(1)任一列的各水平出现的次数相等;
(2)任两列间所有水平组合出现次数相等,使得任一因素各水平的试验条件相同。这就保证了在每列因素各水平的效果中,最大限度地排除了其他因素的干扰。从而可以综合比较该因素不同水平对试验指标的影响情况。
根据以上特性,我们用正交表安排的试验,具有均衡分散和整齐可比的特点。
所谓均衡分散,是指用正交表挑选出来的各因素水平组合在全部水平组合中的分布是均匀的 。
整齐可比是指每一个因素的各水平间具有可比性。因为正交表中每一因素的任一水平下都均衡地包含着另外因素的各个水平 ,当比较某因素不同水平时,其它 因素的效应都彼此抵消。如在A、B、C 3个因素中,A因素的3个水平 A1、A2、A3 条件下各有 B 、C 的 3个不同水平,即:
在这9个水平组合中,A因素各水平下包括了B、C因素的3个水平,虽然搭配方式不同,但B、C皆处于同等地位,当比较A因素不同水平时,B因素不同水平的效应相互抵消,C因素不同水平的效应也相互抵消。所以A因素3个水平间具有综合可比性。同样,B、C因素3个水平间亦具有综合可比性。
正交表的三个基本性质中,正交性是核心,是基础,代表性和综合可比性是正交性的必然结果。 1.4 正交表的类别
1、等水平正交表 各列水平数相同的正交表称为等水平正交表。如L4(23)、L8(27)、L12(211)等各列中的水平为2,称为2水平正交表;L9(34)、L27(313)等各列水平为3,称为3水平正交表。 2、混合水平正交表 各列水平数不完全相同的正交表称为混合水平正交表。如L8(4×24)表中有一列的水平数为4,有4列水平数为2。也就是说该表可以安排一个4水平因素和4个2水平因素。再如L16(44×23),L16(4×212)等都混合水平正交表。 2 正交试验设计的基本程序
对于多因素试验,正交试验设计是简单常用的一种试验设计方法,其设计基本程序如图所示。正交试验设计的基本程序包括试验方案设计及试验结果分析两部分。 2.1 试验方案设计
(1) 明确试验目的,确定试验指标 试验设计前必须明确试验目的,即本
选择合适正交表 何衡量,因素、水平确定 试验指标 选因素、定水平 试验目的与要求 次试验要解决什么问题。试验目的确定后,对试验结果如即需要确定出试验指标。试验指标可为定量指标,也可为定性指标。
列试验方案 试 验 方 案 设 计 流 程
一般为了便于试验结果的分析,定性指标可按相关的标准打分或
模糊数学处理进行数量化,将定性指标定量化。
(2) 选因素、定水平,列因素水平表
根据专业知识、以往的研究结论和经验,从影响试验指标的诸多因素中,通过因果分析筛选出需要考察的试验因素。一般确定试验因素时,应以对试验指标影响大的因素、尚未考察过的因素、尚未完全掌握其规律的因素为先。试验因素选定后,根据所掌握的信息资料和相关知识,确定每个因素的水平,一般以2-4个水平为宜。对主要考察的试验因素,可以多取水平,但不宜过多(≤6),否则试验次数骤增。因素的水平间距,应根据专业知识和已有的资料,尽可能把水平值取在理想区域。
四因素、三水平的试验因素水平表
试 验 因 素 水平 A 1 2 3 (3) 选择合适的正交表
正交表的选择是正交试验设计的首要问题。确定了因素及其水平后,根据因素、水平及需要考察的交互作用的多少来选择合适的正交表。正交表的选择原则是在能够安排下试验因素和交互作用的前提下,
B C D 尽可能选用较小的正交表,以减少试验次数。
一般情况下,试验因素的水平数应等于正交表中的水平数;因
素个数(包括交互作用)应不大于正交表的列数;最低的试验次数(行数)=Σ(每列水平数一1)+l 等 水 平 正 交 表 La(bc)
例:选择一4个3水平因素试验的正交表 可以选用L9(34)或L27(313)
(A)不考察因素间的交互作用,宜选用L9(34)。
试验结果分