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附件1Design+Expert交流软件.ppt

1、2012-5-31,应用简介,张红敏,Design Expert,响应曲面设计,Content,响应曲面设计概述,Design Expert软件操作,Design Expert实验设计,文献中的应用,1. 响应曲面概述,1.1 产生背景/优势,图形化 更直观,1.2 响应曲面法的概念,响应曲面设计方法(Response Surface Methodology,RSM)是利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据,采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系,通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数,解决多变量问题的一种统计方法。,1. 响应曲面概述,1.2 响应曲面法的概念,设变量y与

2、x1, , xp有关系,设为Ey=f(x1, xp) 如果变量只有两个即x1,x2 ,那么 Ey=f(x1, x2)图形如下:,如果已知Ey=f(x1, xp)的关系,那么Ey与x1, , xp的关系就全面掌握了。,1. 响应曲面概述,1.3 响应曲面模型,Ey=f(x1, xp)是未知的,需要试验,也就是用有限次的试验得到的实验数据来拟合Ey=f(x1, xp) 。,常用的模型为Ey=f(x1, xp)a+bx1+ cxp+dx12+ +exp2+fx1x2+ +gxp-1xp.,1.4 适用范围,确信或怀疑因素对指标存在非线性影响; 因素个数2-7个,一般不超过4个; 所有因素均为计量值数

3、据; 试验区域已接近最优区域。,1. 响应曲面概述,2. Design Expert实验设计,Design-Expert是全球顶尖级的实验设计软件。在已经发表的有关响应曲面(RSM)优化试验的论文中, Design-Expert是最广泛使用的软件。,PlackettBurman (PB)、Central Composite Design (CCD) 、Box-Behnken Design(BBD)是最常用的实验设计方法。,众多因素中最主要 的几个影响因素,1.在因素相同时,试验次数少; 2.没有将所有试验因素同时安排为高水平的试验组合, 对某些有安全要求或特别需求的试验尤为适用; 3.具有近似

4、旋转性,没有序贯性。,2. Design Expert实验设计,以三因素x1,x2,x3为例, x1,x2,x3都有范围。,选择哪些点才能更客观地 反映实际呢?,上水平,下水平,零水平,标准差,标准化,(减平均数后除以标准差),2. Design Expert实验设计,中心复合设计(CCD),中心复合设计由以下3类点构成,立方体点:各点坐标皆为-1或1,共2p=8个,中心点:各点的各维坐标均为0,可根据情况添加,轴点:除一个自变量坐标为A外,其余坐标皆为0。共有2p=6个,确定因素及水平,因素数一般不超过4个,因素均为计量数据; 创建“中心复合”或“Box-Behnken”设计; 确定试验运行

5、顺序(Display Design); 进行试验并收集数据; 分析试验数据; 优化因素的设置水平。,一般步骤,3 软件操作,3. 软件操作,3.1 软件使用数据输入,选择需要的设计类型,考察的因素数,默认值为0,因素名称,考察因素的单位,因素的高低值,变量名称,响应值个数,变量单位,3.2 软件使用分析响应曲面设计的一般步骤,拟合选定模型; 分析模型的有效性:p值、失拟分析、残差图等; 如果模型需要改进,重复1-3步; 对选定模型分析解释:等高线图、曲面图; 求解最佳点的因素水平及最佳值; 进行验证试验。,选择Analysis 下的响应值,选择二次多项式回归方程,选择逐步回归方法,残差,失拟项

6、,纯误差,方程的显著性检验,系数显著性检验及回归方程,p值中,如果p 0.05的项对y影响显著, p 0.01的项对y的影响极显著,失拟项越小越好,对应的p值越大越好,残差的正态概率分布,应在一条直线上,Residuals vs Predicted,应无规律,尽量在一条直线上,等高线,选中文字点击右键 修改坐标轴名称,File下的Export Graph file,投稿常用的tif格式,最终的图的效果,先选择变量的范围,确定响应值(因变量)的目标(最大值、最小值、范围值、目标值) 此实例中,是优化四个因素使响应值最大,选择Maximize,本例中,低值选默认,高值取足够大,不易达到的值,4. 在文献中的实际应用,帮助找到预测变量与响应值之间的函数关系,给出预测值与响应值的关系的图形,分析预测值与实验测定值之间的关系,什么时候用怎么用用的时候注意什么问题,内容回顾:,确信或怀疑因素对指标存在非线性影响; 因素个数一般不超过4个; 所有因素均为计量值数据; 试验区域已接近最优区域。,谢谢大家!,

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