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第1章 实验设计的基本概念 1

1.1 概述 1

1.1.1 定义 1

1.1.2 实验设计的历史进程 3

1.1.3 实验设计的现代特征 4

1.1.4 实验设计的宗旨 5

1.2 实验设计与科学发展的关系 6

1.2.1 实验设计在科技发展中的地位 6

1.2.2 数学方法在实验设计中的应用 7

1.3 实验过程中的误差 7

1.3.1 实验误差的分类 8

1.3.2 随机误差的特征 11

1.3.3 观测数据的修约 15

1.4 实验设计的基本原则 21

1.4.1 因素实验的基本概念 21

1.4.2 实验设计的基本原则 22

1.4.3 常用的实验分析工具 25

第2章 因素实验和方差分析 28

2.1 水平取值的优化方法 28

2.1.1 黄金分割法 28

2.1.2 分数法 30

2.1.3 等距取值法 31

2.1.4 爬山法 31

2.1.5 对开法 32

2.1.6 从好点出发法 33

2.1.7 平行线法 34

2.1.8 双因素爬山法 34

2.2 单因素实验设计 35

2.2.1 单因素实验方法 35

2.2.2 单因素实验数据模型 36

2.2.3 单因素实验的方差分析 40

2.2.4 显著性检验 42

2.3 双因素实验设计 45

2.3.1 双因素实验方法 45

2.3.2 双因素实验数据模型 46

2.3.3 不重复实验的方差分析 47

2.4 双因素的重复实验 50

2.4.1 双因素实验的交互效应 50

2.4.2 重复实验的方差分析 52

2.5 双因素的随机区组实验设计 53

2.5.1 随机区组实验步骤 54

2.5.2 随机区组实验的数据结构 54

2.5.3 区组实验数据的方差分析 55

第3章 回归分析 56

3.1 一元线性回归 56

3.1.1 一元线性回归模型 57

3.1.2 回归系数的估计 57

3.1.3 相关分析 58

3.1.4 显著性检验 59

3.1.5 预报与控制 61

3.2 一元非线性回归 65

3.2.1 函数线性化方法 65

3.2.2 非线性回归 66

3.2.3 失拟误差与显著性检验 68

3.3 多元线性回归 69

3.3.1 多元线性模型 69

3.3.2 回归系数的最小二乘估计 70

3.3.3 多元线性回归的检验 71

3.4 多项式回归分析 74

3.4.1 多项式的一般形式 74

3.4.2 等距取值的正交多项式 74

第4章 正交实验设计与均匀设计 76

4.1 正交表的构造 76

4.1.1 拉丁方与正交表 76

4.1.2 正交实验的特点 79

4.1.3 正交表的构造方法 81

4.2 正交实验的方差分析 85

4.2.1 数据模型与方差分解 85

4.2.2 正交实验设计步骤 87

4.2.3 重复实验的统计分析 92

4.3 多因素的交互作用 94

4.3.1 表头设计 94

4.3.2 交互作用实验的统计分析 95

4.4 不等水平的正交实验 98

4.4.1 混合水平的实验设计 98

4.4.2 拟水平与拟因子实验设计 101

4.4.3 组合因子法 102

4.5 均匀设计 102

4.5.1 均匀设计的基本原理 103

4.5.2 均匀设计实验的基本方法 106

4.5.3 混合水平的均匀实验设计 107

4.5.4 均匀设计的具体应用 108

第5章 稳健性设计 112

5.1 引言 112

5.2 质量工程原理 113

5.2.1 基本概念 113

5.2.2 质量损失函数 115

5.2.3 平均质量损失 118

5.2.4 利用非线性减少质量损失 119

5.3 产品的三阶段设计 120

5.3.1 综述 120

5.3.2 参数设计 121

5.3.3 容差设计 122

5.4 信噪比及其应用 124

5.4.1 噪声灵敏度的估算 125

5.4.2 静力学问题的信噪比 126

5.4.3 动力学问题的信噪比 128

5.4.4 信噪比在寻求最优工艺条件问题中的应用 131

5.5 稳健设计步骤 133

5.5.1 综述 133

5.5.2 多晶硅沉淀过程及其作用的稳健设计实例 134

5.5.3 噪声因子和实验条件 135

5.5.4 质量特征数和目标函数 136

5.5.5 控制因子和水平 137

5.5.6 正交实验 138

5.5.7 数据分析 142

5.5.8 核实实验 147

第6章 可靠性设计 148

6.1 可靠性概念 148

6.2 可靠度的计算 150

6.2.1 串联方式 151

6.2.2 并联方式 151

6.2.3 串—并联方式 153

6.2.4 表决系统和贮备系统 155

6.3 可靠度函数与故障率 156

6.3.1 故障率计算实例 156

6.3.2 可靠度函数与故障率的精确定义 159

6.3.3 几个重要分布的可靠度函数和故障率 160

6.3.4 指数分布故障率的计算 164

6.4 可靠度设计 166

6.4.1 一般概念 166

6.4.2 元件可靠度的分配 167

6.4.3 可修复系统平均故障间隔的计算 169

6.4.4 元器件的选用 172

6.4.5 元器件的正确使用 172

6.4.6 固有可靠度的设计 173

6.4.7 可靠性工程简述 174

参考文献 178