响应面试验设计与分析报告
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响应面优化实验实验步骤1.输入三因素及其水平,设计响应面实验。
2、应变量3.输入实验数据4.试验方案形成5.实验数据分析利用系统软件SAS8、0对表5实验数据进行二次多项回归拟合,通过RESEG(响应面回归)过程进行数据分析,建立二次响应面回归模型,并寻求最优相应因子水平,得到回归方程:Y=2、136667+0、44625X1+0、045X2-0、01375X3-0、44583X12-0、13833X22-0、09083X32-0、1175X1X2+0、015X1X3-0、0725X2X3模型得F检验值在α=0、05时远大于F(9,5)=4、77,说明方程有很高得显著性。
R2=0、9973,表明方程模型与实验数据有99、73%得符合度,调整后得R2adj=0、9925,表明方程模型有很高得可信度。
6.正态分布图7.Residuals vs Predicted图8.Predicted vs Actual 图9.实验实际值与方程预测值10.等高线图11.三维相应曲面图ABACBC在获得非线性回归模型与响应面之后,为了求得培养基最佳浓度,对所得得回归拟与方程分别对各自得变量求一阶偏导数,并令其为得到三元一次方程组,求解此方程组可以得到最大多糖量时得最佳条件: X1=0、5066(2、2533%) ,X2=-0、0488(0、9756%) , X3=0、0144(0、0993%),Y=2、2487g/L。
所以产多糖最高时得培养基组成为:葡萄糖2、2533%,鱼粉0、9756%,VB1 0、003%,NaCl0、8%,MgSO4·7H2O0、1%,FeSO4·7H 2O 0、04%,KH2PO4 0、0993%,初始pH值5、5。
12、用RSM预测最优值根据最优培养基配方对模型进行验证,香菇菌丝体产粗多糖为2、33g/L,实际值与预测值得误差为+3、61%。
初始培养基条件下总多糖产量为0、80g/L,优化后提高了1、91倍。
DesignExpert响应⾯法实验设计与案例分析⾷品科学研究中实验设计的案例分析—响应⾯法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的⼯艺研究摘要:选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素:超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波⽔浴温度(X3)和酶解时间(X4),进⾏四因素三⽔平的响应⾯分析试验,经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波⽔浴温度55.05℃、酶解时间2.24h,在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。
与参考⽂献SAS软件处理的结果中⽐较差异很⼩。
关键字: Design-Expert 响应⾯分析1.⽐较分析表⼀响应⾯试验设计⽔平因素-1 0 1 超声波处理时间X1(min) 20 30 40超声波功率X2(W) 132 176 220超声波⽔浴温度X3(℃) 50 55 60 酶解时间X4(h) 1 2 3 2.Design-Expert响应⾯分析分析试验设计包括:⽅差分析、拟合⼆次回归⽅程、残差图等数据点分布图、⼆次项的等⾼线和响应⾯图。
优化四个因素(超声波处理时间、超声波功率、超声波⽔浴温度、酶解时间)使响应值最⼤,最终得到最⼤响应值和相应四个因素的值。
利⽤Design-Expert软件可以与⽂献SAS软件⽐较,结果可以得到最优,通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
2.1 数据的输⼊图 1 2.2 Box-Behnken响应⾯试验设计与结果图 2 2.3 选择模型图 32.4 ⽅差分析图 4在本例中,模型显著性检验p<0.05,表明该模型具有统计学意义。
由图4知其⾃变量⼀次项A,B,D,⼆次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。
失拟项⽤来表⽰所⽤模型与实验拟合的程度,即⼆者差异的程度。
本例P值为0.0861>0.05,对模型是有利的,⽆失拟因素存在,因此可⽤该回归⽅程代替试验真实点对实验结果进⾏分析。
响应面分析在多因素数量处理试验的分析中,可以分析试验指标(依变量)与多个试验因素(自变量)间的回归关系,这种回归可能是曲线或曲面的关系,因而称为响应面分析。
例如农作物产量与N 、P 、K 的施肥量有关,可以通过回归分析建立产量与施肥要素间的回归关系,从而求得最佳施肥配方。
在回归分析中,观察值y 可以表述为:ε+=),,,(l x x x f y 21其中),,,(l x x x f 21是自变量l x x x ,,, 21的函数,ε是误差项。
