正交试验设计.ppt

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1、正交试验设计及其统计分析引言试验设计是数理统计中的一个较大的分支，它的内容十分丰富。我们简介正交试验设计。正交试验设计是利用“正交表”进行科学地安排与分析多因素试验的方法。其主要优点是能在很多试验方案中挑选出代表性强的少数几个试验方案，并且通过这少数试验方案的试验结果的分析，推断出最优方案，同时还可以作进一步的分析，得到比试验结果本身给出的还要多的有关各因素的信息。正交表是一种特别的表格，是正交设计的基本工具。我们只介绍它的记号、特点和使用方法。正交表的记号及含义记号及含义正交表的列数（最多能安排的因素个数，包括交互作用、误差等

2、）正交表的行数（需要做的试验次数）各因素的水平数（各因素的水平数相等）q正交表的代号如表示表示各因素的水平数为2，做8次试验，最多考虑7个因素（含交互作用）的正交表。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；表示：在试验安排中，所挑选出来的水平组合是均匀分布的（每个因素的各水平出现的次数相同）——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的次数相等——整齐可比性这是设计正交试验表的基本准则正交试验设计的基本步骤

3、确定目标、选定因素（包括交互作用）、确定水平；2.选用合适的正交表；3.按选定的正交表设计表头，确定试验方案；4.组织实施试验；5.试验结果分析。例1为了解决花菜留种问题，以进一步提高花菜种子的产量和质量，科技人员考察了浇水、施肥、病害防治和移入温室时间对花菜留种的影响，进行了四个因素各两个水平的正交试验，各因素及其水平如下表：因素水平1水平2A：浇水次数不干死为原则，整个生长期只浇水1~2次根据生长需水量和自然条件浇水，但不过湿B：喷药次数发现病害即喷药每半月喷一次C：施肥次数开花期施硫酸铵进室发根期、抽薹期、开花期和结果期各

4、施肥一次D：进室时间11月初11月15日解第一步：选择适当的正交表这是一个四因素两水平的正交试验及分析问题，因此要选择型的表，且不考虑交互作用时，，仍然是满足条件的最小的正交表，所以选用正交表注：也可由试验次数应满足的条件来选择正交表。若考虑A与B、A与C的交互作用，则，而是满足条件的最小的正交表，所以还可选用正交表其中：由确定。是可求出的，而是未知的，当不考虑交互作用时：可取故N不是唯一的。试验次数N的确定原则所以一般地，由确定N，如三因素四水平43的正交试验至少应安排次以上的试验。如三因素四水平43并包括第一、二个因素的交互

5、作用的正交试验至少应安排的试验次数为若再加上包括第一、五个因素的交互作用的正交试验则至少应安排的试验次数为次以上的试验。又如安排的混合水平的正交试验至少应安排所以一般地，有第二步表头设计——查交互作用表表示位于第二、第四列的两因素的交互作用要放于第六列。如P190L8（27）的交互作用表列号12345671（1）3254762（2）167453（3）76544（4）1235（5）326（6）1注意：主效应因素尽量不放交互列。如A、B因素已放C1、C2列，则C因素就不放C3列。花菜留种的表头设计列号1234567因子考虑交互作用A

6、B和AC，则例1的表头可设计为注：第6列为空白列，当随机误差列；也可把第7列作空白列。一般要求至少有一个空白列。按正交表得试验方案：只需将各列中的数字“1”、“2”分别理解为所填因素在试验中的水平数，每一行就是一个试验方案。第三步按所选定的正交试验方案组织试验，记录试验结果；见P192表8-22水列平号试验号ABAXBCAXCD产量12345671111111135021112222325312211224254122221142552121212200621221212507221122127582212112375第四步

7、分析正交试验结果方法1直观分析（极差分析）（1）计算极差，确定因素的主次顺序第j列的极差或极差越大，说明这个因素的水平改变对试验结果的影响越大，极差最大的那个因素，就是最主要的因素。对例1来说，各因素的主次顺序为（2）确定最优方案如果不考虑交互作用，则根据各因素在各水平下的总产量或平均产量的高低确定最优方案；如果考虑交互作用，则取各种搭配下产量的平均数，按优化标准确定最优方案。本例中，不考虑交互作用，在方案A1B2C2D2最优，但交互作用AC是第三重要因素，所以需考虑A、C的搭配对实验指标的影响，取AiBj的各种搭配的平均数，

8、结果是A1与C1搭配最好，故本问题的最优方案为A1B2C1D2。方法2方差分析法基本思想与双因素方差分析方法一致：将总的离差平方和分解成各因素及各交互作用的离差平方和，构造F统计量，对各因素是否对试验指标具有显著影响，作F检验。要求：能利用MINITAB完成正交