試驗優(yōu)化技術(shù)

1、第二章 試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二章第二章 干擾控制試驗設(shè)計干擾控制試驗設(shè)計2.1 試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與試驗誤差試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與試驗誤差一、試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：一、試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： mym m試驗因素對指標(biāo)影響的總和試驗因素對指標(biāo)影響的總和-未控制因素對指標(biāo)影響的總和未控制因素對指標(biāo)影響的總和 即即試驗隨機誤差試驗隨機誤差第二章 試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、試驗誤差二、試驗誤差 (一一)試驗誤差來源試驗誤差來源 1.試驗材料試驗材料 2.試驗儀器設(shè)備試驗儀器設(shè)備 3.試驗環(huán)境條件試驗環(huán)境條件 4.試驗操作試驗操作(二二)試驗誤差的分類試驗誤差的分類1.隨機誤差隨機誤差2.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差:由某些因素按規(guī)律起作用而形由某些因素按規(guī)律

2、起作用而形 成的誤差成的誤差 第二章 試驗干擾控制空iiiyy 空列各水平對應(yīng)試驗指標(biāo)與其平均值間的差異，空列各水平對應(yīng)試驗指標(biāo)與其平均值間的差異，反映了試驗誤差、末考察交互作用或末計入因素影反映了試驗誤差、末考察交互作用或末計入因素影響。響。若該影響不大，則變化小，或若該影響不大，則變化小，或 應(yīng)有應(yīng)有一致性一致性空iyiiy與2.2 試驗干擾試驗干擾 試驗干擾試驗干擾:是指可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，但是指可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，但未加未加以考察和控制的條件、因素及其交互作用以考察和控制的條件、因素及其交互作用。控制試驗干擾，提高試驗精度控制試驗干擾，提高試驗精度試驗精度可由試驗精度可由空列定

3、性考察空列定性考察：第二章 試驗干擾控制例例2-1，考察表，考察表2-1中的試驗數(shù)據(jù)。中的試驗數(shù)據(jù)。第二章 試驗干擾控制iy空iiiyy空空列考察方法：空列考察方法：1.計算空列各水平所對應(yīng)的指標(biāo)平均值計算空列各水平所對應(yīng)的指標(biāo)平均值2.求求3.分別給分別給yi和和i排序。排序。4.比較其序號，若一致，則試驗精確，否則不精確。比較其序號，若一致，則試驗精確，否則不精確。 表表21完全完全一致一致，說明試驗精度高。，說明試驗精度高。第二章 試驗干擾控制例例2-2 2-2 考察表考察表2-22-2中的試驗數(shù)據(jù)。本試驗為三中的試驗數(shù)據(jù)。本試驗為三因素三水平試驗，選因素三水平試驗，選L L9 9(3(

4、34 4) )正交表，其中第三列為空正交表，其中第三列為空列。列。計算完全同上。計算完全同上。結(jié)果見表結(jié)果見表2-2可以看出可以看出yi與與i的序的序號不一致，如表中的號不一致，如表中的號者。號者。第二章 試驗干擾控制2.2 試驗設(shè)計的基本原則試驗設(shè)計的基本原則三個基本原則：三個基本原則：設(shè)置區(qū)組設(shè)置區(qū)組重復(fù)試驗重復(fù)試驗隨機化措施隨機化措施一、設(shè)置區(qū)組一、設(shè)置區(qū)組 區(qū)組設(shè)計區(qū)組設(shè)計定義：定義：縮小試驗的時空范圍，使試驗條件均勻一致?？s小試驗的時空范圍，使試驗條件均勻一致。 軟 硬第二章 試驗干擾控制作用：作用：區(qū)組間有差異，而區(qū)組內(nèi)則相對均勻區(qū)組間有差異，而區(qū)組內(nèi)則相對均勻原理：原理：均衡分布

5、，從局部控制干擾均衡分布，從局部控制干擾提高試驗數(shù)據(jù)的精度和可比性。提高試驗數(shù)據(jù)的精度和可比性。前提前提：試驗因素與干擾之間沒有交互作用。：試驗因素與干擾之間沒有交互作用。第二章 試驗干擾控制二、重復(fù)試驗二、重復(fù)試驗?zāi)康模耗康模汗烙嬙囼炚`差，保證試驗精度估計試驗誤差，保證試驗精度提高試驗的代表性。提高試驗的代表性。安排原則安排原則： 一般一般3-5次，至少次，至少2次次誤差較小時，可減少重復(fù)次數(shù)誤差較小時，可減少重復(fù)次數(shù)或僅在最佳組合處做或僅在最佳組合處做第二章 試驗干擾控制三、隨機化措施三、隨機化措施目的：目的：使誤差產(chǎn)生的機會均等使誤差產(chǎn)生的機會均等隨機化的方法有兩種：隨機化的方法有兩種：