在响应面分析中,首先要得到回归方程),,,(l x x x f y 21ˆ=,然后通过对自变量l x x x ,,, 21的合理取值,求得使),,,(l x x x f y 21ˆ=最优的值,这就是响应面分析的目的。
[例13.15] 有一个大麦氮磷肥配比试验,施氮肥量为每亩尿素0,3,6,9,12,15,18kg 7个水平,施磷肥量为每亩过磷酸钙0,7,14,21,28,35,42kg 7个水平,共49个处理组合,试验结果列于表13.66,试作产量对于氮、磷施肥量的响应面分析。
18 0 270.3 9 0274.79 42 278 0 42 88.7 9 21 336.3 921 336.318 42 281.2 18 21 382.2 0 086.90 21 162.5表13.66 大麦氮磷肥配比试验结果 磷 肥 氮 肥 0 3 6 9 12 15 18 0 86.9 162.5 216.4 274.7 274.3 301.4 270.3 7 110.4 204.4 276.7 342.8 343.4 368.4 335.1 14 134.3 238.9 295.9 363.3 361.7 345.4 351.5 21 162.5 275.1 325.3 336.3 381.0 362.4 382.2 28 158.2 237.9 320.5 353.7 369.5 388.2 355.3 35 144.3 204.5 286.9 322.5 345.9 344.6 353.5 4288.7192.5219.9278.0319.1290.5281.2对于表13.66的数据可以采用二元二次多项式拟合,那么产量可表示为:ijj i j i j i ij P b N b P N b P b N b b y ε++++++=25243210其中N i 、P j 、εij 分别表示N 、P 施用量和误差,按此模型的方差分析见表13.67。
学校食品科学研究中实验设计的案例分析—响应面法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的工艺研究摘要:选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素:超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波水浴温度(X3)和酶解时间(X4),进行四因素三水平的响应面分析试验,经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波水浴温度55.05℃、酶解时间2.24h,在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。
与参考文献SAS软件处理的结果中比较差异很小。
关键字:Design-Expert 响应面分析1.比较分析表一响应面试验设计因素水平-1 0 1超声波处理时间X1(min) 20 30 40超声波功率X2(W) 132 176 220超声波水浴温度X3(℃) 50 55 60酶解时间X4(h) 1 2 32.Design-Expert响应面分析分析试验设计包括:方差分析、拟合二次回归方程、残差图等数据点分布图、二次项的等高线和响应面图。
优化四个因素(超声波处理时间、超声波功率、超声波水浴温度、酶解时间)使响应值最大,最终得到最大响应值和相应四个因素的值。
利用Design-Expert软件可以与文献SAS软件比较,结果可以得到最优,通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
2.1 数据的输入图 1 2.2 Box-Behnken响应面试验设计与结果图 22.3 选择模型图 3 2.4 方差分析图 4在本例中,模型显著性检验p<0.05,表明该模型具有统计学意义。
由图4知其自变量一次项A,B,D,二次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。
失拟项用来表示所用模型与实验拟合的程度,即二者差异的程度。
本例P值为0.0861>0.05,对模型是有利的,无失拟因素存在,因此可用该回归方程代替试验真实点对实验结果进行分析。
图 5由图5可知:校正决定系数R2(adj)(0.9788>0.80)和变异系数(CV)为0.51%,说明该模型只有2.12%的变异,能由该模型解释。
DesignExpert响应⾯分析实验设计案例分析和CCD设计详细教程⾷品科学研究中实验设计的案例分析—响应⾯法优化超声波辅助酶法制备燕麦ACE抑制肽的⼯艺研究摘要:选择对ACE 抑制率有显著影响的四个因素:超声波处理时间(X1)、超声波功率(X2)、超声波⽔浴温度(X3)和酶解时间(X4),进⾏四因素三⽔平的响应⾯分析试验,经过Design-Expert优化得到最优条件为超声波处理时间28.42min、超声波功率190.04W、超声波⽔浴温度55.05℃、酶解时间2.24h,在此条件下燕麦ACE 抑制肽的抑制率87.36%。
与参考⽂献SAS软件处理的结果中⽐较差异很⼩。
