正交试验设计与应用.ppt
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1、正交试验设计与应用,郝昊天,这就是我们常见的 正交表,什么情况 下才使用它呢?,试验设计 简单地说,试验设计是研究如何科学安排试验,以较少的人力物力消耗而取得较多较全面的信息。试验安排得好,事半功倍;反之则事倍功半,甚至达不到预期目的。因此,如何进行试验设计是一个至关重要的问题。,平时科研试验中,我们经常遇到要进行工艺探讨、工艺优化等,比如说有6个因素,每个因素下我们要进行5个数据的探讨,即有6因素,5水平。这样我们进行全面试验就需要56=15625个组合! “不可能完成的任务!”,正交试验是采取部分试验来代替全面试验的方法, 挑选出有代表性的试验点来进行试验, 通过对代表性的试验的结果分析,
2、 了解全面试验的情况, 以实现工艺的优化。,Fisher的马铃薯肥料试验是一个3因素,3水平试验。3个因素的选优区可以用一个立方体表示,把立方体划分成27个格点,反映在 图上就是立方体内的27个点。若27个网格点都试验,就是全面试验。那时Fisher从中选取了非常有代表性的9个点作为实验对象:,拉丁方,1951 年日本统计学家田口玄一根据试验的优化规律提出了正交表。正交表成为正交试验设计的基本工具, 使得正交试验具备了分散性和整齐可比性, 不仅可以根据正交表确定出因素的主次效应顺序,而且可应用方差分析对试验数据进行分析, 分析出各因素对指标的影响程度, 从而找出优化条件或最优组合, 实现试验的
3、目的。,正交表的诞生,接下来让我们真正去认识下正交表。下图的正交表记号为L8(27),记号中的8表 示有8行,即 共做8个试验,7表示7列,即 正交表最多安排 7个2水平因素,2表示因素的水平,即每 个因素下面只有2个数据,1、等水平正交表 各列水平数相同的正交表称为等水平正交表。如L4(23)、L8(27)、L12(211)等各列中的水平为2,称为2水平正交表;L9(34)、L27(313)等各列水平为3,称为3水平正交表。 2、混合水平正交表 各列水平数不完全相同的正交表称为混合水平正交表。如L8(424)表中有1列水平数为4,有4列水平数为2。也就是说该表可以安排1个4水平因素和4个2水
4、平因素。再如L16(4423),L16(4212)等都是混合水平正交表。,正交表的分类,试验结果分析,结合例子,我们來了解正交试验设计的全过程,并使用计算机软件设计正交试验,1.明确试验目的,确定试验指标 对本试验而言,试验目的是为了提高山楂原料的利用率。所以可以以液化率为试验指标,来评价液化工艺条件的好坏。液化率越高,山楂原料利用率就越高。 液化率=(果肉重量-液化后残渣重量)/果肉量100%,2.调因素,选水平 对本试验分析,影响山楂液化率的因素很多,如山楂品种、山楂果肉的破碎度、果肉加水量、原料pH 值、果胶酶种类、加酶量、酶解温度、酶解时间等等。经全面考虑,最后确定果肉加水量、加酶量、
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