6、1.完全隨機化完全隨機化2.部分隨機化部分隨機化在完全隨機化的基礎(chǔ)上，再進行某些人為調(diào)整。在完全隨機化的基礎(chǔ)上，再進行某些人為調(diào)整。如某因素水平更換困難或某些組合處理之間有相如某因素水平更換困難或某些組合處理之間有相互影響?；ビ绊?。第二章 試驗干擾控制一般一般綜合運用綜合運用，以，以區(qū)組設(shè)計區(qū)組設(shè)計為核心，輔助以為核心，輔助以重重復(fù)試驗復(fù)試驗和和隨機化措施隨機化措施。三者相輔相成，互相補充，。三者相輔相成，互相補充，從而保證試驗條件基本均勻一致，提高試驗精度，從而保證試驗條件基本均勻一致，提高試驗精度，降低試驗誤差。降低試驗誤差。第二章 試驗干擾控制2.4 單向干擾控制單向干擾控制單向干擾：干

7、擾只有一個條件因素。單向干擾：干擾只有一個條件因素。一、完全區(qū)組設(shè)計一、完全區(qū)組設(shè)計區(qū)組內(nèi)含區(qū)組內(nèi)含 正交表所列的全部組合處理正交表所列的全部組合處理例如，用例如，用L4(23)正交表安排正交表安排A、B、C三個因素試驗三個因素試驗全部組合處理：全部組合處理：1 A1B1C12 A1B2C2 稱為稱為完全區(qū)組設(shè)計完全區(qū)組設(shè)計3 A2B1C24 A2B2C1第二章 試驗干擾控制完全區(qū)組設(shè)計特點：完全區(qū)組設(shè)計特點：試驗號一般為試驗號一般為4，最多不超過，最多不超過89；組合處理的重復(fù)次數(shù)區(qū)組個數(shù)；組合處理的重復(fù)次數(shù)區(qū)組個數(shù)；控制干擾不占列，不影響部分實施的大小?？刂聘蓴_不占列，不影響部分實施的大小

8、。第二章 試驗干擾控制例例3-3 3-3 東方紅東方紅1010拖拉機與拖拉機與IL2IL23030懸掛犁機組最懸掛犁機組最大耕深試驗，其試驗方案如表大耕深試驗，其試驗方案如表3-33-3。表中。表中h h為懸掛點為懸掛點高度，高度，H H為立柱高。試驗干擾：土壤條件的差異為立柱高。試驗干擾：土壤條件的差異, ,實實地考察情況如圖地考察情況如圖3-23-2。第二章 試驗干擾控制其試驗方案如表其試驗方案如表3-33-3。表中。表中h h為懸掛點高度，為懸掛點高度，H H為為立柱高。立柱高。第二章 試驗干擾控制區(qū)組1區(qū)組2 試驗干擾：土壤條件的差異試驗干擾：土壤條件的差異, ,實地考察情況如實地考察

9、情況如圖圖3-23-2。 區(qū)組設(shè)計見圖，進行隨機化處理和調(diào)整。區(qū)組設(shè)計見圖，進行隨機化處理和調(diào)整。結(jié)果分析：以重復(fù)試驗指標(biāo)的平均值，按極差分析。結(jié)果分析：以重復(fù)試驗指標(biāo)的平均值，按極差分析。第二章 試驗干擾控制二、不完全區(qū)組設(shè)計二、不完全區(qū)組設(shè)計不完全區(qū)組設(shè)計不完全區(qū)組設(shè)計:只容納部分組合處理的區(qū)組設(shè)只容納部分組合處理的區(qū)組設(shè)計計例如用例如用 L1616(4(45 5) ) 安排四水平四因素試驗，控制單安排四水平四因素試驗，控制單向干擾。向干擾。完全區(qū)組設(shè)計：完全區(qū)組設(shè)計：1616號試驗在一個區(qū)組內(nèi)，時空范號試驗在一個區(qū)組內(nèi)，時空范圍過大。圍過大。不完全區(qū)組設(shè)計：如取四個區(qū)組，每個區(qū)組放四不完

