一正交法试验设计ppt

1、知识回顾知识回顾优选法优选法单因素单因素双因素双因素单峰情形单峰情形多峰情形多峰情形0.6180.618法法分数法分数法对分法对分法纵横对折法纵横对折法单峰情形单峰情形从好点出发法从好点出发法平行线法平行线法双因素双因素盲人爬山法盲人爬山法分批试验法分批试验法盲人爬山法盲人爬山法新课导入新课导入在前面的学习中，我们已经学过了：在前面的学习中，我们已经学过了：在单因素或双因素的情况下，应该怎样在单因素或双因素的情况下，应该怎样分析，怎样解决问题分析，怎样解决问题.那么，当我们遇到多因素应该怎样那么，当我们遇到多因素应该怎样做呢？做呢？想一想想一想在多因素的情况下，我们在多因素的情况下，我们强调抓

2、住主强调抓住主要矛盾，对各个因素进行分析，找出主要要矛盾，对各个因素进行分析，找出主要因素，略去次要因素，化多为少因素，略去次要因素，化多为少.但在某些但在某些情况下，我们需要反复做试验情况下，我们需要反复做试验.新产品的试制新产品的试制.旧工艺的革新旧工艺的革新在进行试验时，在进行试验时，如何如何安排试验安排试验？安排得好，试？安排得好，试验次数不多就能得出规律验次数不多就能得出规律性认识，引出正确结论，性认识，引出正确结论，安排得不好，往往做了很安排得不好，往往做了很多次试验仍得不到明确结多次试验仍得不到明确结果果.是否有一种方是否有一种方法，只做少量一部法，只做少量一部分试验，就能对多分

3、试验，就能对多个因素同时进行考个因素同时进行考察，察，快速解决问题快速解决问题呢？呢？ 人们在长期的科学试验和时间中，人们在长期的科学试验和时间中，总结出了一种解决这类安排多因素试验总结出了一种解决这类安排多因素试验问题的方法问题的方法正交试验设计法正交试验设计法.教学目标教学目标知识与能力知识与能力过程与方法过程与方法.了解正交试验设计的思想和方法了解正交试验设计的思想和方法.了解正交试验设计方法解决问题的过程了解正交试验设计方法解决问题的过程.能够正确应用正交法能够正确应用正交法.通过对现实中多个因素问题的分析与解通过对现实中多个因素问题的分析与解决，学会使用正交试验设计方法来分析与解决，

4、学会使用正交试验设计方法来分析与解决问题决问题.情感态度与价值观情感态度与价值观通过对现实问题的分析，能够通过对现实问题的分析，能够对正交表的特性有比较感性的认识，对正交表的特性有比较感性的认识，提高学生对现实生活中问题的观察提高学生对现实生活中问题的观察与分析能力与分析能力.教学重难点教学重难点重点重点难点难点了解用正交试验设计方法解决简单问题了解用正交试验设计方法解决简单问题的过程，会合理地选择正交表，正确安排试的过程，会合理地选择正交表，正确安排试验并对试验结果作出正确分析验并对试验结果作出正确分析.了解正交试验的思想和方法，正确应用了解正交试验的思想和方法，正确应用正交表正交表.本节导

5、航本节导航.正交试验设计法正交试验设计法利用正交表来合理安排试验的一种方法利用正交表来合理安排试验的一种方法.指标指标试验要考核的效果试验要考核的效果.在正交试验中，主要设在正交试验中，主要设计可测量的定量指标，常用计可测量的定量指标，常用X、Y、Z来表示来表示.因素因素指对试验指标可能产生影响的原因指对试验指标可能产生影响的原因.因素是因素是在试验中应当加以考察的重点内容，一般用在试验中应当加以考察的重点内容，一般用A、B、C、 来表示来表示.在正交试验中，只选取可控在正交试验中，只选取可控因素参加试验因素参加试验. .水平水平是指因素在试验中所处的状态或条件是指因素在试验中所处的状态或条件

6、.对于定量因素，每一个选定值即为一对于定量因素，每一个选定值即为一个水平个水平.水平又叫水平又叫位级位级， 一般用一般用1 1、2 2、3 3、 来表示来表示.在试验中需要考察某因素的几在试验中需要考察某因素的几种状态时，则称该因素为几水平（位级）种状态时，则称该因素为几水平（位级）的因素的因素.L L4 4（2 23 3）正交表）正交表1 12 22 24 42 22 21 13 32 21 12 22 21 11 11 11 13 32 21 1列号列号列列号号试验试验号号A AB BC CL L4 4 （2 23 3）正交表代号正交表代号正交表行数正交表行数正交表字码总数正交表字码总数（

