和交互作用,后选择适用的的L表。在确定因素的水平数时,主要因素宜多安排几个水表。在确定因素的水平数时,主要因素宜多安排几个水平,次要因素可少安排几个水平。平,次要因素可少安排几个水平。1)先看水平数。若各因素全是)先看水平数。若各因素全是2水平,就选用水平,就选用L(2)表;若各表;若各因素全是因素全是3水平,就选水平,就选L(3)表。若各因素的水平数不相同,表。若各因素的水平数不相同,就选择适
12、用的混合水平表。就选择适用的混合水平表。2)每一个交互作用在正交表中应占一列或二列。要看所选的)每一个交互作用在正交表中应占一列或二列。要看所选的正交表是否足够大,能否容纳得下所考虑的因素和交互作正交表是否足够大,能否容纳得下所考虑的因素和交互作用。用。为了对试验结果进行方差分析或回归分析,还必须至为了对试验结果进行方差分析或回归分析,还必须至少留一个空白列,作为少留一个空白列,作为“误差误差”列,在极差分析中要作为列,在极差分析中要作为“其他因素其他因素”列处理。列处理。3)要看试验精度的要求。若要求高,则宜取试验次数多的表)要看试验精度的要求。若要求高,则宜取试验次数多的表 4.正交表选取
13、的原则正交表选取的原则 4)若试验费用很昂贵,或试验的经费很有限,或人力和时)若试验费用很昂贵,或试验的经费很有限,或人力和时间都比较紧张,则不宜选实验次数太多的间都比较紧张,则不宜选实验次数太多的L表。表。(5)按原来考虑的因素、水平和交互作用去选择正交表,若)按原来考虑的因素、水平和交互作用去选择正交表,若无正好适用的正交表可选,简便且可行的办法是适当修改无正好适用的正交表可选,简便且可行的办法是适当修改原定的水平数。原定的水平数。(6)对某因素或某交互作用的影响是否存在没有把握的情况)对某因素或某交互作用的影响是否存在没有把握的情况下,常为该选大表还是选小表而犹豫。若条件许可,应尽下,常
14、为该选大表还是选小表而犹豫。若条件许可,应尽量选用大表,让影响存在的可能性较大的因素和交互作用量选用大表,让影响存在的可能性较大的因素和交互作用各占适当的列。某因素或某交互作用的影响是否真的存在,各占适当的列。某因素或某交互作用的影响是否真的存在,留到方差分析进行显著性检验时再做结论。这样既可以减留到方差分析进行显著性检验时再做结论。这样既可以减少试验的工作量,又不致于漏掉重要的信息。少试验的工作量,又不致于漏掉重要的信息。5.正交表表头设计正交表表头设计所谓表头设计,就是确定试验所考虑的因素和交互作所谓表头设计,就是确定试验所考虑的因素和交互作用,在正交表中该放在哪一列的问题。用,在正交表中
15、该放在哪一列的问题。1)有交互作用时,表头设计则必须严格地按规定办)有交互作用时,表头设计则必须严格地按规定办事。此处不讨论,请查阅有关书籍。事。此处不讨论,请查阅有关书籍。2)若试验不考虑交互作用,则表头设计可以是任意)若试验不考虑交互作用,则表头设计可以是任意的。如在本示例中,对的。如在本示例中,对L 9(3 4)表头设计,下页)表头设计,下页表中所列的各种方案都是可用的。对试验之初不表中所列的各种方案都是可用的。对试验之初不考虑交互作用而选用较大的正交表,空列较多时,考虑交互作用而选用较大的正交表,空列较多时,最好仍与有交互作用时一样,按规定进行表头设最好仍与有交互作用时一样,按规定进行
16、表头设计。只不过将有交互作用的列先视为空列,待试计。只不过将有交互作用的列先视为空列,待试验结束后再加以判定。验结束后再加以判定。5.正交表表头设计正交表表头设计列列 号号1234方方 案案1234T空空mPPT空空mmPT空空空空mPT6.4.4 正交试验的操作要点正交试验的操作要点1)分区组。对于一批试验,如果要使用几台不同的)分区组。对于一批试验,如果要使用几台不同的机器,或要使用几种原料来进行,为了防止机器机器,或要使用几种原料来进行,为了防止机器或原料的不同而带来误差,从而干扰试验的分析,或原料的不同而带来误差,从而干扰试验的分析,可在开始做实验之前,用可在开始做实验之前,用L表中的
17、一个空白列来安表中的一个空白列来安排机器或原料。排机器或原料。与此类似,若试验指标的检验需要几个人(或几与此类似,若试验指标的检验需要几个人(或几台机器)来做,为了消除不同人(或仪器)检验台机器)来做,为了消除不同人(或仪器)检验的水平不同给试验分析带来干扰,也可采用在的水平不同给试验分析带来干扰,也可采用在L表表中用一空白列来安排的办法。这样一种作法叫做中用一空白列来安排的办法。这样一种作法叫做分区组法。分区组法。6.4.4 正交试验的操作要点正交试验的操作要点2)因素水平表排列顺序的随机化。如在示例中,每)因素水平表排列顺序的随机化。如在示例中,每个因素的水平序号从小到大时,因素的数值总是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 计算机 数据 图形 处理 PPT
限制150内