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混料实验设计种类与R语言应用

时间:2023-11-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在混料设计中Scheffé于1958开始提出单纯形设计。现以R语言扩增包mixexp中SLD()函数设计一个三因素的单纯形重心设计。图15-4 单纯形重心混料设计3.有上下届约束的混料实验设计在有些混料配比问题中,除了“各组分比例非负,各组分所占比例总和为1”这两个约束条件外,可能还会有上下届约束条件的限制,表现为混料中各组分所占百分比有最小或最大的约束。图15-5 有约束条件的混料实验设计

混料实验设计种类与R语言应用

在混料设计中Scheffé于1958开始提出单纯形设计。设计点以均匀方式(或格点)在L单纯形中排列。对于单纯形重心(中心)和单纯形格子设计,都可以向设计空间的内部空间添加点。这些点提供有关响应曲面内部的信息,从而改进设计空间的覆盖。在本章中主要介绍单纯形重心设计(Simplex Centroid)、单纯形格点设计(Simplex Lattice)等常用的混料设计方法。

1.单纯形格点设计

单纯形格子设计的基本思想:将全部格点集合内的每个点依次选中。格点是由因子数和阶数两个参数给定,集合记为{p,d}。我们以三种混料成分(即三个因子)为例:三因子一阶数的格点集合记作{3,1},就是3个顶点全体;三因子二阶数的格点集合记作{3,2},就是将3条边各二等分,由3个顶点及3条边中点全体组成的集合;三因子三阶数的格点集合记作{3,3},就是将3条边各三等分,过各分点画与另两边平行的直线,由平行线相交而形成的格点(共10个)组成的集合。以此类推,但通常阶数到3为止就足够了。现以R语言扩增包mixexp中SLD()函数设计一个三因素三水平的{3,3}单纯形格点设计。

图15-3 三因素三水平的单纯形格点示意图

单纯形格点混料设计

#超过三因素的设计点图不能使用此函数

2.单纯形重心设计

在p分量d阶的单纯形格点设计中,当组分数d大于2时,某些配方实验的格子点的非零坐标并不相等。这种非对称特性反映到估计的拟合函数的系数时,就会出现某些观察值对回归方程的影响偏大,而另外一些观察值对回归方程的影响偏小。同时单纯形格点设计的实验次数比较多,如{3,3}有10次实验。为了改进这些缺点,Scheffé提出只考虑配方有相等非零坐标的单纯形重心(中心)设计(Simplex Centroid Design)。设计的实验点为p-1维的单纯形重心,实验点的总数目是2p-1。现以R语言扩增包mixexp中SLD()函数设计一个三因素的单纯形重心设计。

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图15-4 单纯形重心混料设计

3.有上下届约束的混料实验设计

在有些混料配比问题中,除了“各组分比例非负,各组分所占比例总和为1”这两个约束条件外,可能还会有上下届约束条件的限制,表现为混料中各组分所占百分比有最小或最大的约束。有约束条件的混料设计可以采用Xvert()函数构建。

●nfac混料成分数量,lc下届约束条件,uc上届约束条件,nlc线性约束数,默认为0。

●ndm边、面重心(中心点),默认为0(不在边面创建重心),1为在边面都创建重心,2为在面创建重心。

●plot默认为TRUE,当成分数为3时会绘制实验点分布图

●pseudo默认为TRUE,绘制约束空间放大图。

图15-5 有约束条件的混料实验设计

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