10、全區(qū)組設(shè)計：如取四個區(qū)組，每個區(qū)組放四號試驗。號試驗。第二章 試驗干擾控制特點：特點：能安排試驗號較多的試驗，能安排試驗號較多的試驗，a不受限制；不受限制；區(qū)組內(nèi)試驗號數(shù)，一般為區(qū)組內(nèi)試驗號數(shù)，一般為24個；個；重復(fù)試驗一次即為全部區(qū)組的一次重復(fù)；重復(fù)試驗一次即為全部區(qū)組的一次重復(fù)；控制單向干擾需占一列，稱為區(qū)組列或干控制單向干擾需占一列，稱為區(qū)組列或干擾列。擾列。第二章 試驗干擾控制劃分區(qū)組劃分區(qū)組:等水平表等水平表-可任選一列作為區(qū)組列，以控制單可任選一列作為區(qū)組列，以控制單向干擾；向干擾；混合型表混合型表-通常選多水平列作為區(qū)組列。通常選多水平列作為區(qū)組列。區(qū)組數(shù)區(qū)組數(shù)=區(qū)組列的水平數(shù)，

11、區(qū)組列的水平數(shù)，區(qū)組內(nèi)的組合處理數(shù)區(qū)組內(nèi)的組合處理數(shù)=正交表試驗號正交表試驗號/區(qū)組列的區(qū)組列的水平數(shù)。水平數(shù)。第二章 試驗干擾控制例如：例如：L8(27) 取一列為區(qū)組列：取一列為區(qū)組列： 可分兩個區(qū)組可分兩個區(qū)組,各含四個組合處理；各含四個組合處理；L18(636) 取六水平列為區(qū)組列：取六水平列為區(qū)組列： 可分六個區(qū)組可分六個區(qū)組,每個區(qū)組含三個組合處理。每個區(qū)組含三個組合處理。第二章 試驗干擾控制例例2 24 4，將例，將例2 23 3中東方紅中東方紅2020拖拉機與拖拉機與IL2IL23030懸掛犁機組最大耕深試驗的三個二水平因素都懸掛犁機組最大耕深試驗的三個二水平因素都擴大為三水平

12、因素，在同樣的試驗條件下，進一擴大為三水平因素，在同樣的試驗條件下，進一步做試驗，其試驗方案如表步做試驗，其試驗方案如表2-42-4。第二章 試驗干擾控制用用 L9(34) 進行正交設(shè)計進行正交設(shè)計區(qū)組列區(qū)組列(干擾列干擾列)做為一個因素做為一個因素,放在第放在第4列，列，控制土壤條件不均的干擾，表頭設(shè)計如表控制土壤條件不均的干擾，表頭設(shè)計如表2-4。分三個區(qū)組，每個區(qū)組三個組合處理。分三個區(qū)組，每個區(qū)組三個組合處理。同一水平各號試驗為一個區(qū)組同一水平各號試驗為一個區(qū)組不同水平即為不同區(qū)組，如不同水平即為不同區(qū)組，如 軟 硬第二章 試驗干擾控制各區(qū)組試驗設(shè)計各區(qū)組試驗設(shè)計隨機化隨機化+ +人工

13、調(diào)整人工調(diào)整（區(qū)組間（區(qū)組間B B水平更換）水平更換）由此方案試驗，結(jié)果見表由此方案試驗，結(jié)果見表2-42-4第三章 試驗干擾控制第二章 試驗干擾控制控制干擾的三個基本措施：控制干擾的三個基本措施：區(qū)組區(qū)組 3個個重復(fù)試驗重復(fù)試驗 兩次兩次隨機化措施隨機化措施 區(qū)組間、區(qū)組內(nèi)、重復(fù)試驗區(qū)組間、區(qū)組內(nèi)、重復(fù)試驗 第二章 試驗干擾控制 這樣，這樣，區(qū)組內(nèi)土壤條件基本一樣區(qū)組內(nèi)土壤條件基本一樣 區(qū)組間區(qū)組間土壤條件的土壤條件的差異差異，則是，則是水平變化所致水平變化所致； 從區(qū)組概念看是區(qū)組不同，是試驗條件有差異，從區(qū)組概念看是區(qū)組不同，是試驗條件有差異，這種這種差異差異可以通過可以通過統(tǒng)計分析進行

