计算机在化工中的应用 实验设计ppt课件.ppt

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1、2、实验设计2.1.实验设计的定义2.2.实验设计的本质2.3.实验设计的效果2.4.基本概念2.5.析因设计2.6.正交设计2.7.均匀设计主要内容2.1实验设计的定义以概率论、数理统计和线性代数等为理论基础，科学地制定实验方案，正确地分析实验结果，尽快获得优化方案的数学方法。实验设计是一种数学方法，属于统计数学分支引例欲生产某化工产品，影响产品收率的主要因素为反应温度、压力和原料配比温度：100-160℃，压力：2.0-5.0MPa原料配比：1.0-4.0mol。确定收率最高的操作温度、压力和原料配比？

2、水平：1234温度℃：100120140160压力MPa：2.03.04.05.0配比mol：1.02.03.04.0引例展开温度：100-160℃，压力：2.0-5.0MPa原料配比：1.0-4.0mol。温度压力配比水平组合11002.01.01、1、121202.01.02、1、131402.01.03、1、141602.01.04、1、151003.01.01、2、161203.01.02、2、1…………………………91004.01.01、3、1…..…..…..…………171002.02.01、1

3、、2…………………………641605.05.04、4、4析因设计64个温度压力配比水平组合11002.01.01、1、121202.02.02、1、231402.03.03、1、341602.04.04、1、451003.02.01、2、261203.01.02、2、171403.04.03、2、481603.03.04、2、391004.03.01、3、3101204.04.02、3、4111404.01.03、3、1121604.02.04、3、2131005.04.01、4、4141205.03.02

4、、4、3151405.02.03、4、2161605.01.04、4、1正交设计16个温度压力配比水平组合11002.52.01、2、321103.53.52、4、631204.51.53、6、241302.03.04、1、551403.01.05、3、161504.02.56、5、471605.04.07、7、7均匀设计7个2.2实验设计的本质用数学方法在实验范围内挑选实验点。2.3实验设计的效果给出最佳条件区分主、次要影响因素定量估计结果的误差预测。方法科学信息量大用最少的实验得到最优的结果考察指标：根

5、据实验目的而选定的用来考察实验效果的特性值。数量指标：收率、纯度、成本等非数量指标：颜色、光泽、味道等实验指标可以是一个或多个。2.4基本概念影响因素：对考察指标可能产生影响的原因或要素。可控因素：温度、压力、流量等。标示因素：气压、湿度、电压等。区组因素：操作者、原料批次等。信号因素：报警上、下线。误差因素：影响指标的干扰因素的总和。因素的水平：因素变化的具体状态水平：12345温度℃：80、100、120、140、160水平的个数：三个以上。水平的间隔：等间隔、小于20%宜。水平的控制：具体可控并使指标

6、变化。s——因素数q——水平数n——实验数2.5析因设计2.5.1挑选实验点的方法实验数（n）为因素数（s）、水平数（q）的组合例如：考察温度和压力对转化率影响，温度和压力各取3个水平：温度100℃、120℃、140℃；压力0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa。因素数S=2，水平数q=3，实验数n=？水因平素组合温度压力111212313421522623731832933实验设计表9种组合n=9条因件素编号温度℃压力MPa11000.521001.031001.541200.551201.061201

7、.571400.581401.091401.5实验方案2.5.2析因设计方法的特点每个水平节点都是实验点布点全面数据丰富数据处理简单2.4.3析因设计方法实验数的计算n=qs2因素4水平n=42=163因素3水平n=33=273因素2水平n=23=84因素2水平n=42=162.4.4析因设计的适应性2因素4水平以下、或2水平4因素以下的问题2.4.5析因设计实验数据处理方法直观分析方法2.5正交设计正交性准则均匀分散性整齐可比性2.5.1挑选实验点的方法例如：s=3，q=3的问题ABC113122131

8、211223232312321333在A、B、C3个因素构成的三维空间里，每个因素取3个水平（每维设3个点），所构成的子集共有？个点，依据正交性准则只需挑选了？个点。9个实验点认识正交表正交表Ln（qs）ABCD111112122231333421235223162312731328321393321L9（34）A、B、C、D4个因素s=41、2、33个水平q=31—99种组合n=9（9个实验）例如：评价某催化剂