正交实验设计的基本方法.ppt

示例 在用乙醇溶液提取葛根中有效成分的试验中，为了提高葛根中有效成分的提取期探索性试验，决定选取3个相对重要的因素，乙醇浓度、液固比（乙醇溶液与葛根质量之比）和提取剂回流次数进行正交试验，因素水平表如下： 试验方案及实验结果 综合平衡分析依据的原则： 对于某个因素，可能对某个指标是主要因素，但对另外的指标则可能是次要因素，那么在确定该因素的优水平时，应首先选取作为主要因素时的优水平； 若某因素对各指标的影响程度相差不大，这时可按“少数服从多数”的原则，选取出现次数较多的优水平； 当因素各水平相差不大时，可依据降低消耗、提高效率的原则选取合适的水平； 若各试验指标的重要程度不同，则在确定因素优水平时应首先满足相对重要的指标。 在具体运用这几条原则时，仅仅根据其中的一条可能确定不了优水平，所以应将几条综合在一起分析。 2、综合评分法 多指标正交实验直观分析除了上述方法外，多根据问题性质采用综合评分法，将多指标化为单指标而后分析因素主次和各因素的较佳状态。 综合评分法示例 某厂生产一种化工产品，需要检验两个指标：核酸纯度和回收率，这两个指标都是越大越好。因素水平表如下所示。试通过试验分析找出较好方案，使产品的核酸含量和回收率都有提高。 指标叠加法 所谓指标叠加法，就是将多指标按照某种计算公式进行叠加，将多指标化为单指标，而后进行正交实验直观分析。 五、水平数目不等的正交试验 利用规范化的混合水平正交表 采用拟水平法 回顾：正交表的类型 同水平正交表： 即各因素水平数相等的表格； 混合水平正交表： 即各因素水平数不相等的表格。 1、混合水平表安排不等水平试验 为了探索缝纫机胶压板的制造工艺，选了如下的因素和水平： 2、采用拟水平法安排不等水平试验 试验结果及分析 六、其他类型的正交实验设计 活动水平法 复合因素法 有交互作用的正交试验 回归正交试验 交互作用 在多因素试验中，不仅因素对指标有影响，而且因素之间的联合搭配也对指标产生影响。因素间的联合搭配对试验指标产生的影响作用称为交互作用。 一般地，当交互作用很小时，就认为因素间不存在交互作用。对于交互作用，设计时应引起高度重视。 在试验设计中，表示A、B间的交互作用记作A×B，称为1级交互作用；表示因素A、B、C之间的交互作用记作A×B×C，称为2级交互作用；依此类推，还有3级、4级交互作用等。 交互作用的判别 本章主要学习内容 单因素优化实验设计：均分法和对分法、0.618法 多因素优化实验设计：正交实验设计 正交设计的基本原理 正交设计的基本方法及直观分析 多指标的正交实验及直观分析 水平数目不等的正交试验 本章学习完毕， 谢谢！ 三因素二水平正交实验法实验点分布 A1B1C1 A2B1C2 A1B2C2 A2B2C1 二、正交实验设计的基本方法 为了提高某化工产品的转化率，试验者选择了3个有关的因素：反应温度A，反应时间B，用碱量C，并且选择如下的试验范围：A：80~90℃；B：90~150min；C：5~7%。 要求确定最佳工艺条件（即转化率达到最高时的反应条件）。 1、明确实验目的，确定评价指标 根据工程实践明确本次实验要解决的问题，同时，要结合工程实际选用能定量或定性表达的突出指标做为实验分析的评价指标。 指标可能有一个，也可能有几个。 2、挑选因素 影响实验成果的因素很多，由于条件限制，不可能逐一或全面地加以研究，因此要根据已有专业知识及有关文献资料和实际情况，固定一些因素于最佳条件下，排除一些次要因素，而挑选一些主要因素。 3、确立各因素的水平 根据有关知识或经验及有关文献资料，首先确定该因素数量的变化范围，而后根据实验的目的及性质，并结合正交表的选用来确定因素的水平数和各水平的取值； 水平值可以用等差或等比数列来安排。 4、制定因素水平表 因素 水平 反应温度A （ ℃ ） 反应时间B （ min ） 用碱量C （% ） 1 80 90 5 2 85 120 6 3 90 150 7 5、选择合适的正交表 考察因素及水平的多少（因素水平表）； 实验工作量的大小及允许条件； 有无重点因素要加以详细的考察。 常用的正交表有几十个，可以灵活选择，但应综合考虑以下三方面的情况： 选用正交表 L9（34） 列 号 实验号 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 四因素三水平因素水平表 6、确定实验方案 7、安排实验 实验按照正交表中每横行规定的条件，即可进行试验。进行试验时，应注意以下问题：