14、矯正統(tǒng)計分析進行矯正。 軟 硬第二章 試驗干擾控制結(jié)果分析時，對數(shù)據(jù)進行結(jié)果分析時，對數(shù)據(jù)進行矯正矯正，消除干擾影響。，消除干擾影響。具體矯正方法：具體矯正方法：1.求試驗指標(biāo)的總平均求試驗指標(biāo)的總平均 y93.2197 .194991iiyyy指標(biāo)總平均值。指標(biāo)總平均值。 y 為試驗條件均勻一致，即各區(qū)組間無差異時，各試為試驗條件均勻一致，即各區(qū)組間無差異時，各試驗因素都取平均水平時的試驗指標(biāo)值，它是比較因素效驗因素都取平均水平時的試驗指標(biāo)值，它是比較因素效應(yīng)，交互作用效應(yīng)和區(qū)組效應(yīng)的應(yīng)，交互作用效應(yīng)和區(qū)組效應(yīng)的統(tǒng)一基準(zhǔn)統(tǒng)一基準(zhǔn)。第二章 試驗干擾控制2.計算區(qū)組列各區(qū)組對應(yīng)的試驗指標(biāo)平均值計

15、算區(qū)組列各區(qū)組對應(yīng)的試驗指標(biāo)平均值 ky13.233/ )(9511yyyy43.223/ )(7622yyyy23.203/ )(8433yyyy9 . 223.2013.234R 區(qū)組列的極差區(qū)組列的極差R4 RA RC,說明干擾較大說明干擾較大第三章 試驗干擾控制第二章 試驗干擾控制3.計算各區(qū)組效應(yīng)計算各區(qū)組效應(yīng) yykk20. 111yy50. 022yy70. 133yy第第K區(qū)組區(qū)組試驗試驗指標(biāo)均值與總平均指標(biāo)均值與總平均 的差值的差值表明各區(qū)組間試驗條件的差異大??；表明各區(qū)組間試驗條件的差異大??；yk0k0k 表明該區(qū)組土壤較軟，使最大耕深表明該區(qū)組土壤較軟，使最大耕深增值增值

16、； 表明該區(qū)組土壤較硬，使最大耕深表明該區(qū)組土壤較硬，使最大耕深減值減值。第二章 試驗干擾控制各區(qū)組效應(yīng)總和為零各區(qū)組效應(yīng)總和為零 kkik04.計算試驗指標(biāo)矯正值計算試驗指標(biāo)矯正值kiiyy1 .202 . 13 .21111yy0 .225 . 05 .22222yy6 .25)7 . 1(9 .23333yy .第二章 試驗干擾控制 指標(biāo)矯正值指標(biāo)矯正值 = 實測值實測值 - 區(qū)組的效應(yīng)區(qū)組的效應(yīng)土壤土壤較軟較軟使最大耕深增加的區(qū)組就使最大耕深增加的區(qū)組就減去該增值減去該增值土壤土壤較硬較硬使最大耕深減值的區(qū)組就使最大耕深減值的區(qū)組就加上該減值加上該減值最后以最后以矯正值為準(zhǔn)矯正值為準(zhǔn)，

17、進行，進行結(jié)果分析結(jié)果分析處理，如表處理，如表2-4。第三章 試驗干擾控制第三章 試驗干擾控制2.5 兩向干擾控制兩向干擾控制 兩向干擾兩向干擾: 兩種干擾兩種干擾,如試驗地塊兩個方向土質(zhì)不均如試驗地塊兩個方向土質(zhì)不均 一般有一般有多種干擾多種干擾, 選擇選擇主要主要的加以控制的加以控制 控制兩向干擾需占兩列，稱為控制兩向干擾需占兩列，稱為干擾列干擾列或或區(qū)組列區(qū)組列第三章 試驗干擾控制 控制兩向干擾需占兩列，稱為控制兩向干擾需占兩列，稱為干擾列干擾列或或區(qū)組列區(qū)組列 兩方向都是不完全區(qū)組設(shè)計兩方向都是不完全區(qū)組設(shè)計 兩方向區(qū)組數(shù)不一定相等兩方向區(qū)組數(shù)不一定相等 等水平時，等水平時，兩向區(qū)組數(shù)

