實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理

前言

　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常要進(jìn)行技術(shù)革新以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。在這一過(guò)程中常常要遇到從眾多的參數(shù)中選擇優(yōu)化組合，得到最優(yōu)效果的情況。對(duì)這種情況，傳統(tǒng)的方法是采用盲人摸象的方法，做若干個(gè)實(shí)驗(yàn)并從中選擇效果較好的參數(shù)組合。這種方法有兩個(gè)致命的缺點(diǎn)：一是實(shí)驗(yàn)量很大，往往要做幾十個(gè)、上百個(gè)實(shí)驗(yàn)；二是難以選出最優(yōu)的參數(shù)組合?！　”热?，如果在實(shí)驗(yàn)中要考察10個(gè)參數(shù)，其中有5個(gè)參數(shù)要取兩個(gè)不同的值，另5個(gè)參數(shù)要取三個(gè)不同的值，這在工廠、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)是經(jīng)常遇到的。此時(shí)，全部的實(shí)驗(yàn)組合為7776種，而做這么多的實(shí)驗(yàn)一般是不可能的。但采用傳統(tǒng)的方法除了完全實(shí)驗(yàn)外，是無(wú)法保證得到最優(yōu)參數(shù)組合的?！　≌辉O(shè)計(jì)法是解決這種問(wèn)題的有力武器。這種方法最早用于農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)，隨著對(duì)這種方法研究的深入，現(xiàn)在也廣泛地用于各個(gè)領(lǐng)域的多因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。采用這種方法可以用較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)從眾多的參數(shù)中找出最優(yōu)參數(shù)組合，正確地使用該方法可以達(dá)到快、好、省的效果。正交設(shè)計(jì)還具有受系統(tǒng)誤差、偶然誤差及操作失誤干擾小的特點(diǎn)。并且該設(shè)計(jì)法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理有一套獨(dú)特的方法，處理中可計(jì)算實(shí)驗(yàn)誤差的大小，可以對(duì)結(jié)果的可靠性做出分析，對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的意義?！　”緯?shū)根據(jù)編者二十多年的教學(xué)和科研實(shí)踐，由淺入深，對(duì)正交設(shè)計(jì)的各種實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理方法做了翔實(shí)的介紹，力求做到既講清原理又注重實(shí)用?！　【帉?xiě)本書(shū)時(shí)，注意避免太偏向理論化，過(guò)多地講解深?yuàn)W的數(shù)學(xué)原理和推理，同時(shí)也對(duì)各種方法從理論上給出恰當(dāng)?shù)慕忉專(zhuān)⑤o以大量應(yīng)用實(shí)例，以方便讀者理解、應(yīng)用。在本書(shū)的前四章中詳細(xì)討論了正交設(shè)計(jì)法、相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法以及正交設(shè)計(jì)法的靈活應(yīng)用。在第5章中討論了常用的回歸方法以及正交設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的模型化處理，從而使本書(shū)構(gòu)成了一個(gè)完整的體系。本書(shū)可作為大專(zhuān)院校涉及實(shí)驗(yàn)較多的各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教材，也可以作為在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中涉及實(shí)驗(yàn)較多的技術(shù)人員以及科研人員的參考書(shū)。

內(nèi)容概要

　　《實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理》列舉典型實(shí)例介紹了一些常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了多因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——正交設(shè)計(jì)、回歸分析方法以對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行模型化處理。全書(shū)注重實(shí)際方法的應(yīng)用，力求淡化數(shù)學(xué)理論，深入淺出，通俗易懂?！　?shū)中列舉了與材料專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的案例和習(xí)題，可供相關(guān)學(xué)科的科研、教學(xué)和設(shè)計(jì)人員閱讀，也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的教材。

書(shū)籍目錄

第1章 基礎(chǔ)知識(shí)1.1 基本概念1.2 目標(biāo)函數(shù)及其簡(jiǎn)化第2章 3水平正交設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方法2.2 交互作用2.3 綜合舉例本章小結(jié)習(xí)題2第3章 2水平正交設(shè)計(jì)3.1 引言3.2 2水平正交表的構(gòu)造3.3 數(shù)據(jù)分析3.4 設(shè)計(jì)步驟3.5 應(yīng)用舉例3.6 正交分割設(shè)計(jì)和缺落數(shù)據(jù)的估計(jì)3.7 調(diào)優(yōu)運(yùn)算本章小結(jié)習(xí)題3第4章 多水平正交設(shè)計(jì)及正交設(shè)計(jì)的靈活運(yùn)用4.1 多水平正交設(shè)計(jì)4.2 混水平正交設(shè)計(jì)4.3 正交設(shè)計(jì)的靈活運(yùn)用本章小結(jié)習(xí)題4第5章 回歸分析5.1 一元線性回歸5.2 多元線性回歸5.3 一元多項(xiàng)式回歸5.4 正交多項(xiàng)式回歸5.5 因素效應(yīng)的正交多項(xiàng)式回歸本章小結(jié)習(xí)題5附錄附錄A 臨界相關(guān)系數(shù)表附錄B F-分布表附錄C t-分布表附錄D 常用正交表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 基礎(chǔ)知識(shí)　　1.1　基本概念　　所謂實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)研究的目的，利用科學(xué)儀器與設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，排除干擾，突出主題和主要因素，在有利的條件下研究自然規(guī)律的方法?！　”M管在實(shí)驗(yàn)條件下控制了一些干擾因素，但由于儀器精度、人為因素及實(shí)驗(yàn)條件的限制，有些因素仍然是無(wú)法精確控制的，有時(shí)也沒(méi)有必要對(duì)其精確控制，這就會(huì)出現(xiàn)誤差，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏離真值?！　±纾涸谀巢牧系拇慊馃崽幚韺?shí)驗(yàn)中，要將溫度控制在950℃保溫一段時(shí)間，但由于控溫儀表的精度及供電電壓的變化等情況的制約，溫度會(huì)在設(shè)定的溫度上下的某一范圍內(nèi)波動(dòng)，這就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的波動(dòng)。　　又如：鑄造生產(chǎn)中要控制合金的化學(xué)成分，但由于原材料化學(xué)成分的變化及燒損等原因，成分會(huì)發(fā)生波動(dòng)，盡管各爐的配料相同，不同爐次的化學(xué)成分也會(huì)不同?！　∪绾卫糜行У膶?shí)驗(yàn)安排，將這種波動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響降到最低限度，就要借助于科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案以及采取有效的控制實(shí)驗(yàn)誤差的方法。本章及第2章和第3章所講的內(nèi)容可以提供一種解決這類(lèi)問(wèn)題的方法——正交設(shè)計(jì)法。

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