响应曲面法RSM_DOE.ppt

实验设计II-响应曲面分析、(DesignofExperimentsII )、ResponseSurfaceMethodology、杨宇松试制技术基础部、目录、单元1、响应曲面分析概要单元2、响应曲面分析的设计方法单元3、响应曲面分析方法单元4、应用事例， 掌握课程目标RSM的应用条件掌握RSM的设计方法了解RSM实验设计方法的优缺点采用JMP软件进行RSM实验设计和结果分析，总结了单元响应曲面分析，一， 响应曲面分析概述确定显着影响因素-Screening优化工艺参数-优化公差设计-ToleranceDesign鲁棒性设计-RobustDesign已在实验设计(I )中讨论过，但实验设计的目的是： 一次模型：全因子实验和部分因子实验中构筑的模型是一次模型： 等响应输出(y )与影响因素(x )的关系：无交互时的模型为纯一次模型，纯一次模型为多维空间的纯平面，有交互时为畸变的“平面”，全因子实验和部分因子实验的界限：“线性”模型在实验中可以增加中心点，但是如果增加中心点优化问题是困难的，由于根据曲面法的应用条件，RSM处理模型具有弯曲性，因此通常在实验设计的最后阶段使用RSM的设计是基于中心复合设计(CCD )、RSM模型：二是纯一阶模型确定最快的上升方向，例如某化学反应过程的输出关于温度和压力的调整范围，在进行X1:300-500度X2:10-20MPA全因子实验设计时，X1和X2的范围为X1:320-400度X2:12-16MPA的实验结果，参照文件SAPexample.jmp，模型拟合结果，拟合模型： y=77.572.5x 1 但实验条件下x的取值方式可以进一步改变，作为工程师，如果进一步增加温度和压力，结果必须考虑如何决定X1、X2的变化范围，使y的增加速度最快？ 打开SAP-example文件，选择fit模型，选择模型X1和X2，在EffectAttribute中选择响应曲面，确定最快上升方向和最快上升方向： (1)通过全因子实验或部分因子实验拟合初级模型用于确定最快增长向量(b1，b2，bk )的(3)向量的长度被计算出并向此向量的方向增加一个单元，且如果在Xi方向上分别增加的量表示： Xi方向： m向量的方向上增加的单位数目(步长数目)，则向各个元素的最快递增方向增加的量表示： 打开文件ASCENT-TEMP文件，输入相应的参数后自动计算最快的上升方向，根据最快的上升方向增加步数进行实验，记录实验结果，y下降时可以确定RSM的实验区域。 练习：某生产过程的质量特征值y为拉力(单位KG )，拉力越大要求越好，生产过程中影响拉力的因素为焊接温度X1、预热时间X2和熔化时间X3。 为了研究各要素与y的关系，进行了全要素实验。 实验中各要素的级别，具体的实验结果已经存在于文件EX-1中，因此请根据数据拟合模型决定最快的上升方向。 另外，实验数据是：单元二、响应曲面分析的设计方法、一、响应曲面分析模型、Xs是稳定点(驻点)、RSM模型的正规变换，通过对上述RSM模型进行坐标变换，可称为下列形式：正规形式。存在I都为负极大点，I都为正则存在极小点，I为正则存在鞍点，(1)极大点、(2)极小点、(3)鞍点、二、几个RSM实验的设计方法，1、中心复合设计(CCD )、二要素、三要素、，I都为正则存在极小点，I都为正则存在极小点，I为正则存在鞍点为了满足旋转性，CCD实验的实验要素数、和要素点数、要素点实验数、241.414381.68241625322.3785162、几个中心复合设计、X1，X2、-、-、，CCC设计、CCI设计、 用，1，1/，1，2，Box-Behnken设计：，一些设计的特征分析，三，JMP进行RSM的设计，以下把因子数定为3，显示不同设计的特征。 可以在JMP中选择Tables/DesignExperiment，在SpinningPlot中观察实验点在三维空间中的分布，练习：以3个影响因素为例，分别设计CCD可旋转设计、CCD正交设计、实验区域表面设计、嵌入式设计、BOX-BEHNKEN设计。 应用三维旋转图观察其设计特点。 单元三，响应曲面分析方法，1，实验数据模型拟合的一般步骤：实验数据检验，模型重新拟合，模型预拟合，非有效项目排除，模型诊断，说明模型/验证， 根据选择的实验方法，模型拟合检测模型整体的拟合状况(R2和R2adj )检测模型是否明确(ANOVA )检测模型的各项目是否明确(f检测或t检测) 检测模型中是否存在拟合不良(LackofFit拟合不良检测)根据删除模型的非明显项目计算拟合模型的残差和预测值，进行模型诊断残差正规性检测异方差检测响应独立性检测、模型拟合、 如果打开predictionprofilecontourprofile，解释模型，例如CCDexample-1文件，则可知X1和X2是两个有效要素，全因子实验结果显示存在拟合不良、弯曲性。 实验的目的是使y极小化。 练习：打开RSM-ex1文件。 从实验数据表判定实验的类型，如果目标是极大化y，则将该问题诊断为模型拟合。 单元4，应用实例，1，RSM在产品设计中的应用，打开RSMcase-1，如何确定三个元件的电容值为Y7。 2、RSM在橡胶制品配方设计中的应用要求某橡胶公司生产轮胎时橡胶硬度在5862MPa之间。 胶料硬度过低，产品机械强度不足，硬度过高，产品容易变脆。 而且该公司希望胶料硬度基本稳定，变化幅度在1MPa以下，产品具有稳定的性能。 根据多年的生产经验，影响橡胶硬度的主要因素是硫化剂1、硫化剂2和促进剂，该公司调整了以上3种添加剂的使用量，使橡胶硬度在5862MPa之间。 上述三种材料中，催化剂的成本较高。 实验设计的目的是提高质量，同时降低成本。 实验数据为文件RSMcase-2.jmp，练习：某工程师希望通过RSM-DOE确定最佳生产条件，该过程有反应温度(X1 )和反应时间(X2 )两个控制因素。 目前生产条件为155F和35Min。 工程师选定的实验区间温度为150-160F的时间为30-40Min。 实验的输出为