关键字:Design-Expert 响应⾯分析1.⽐较分析表⼀响应⾯试验设计因素⽔平-1 0 1超声波处理时间X1(min) 20 30 40超声波功率X2(W) 132 176 220超声波⽔浴温度X3(℃) 50 55 60酶解时间X4(h)2.Design-Expert响应⾯分析分析试验设计包括:⽅差分析、拟合⼆次回归⽅程、残差图等数据点分布图、⼆次项的等⾼线和响应⾯图。
优化四个因素(超声波处理时间、超声波功率、超声波⽔浴温度、酶解时间)使响应值最⼤,最终得到最⼤响应值和相应四个因素的值。
利⽤Design-Expert软件可以与⽂献SAS软件⽐较,结果可以得到最优,通过上述步骤分析可以判断分析结果的可靠性。
2.1 数据的输⼊2.2 Box-Behnken响应⾯试验设计与结果2.3 选择模型2.4 ⽅差分析在本例中,模型显著性检验p<0.05,表明该模型具有统计学意义。
由图4知其⾃变量⼀次项A,B,D,⼆次项AC,A2,B2,C2,D2显著(p<0.05)。
失拟项⽤来表⽰所⽤模型与实验拟合的程度,即⼆者差异的程度。
本例P值为0.0861>0.05,对模型是有利的,⽆失拟因素存在,因此可⽤该回归⽅程代替试验真实点对实验结果进⾏分析。
响应面实验设计实例简介响应面实验设计是一种统计试验设计方法,用于优化和改进多变量系统的性能。
通过系统地探索自变量的不同取值组合,响应面实验设计可以确定最佳的自变量取值,以最大程度地提高系统的性能。
在本文档中,我们将介绍一个响应面实验设计的实例,以展示该方法的应用和效果。
实例背景假设我们是一家生产食品的公司,我们的生产线上有多个工艺参数,包括温度、压力和时间等。
我们希望通过优化这些参数,提高我们产品的质量。
为了实现这个目标,我们决定使用响应面实验设计来找到最佳的工艺参数组合。
设计过程步骤1:确定响应变量首先,我们需要确定一个响应变量来评估我们系统的性能。
在这个实例中,我们选择产品的口感评分作为响应变量,因为我们认为口感是评估产品质量的重要指标。
步骤2:选择自变量接下来,我们需要选择用于优化的自变量。
在这个实例中,我们选择温度、压力和时间作为自变量,因为它们是生产线上的关键工艺参数。
步骤3:确定因子水平对于每个自变量,我们需要确定几个不同的因子水平。
因子水平表示自变量的取值范围。
在这个实例中,我们选择了3个因子水平来测试每个自变量。
因此,总共有3个因子水平的温度、压力和时间。
步骤4:设计实验在这个实例中,我们采用了Box-Behnken设计,这是一种常用的响应面实验设计方法。
Box-Behnken设计是一种中心组合设计,它通过在因子水平的内部和边界上选择试验点,来确定一系列试验点的组合。
该设计方法的特点是需要较少的试验点数,同时可以获得响应变量在因子水平区域内的变化情况。
步骤5:进行实验根据设计,我们进行了一系列实验,记录了每个实验点的温度、压力、时间和口感评分。
这些数据将用于建立响应面模型。
步骤6:建立响应面模型使用实验数据,我们可以建立一个响应面模型。
响应面模型是一个数学模型,可以预测响应变量在不同自变量取值下的值。
在这个实例中,我们选择了二阶多项式模型来描述响应变量(口感评分)与温度、压力和时间之间的关系。
响应面试验方法响应面试验方法:带你轻松玩转科学实验嗨,亲爱的小伙伴们!今天我要和你们分享一个超级厉害的科学实验方法——响应面试验方法。
这可是个能让你的实验变得超级有趣又高效的秘籍哦!咱们先来搞清楚啥是响应面试验方法。
简单来说,就像是你要找到一个宝藏,但是这个宝藏的位置不是那么容易确定,响应面试验方法就是帮你在一大片区域里快速缩小范围,找到最有可能藏着宝藏的那个点。
那怎么开始呢?第一步,确定因素和水平。
这就好比你要出门旅游,得先决定去哪个城市,待几天。
比如说你要研究做蛋糕时糖、面粉和鸡蛋的用量对蛋糕口感的影响,那糖、面粉、鸡蛋就是你的因素,而你准备尝试的不同用量就是水平。
我跟你们说,我之前有次做这个,把糖的水平设得太高了,结果做出来的蛋糕甜得能把人齁死,我朋友吃了一口,那表情,就像是被蜜蜂蜇了舌头一样,哈哈哈!第二步,设计实验。
这一步就像是搭积木,你得把各种因素和水平组合好。
常用的有中心组合设计、Box-Behnken 设计等等。
别被这些名字吓到,其实就是给你的实验排个“阵容”。
我有一次设计实验的时候,脑子一抽,把顺序弄乱了,结果做实验的时候那叫一个混乱,感觉自己就像个没头的苍蝇到处乱撞。
第三步,进行实验并收集数据。
这时候可别偷懒,认认真真地按照设计好的方案做实验,把每一次的结果都像宝贝一样记录下来。
第四步,建立模型和分析数据。
这一步就像是给你的实验结果“算总账”,看看哪个因素最重要,它们之间是怎么相互影响的。
我记得我第一次分析数据的时候,看着那些密密麻麻的数字和图表,头都大了,感觉自己像是掉进了数字的迷宫里。
第五步,验证模型。
用新的实验来验证你建立的模型准不准,要是不准,那就得重新回去调整啦。
最后,根据分析结果找到最优的条件。
这就是你最终找到的“宝藏”啦,比如说做蛋糕的最佳配方。
小伙伴们,响应面试验方法其实没有那么难,只要咱们一步一步来,细心点儿,耐心点儿,肯定能玩转它!加油哦,相信你们都能成为实验小能手!好啦,今天的分享就到这里啦,快去试试这个神奇的方法吧!。