第3章最优化试验设计.pdf

第5章 最优化试验设计 3.1 试验设计 定义 Any experiment that has the flexibility to make desired changes in the input variable of a process to observe the output response is known as design of experiment(DOE). The primary goals of a DOE are to : Determine the variable(s) and their magnitude that influences the response. Determine the levels for these variables. Determine how to manipulate these variables to control the response. 试验设计在工业生产和工程设计中能发挥重要的作用，例如：  提高产量；  减少质量的波动，提高产品质量水准；  大大缩短新产品试验周期；  降低成本；  延长产品寿命。 在自然科学中，有些规律开始尚未由人们所认识，通过试 验设计可以获得其统计规律，在此基础上提出科学猜想,这些猜 想促进了学科的发展，例如遗传学的许多发现都藉助于上述过 程。  试验设计是应用统计手法进行解决问题的方法，它在19世 纪产生于英国.  最早是在农地进行试验。如“最佳肥料”的依据。  逐步应用到畜牧业。 例： 优选法 黄金分割法 单因素试验设计 对分法 均分法 优 传统试验设计 正交试验设计 化 均匀设计 试 因子试验设计 验 多因素试验设计 混料试验设计 (Mixture) 设 田口试验设计(Taguchi) 计 响应面试验设计(RSM) 方 法 其它优化试验设计：人工神经网络(ANN)结合遗传算法(GA)的优化设计 多种试验设计结合的优化设计等 3.2 单因素试验设计 优选法 概念： 优选法是以较少的试验次数，迅速地找到生产和科学实 验的最优方案的方法。 适用范围： 1、怎样选取合适的配方，合适的制作过程，使产品质量最好。 2、怎样在质量标准下，使产品成本最低，生产过程最快？ 3、已有仪器怎样调试，使其性能最好？ 4、在合成配方、操作条件等方面应用 黄金分割法 例 1 对分法 均分法 使用条件：这种方法的特点是对所试验的范围进行“普查”，常 常应用于对目标函数的性质没有掌握或很少掌握的情况。即假设 目标函数是任意的情况，其试验精度取决于试验点数目的多少。 例 2 3.3 正交试验设计 安排任何一项试验：  明确试验的目的是什么？  用什么指标来衡量考核试验的结果？  对试验指标可能有影响的因素是什么？  为了搞清楚影响的因素，应当把因素选择在哪些水平上？ 试验指标 ：试验需要考察的效果称为试验指标； 因素 ：对试验指标有影响的参数称为因素； 水平 ：因素在试验中所处的状态和条件的变化可能引起指 标的波动，把因素变化的各种状态和条件称为因素的水平。 正交试验设计表： 例3  在表3的正交试验设计中，可以看到有如下的特点： 1