18、水平數(shù)兩向區(qū)組數(shù)水平數(shù) 混合型正交表進行設(shè)計時，則不一定相等混合型正交表進行設(shè)計時，則不一定相等 設(shè)計時需列出兩向干擾控制表設(shè)計時需列出兩向干擾控制表第三章 試驗干擾控制例例2-5 2-5 在非路面條件下進行某越野汽車的通過性在非路面條件下進行某越野汽車的通過性試驗，重點考察輪胎的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，試試驗，重點考察輪胎的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)，試驗因素及其水平如表驗因素及其水平如表3-73-7所示，交互作用均可忽略，所示，交互作用均可忽略，試驗指標(biāo)為滑轉(zhuǎn)率試驗指標(biāo)為滑轉(zhuǎn)率。第三章 試驗干擾控制試驗因素及其水平如表試驗因素及其水平如表2-72-7所示，交互作用均可忽所示，交互作用均可忽略，試驗指標(biāo)

19、為滑轉(zhuǎn)率略，試驗指標(biāo)為滑轉(zhuǎn)率。第二章 試驗干擾控制兩項干擾：兩項干擾： G1不同車輛和人員不同車輛和人員 G2試驗場地堅實度不同試驗場地堅實度不同表頭設(shè)計：表頭設(shè)計： 先安排因素后安排干擾先安排因素后安排干擾 安排時，盡量使水平難換的因素減少水平更安排時，盡量使水平難換的因素減少水平更換次數(shù)換次數(shù) 選用選用L8(27) 試驗因素試驗因素1、2、3、4列列 試驗試驗干擾干擾5、6、7列中任兩列列中任兩列第二章 試驗干擾控制考慮到考慮到A和和D更換水平困難更換水平困難，G15列列 最后最后G26列。列。 試驗方案如表試驗方案如表2-8所示。所示。第二章 試驗干擾控制試驗方案編制好后，還應(yīng)列出試驗方

20、案編制好后，還應(yīng)列出兩向干擾控制表兩向干擾控制表兩干擾列不同組合，兩干擾列不同組合， G1、G2的二元表的二元表兩向干擾控制表：兩向干擾控制表：直觀形象直觀形象 便于實施和控制便于實施和控制 對指標(biāo)進行兩向矯正對指標(biāo)進行兩向矯正第二章 試驗干擾控制試驗時必須按此表實施，如：試驗時必須按此表實施，如： G1區(qū)組區(qū)組內(nèi)內(nèi)第第1輛車輛車的試驗順序是的試驗順序是 G1區(qū)組區(qū)組內(nèi)內(nèi)第第2輛車輛車的試驗順序是的試驗順序是若重復(fù)試驗，再實施表若重復(fù)試驗，再實施表3-9。但試驗順序要。但試驗順序要隨機化隨機化第二章 試驗干擾控制結(jié)果分析時，對指標(biāo)值進行結(jié)果分析時，對指標(biāo)值進行兩向矯正兩向矯正： 1.計算總平均

21、計算總平均 65. 381iyy2.干擾各區(qū)組的對應(yīng)指標(biāo)和干擾各區(qū)組的對應(yīng)指標(biāo)和K1i、K2j 其中：下標(biāo)其中：下標(biāo)1干擾干擾G1 下標(biāo)下標(biāo)2干擾干擾G2 下標(biāo)下標(biāo)i,j干擾干擾G的第的第i、j個區(qū)組個區(qū)組第二章 試驗干擾控制第二章 試驗干擾控制8 .16863111yyyyK4 .12754212yyyyK6 .13854121yyyyK6 .15763222yyyyK 如：3、K1i、K2j的平均值的平均值k1i、k2j。2 . 44/8 .164/1111 Kk1 . 34/4 .124/1212 Kk4 . 34/6 .134/2121 Kk9 . 34/6 .154/2222 Kk第

22、二章 試驗干擾控制ii21,3.計算各區(qū)組的效應(yīng)計算各區(qū)組的效應(yīng)ijky區(qū)組效應(yīng)各區(qū)組指標(biāo)平均值區(qū)組效應(yīng)各區(qū)組指標(biāo)平均值總平均總平均55. 065. 320. 41111yk55. 065. 310. 31212yk25. 065. 340. 32121yk25. 065. 390. 32222yk 01i 02 j 可見：第二章 試驗干擾控制4.兩向矯正兩向矯正 矯正值實測值矯正值實測值G1效應(yīng)效應(yīng)G2效應(yīng)效應(yīng)70. 1)25. 0(55. 00 . 2211111yy40. 425. 0)55. 0(6 . 3211244）（yy50. 3)25. 0(55. 08 . 3211188yy yi試驗指標(biāo)試驗指標(biāo)結(jié)果分析結(jié)果分析結(jié)果表明，結(jié)果表明，兩種干擾影