7、可安排的水平数）（可安排的水平数）正交表列数正交表列数（可安排的因素数）（可安排的因素数）正交试验设计分析步骤：正交试验设计分析步骤：1.1.明确试验目的；明确试验目的；2.2.确定考察的指标；确定考察的指标；3.3.挑因素，选水平（位级）；挑因素，选水平（位级）；4.4.设计试验方案；设计试验方案；5.5.实施试验方案；实施试验方案；6.6.试验结果分析（一般用目测法、极差试验结果分析（一般用目测法、极差分析法、画趋势图等）；分析法、画趋势图等）；7.7.反复调优试验以逼近最优方案；反复调优试验以逼近最优方案；8.8.验证试验并通过生产验证确认较优方验证试验并通过生产验证确认较优方案案.案例

8、案例1某化工产品的产量受到温度、反应时间某化工产品的产量受到温度、反应时间B B和催化剂浓度和催化剂浓度C C三个因素的影响。一工人在具体三个因素的影响。一工人在具体生产过程中，根据经验，温度、反应时间及催生产过程中，根据经验，温度、反应时间及催化剂浓度分别可以取化剂浓度分别可以取两个水平两个水平：温度：温度：A A1 1=80,A=80,A2 2=90;=90;反应时间：反应时间：B B1 1=1h,B=1h,B2 2=2h;=2h;催化剂浓度：催化剂浓度：C C1 1=5%,C=5%,C2 2=6%.=6%.现要在上述的情况下找出产量最佳的因素现要在上述的情况下找出产量最佳的因素组合方案，

9、并分析影响结果的主次因素组合方案，并分析影响结果的主次因素.请同学们帮帮他请同学们帮帮他.大家来帮忙大家来帮忙大家经过试验，将试验大家经过试验，将试验的结果，即产量列在表中的结果，即产量列在表中.列号列号试验号试验号1010C C1 1(5%)(5%)B B2 2(2)(2)A A2 2(90)(90)4 41919C C2 2(6%)(6%)B B1 1(1)(1)A A2 2(90)(90)3 31313C C2 2(6%)(6%)B B2 2(2)(2)A A1 1(80)(80)2 21717C C1 1(5%)(5%)B B1 1(1)(1)A A1 1(80)(80)1 1产量产量

10、C C催化剂催化剂浓度浓度B B反应时间反应时间(h)(h)温度温度()()大大家家谈谈到底最优方案该怎样选择呢？请大家到底最优方案该怎样选择呢？请大家分析根据前面案例的试验表进行讨论分析根据前面案例的试验表进行讨论.从表中的试验结果列可以看从表中的试验结果列可以看到，第号试验在个试验中的到，第号试验在个试验中的产量最高产量最高.总结总结在直接对比时，如果在直接对比时，如果试验中考察因素之外的其试验中考察因素之外的其他因素的状态差异难以把他因素的状态差异难以把握，握，试验误差带有随机性试验误差带有随机性，我们该怎样设法克服随即我们该怎样设法克服随即误差对分析试验结果的影误差对分析试验结果的影响

11、呢？响呢？使用直观分析法使用直观分析法列号列号试验号试验号1010C C1 1(5%)(5%)B B2 2(2)(2)A A2 2(90)(90)4 41919C C2 2(6%)(6%)B B1 1(1)(1)A A2 2(90)(90)3 31313C C2 2(6%)(6%)B B2 2(2)(2)A A1 1(80)(80)2 21717C C1 1(5%)(5%)B B1 1(1)(1)A A1 1(80)(80)1 1产量产量C C催化剂催化剂浓度浓度B B反应时间反应时间(h)(h)温度温度()()k k1q1q=1/2K=1/2K1q1qk k2q2q=1/2K=1/2K2q2

12、q151514.514.5181811.511.513.513.51616R Rq q0.50.56.56.52.52.5k kpqpq=K=Kpqpq/ /第第q q列中水平列中水平p p重复的次数重复的次数(q=1,2,3,p=1,2)(q=1,2,3,p=1,2)R Rq q=maxk=maxk1q1q,k,k2q2q-mink-mink1q1q,k,k2q2q,q=1,2,3.q=1,2,3.1.1.均衡分散性：均衡分散性：由于每一列中各种字码出现相同的次数，由于每一列中各种字码出现相同的次数，这就保证了试验条件均衡地分散在配合完全这就保证了试验条件均衡地分散在配合完全的水平组合中，因

13、而代表性强，容易出现好的水平组合中，因而代表性强，容易出现好条件条件.（效率高）（效率高）每一列中，不同的数字出现每一列中，不同的数字出现的次数相等，即统一因素的任一的次数相等，即统一因素的任一水平在试验中出现的机会相等水平在试验中出现的机会相等.2.2.整齐可比性：整齐可比性：由于任意两列中全部有序的数字对出现由于任意两列中全部有序的数字对出现相同的次数，这就保证了在各个水平的效果相同的次数，这就保证了在各个水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干扰，之中，最大限度地排除了其他因素的干扰，因而能最有效地进行比较，作出展望因而能最有效地进行比较，作出展望.（效果（效果好）好）任何两因素的各

14、种水平搭配，任何两因素的各种水平搭配，在试验中出现的机会也相等在试验中出现的机会也相等.课堂小结课堂小结正交表介绍正交表介绍正交试验设计正交试验设计正交试验应用正交试验应用确定试验的因素和水平确定试验的因素和水平正交表特性正交表特性选择合适的正交表选择合适的正交表做表头设计做表头设计确定试验方案确定试验方案试验结果分析，选出最佳组合试验结果分析，选出最佳组合课堂练习课堂练习答：水平答：水平. .在进行试验时，为了方便起见，在试在进行试验时，为了方便起见，在试验中变化的因素，验中变化的因素，表示，因素表示，因素在试验中所取的不同状态称为在试验中所取的不同状态称为_._.2.2.请简述正交表试验设

15、计的步骤请简述正交表试验设计的步骤答：答：1 1）. .明确试验目的；明确试验目的；2 2）. .确定考察的指标；确定考察的指标；3 3）. .挑因素，选水平（位级）；挑因素，选水平（位级）；4 4）. .设计试验方案；设计试验方案；5 5）. .实施试验方案；实施试验方案；6 6）. .试验结果分析（一般用目测法、极差分试验结果分析（一般用目测法、极差分析法、画趋势图等）；析法、画趋势图等）；7 7）. .反复调优试验以逼近最优方案；反复调优试验以逼近最优方案；8 8）. .验证试验并通过生产验证确认较优方案验证试验并通过生产验证确认较优方案3. 3. 正交试验设计法正交试验设计法是指是指_

16、答：答：利用正交表来合理安排试验的一利用正交表来合理安排试验的一种方法种方法.4.4.正交表具有均衡分散性和整齐可比性，正交表具有均衡分散性和整齐可比性，那么：这两个特性具体指的是什么？那么：这两个特性具体指的是什么？答：答：均衡分散性：由于每一列中各种字码出现均衡分散性：由于每一列中各种字码出现相同的次数，这就保证了试验条件均衡地分散相同的次数，这就保证了试验条件均衡地分散在配合完全的水平组合中，因而代表性强，容在配合完全的水平组合中，因而代表性强，容易出现好条件易出现好条件.（效率高）（效率高）整齐可比性：由于任意两列中全部有序的整齐可比性：由于任意两列中全部有序的数字对出现相同的次数，这

17、就保证了在各个水数字对出现相同的次数，这就保证了在各个水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干扰，因而能最有效地进行比较，作出展望干扰，因而能最有效地进行比较，作出展望.（效果好）（效果好）5.5.已知某化学反应中较重要的因素有：已知某化学反应中较重要的因素有：催化剂的量，：溶剂的用量，：反应时间催化剂的量，：溶剂的用量，：反应时间.各因素的取值如下表，应选择怎样的正交表？各因素的取值如下表，应选择怎样的正交表？353520201.51.53 3303015151.21.22 2202010100.90.91 1（）（）（）（）（）（）因素因素水平水平答：答：L L9 9(3(34 4) )教材习题答案教材习题答案.解答：解答：由正交表的特性来保证，按正交表安排的由正交表的特性来保证，按正交表安排的试点的分布很均匀，选出的试点具有很强的代试点的分布很均匀，选出的试点具有很强的代表性，各种因素和水平都有相碰且仅有一次，表性，各种因素和水平都有相碰且仅有一次，这个就保证了按照正交表来安排试验只做一部这个就保证了按照正