和开发潜力。与此同时,响应面法适合在以下几种情况下使用:首先,已知多个因素 参数设定要取得响应值的最佳结果;其次,需要新的设计方案使得对应产品质量结果 一定能获得提高;再次,需要明确获得因素和水平的显性关系方程;最后,不确定性 显著时,若在 DOE 设计实验中发现有曲率系列化实验-中央复合设计[6]。
响应面分析法的二级模型设计方案有以下三类:一是 3K 全因子实验,二是中心组 合(复合)设计(CCD),三是 Box-Behnken 设计(BBD)。在这三类中,3K 全因子实验 是指 K 个因素,每个因素使用三次,该设计方案优点是能够全面估算主效果(线性的和 二次的)和交互作用,其缺点是实验次数过多,操作麻烦不够简洁。中心复合设计实验 是在二水平全因子和分部试验设计的基础上,对非线性关系进行改良的一种实验设计 方法。就本质而言,该实验是对二水平全因子实验理念的拓展。主要改变点是在二水 平全因子实验过程中增加一个水平。通过对的实验增加一个设计点,通过这样来评估 评价指标(输出因素)和响应间的非线性关系。中心复合设计实验面对在需要测试对 因素的非线性响的实验中经常用到。中心复合设计至今依然是响应面法三大分析方案 中最常用最经典的设计方法,目前国际上同时也对大 D-优化设计、贝叶斯设计、稳健 设计有了很大的重视程度。在实际生活中,响应面法依旧是大量应用于多因素多水平 优化匹配,研究人员应该进一步更加深入的研究多目标优化匹配的问题。有研究表明, 响应面法应用领域越来越广泛尤其以食品化工,工程生物这类方面。最有影响力的和 最实用的方面是在生物和化工领域。
2。2 RSM 在化学工业和生物学中的应用
早在二十世纪七十年代 Hill 以及 Hunter 两位学者的研究成果详尽介绍早期响 应面法在化工方面的应用实效。因为响应面法的优点使得响应面法在各大领域均得到 广泛应用,而在化工和生物领域里面更属于常见设计方案。在这两个领域中,响应面 法最早用来分析统计以获取最佳优化设计。在当代科学研究中,响应面法在化工体系 的研究中仍占据重要地位。响应面法常常用于确定各种化学品的剂量和相关反应条件 的控制,使得反应结果取得预期期望或者最优响应。比如说,在温度、PH 值、时间三 大因素影响下,探讨对含糖量工艺样板的影响,从而获取最优响应值,做出对应设计 方案。生物学领域也存在大规模使用响应面法,其常应用于研究样本内部各化学反应 成分所占比例与对应生物学内容的联系,从而找到生物内化学反应的最佳实验条件。 至今,响应面依旧大规模应用在生物学的各个方面。比如:通过响应面法对畜牧营养
学进行研究,通过响应面法改进固态发酵生产生物农药盾壳霉,再比如,响应面法甚 至能应用在医学方面(比如癌症研究等)。
2。3 RSM 在工程学中的应用
工程学领域内响应面法也大规模运用,对比国际上的研究结果我们可以知道,响 应面法常常应用于高压共轨柴油机燃烧系统电控喷油参数优化、柴油机外部结构优化 设计等。也广泛应用于不确定参数优化和结构模拟。当前,随着响应面法理论的日益 完善,以及高性能计算机的更新换代,工程力学领域愈加重视响应面法的研究,各种工 程问题都能通过响应面法获得处理。在上述情况外, 可靠性分析,优化方案,过程控 制,动力学研究等方面都广泛应用了响应面分析法。
2。3。1 RSM 在车辆动力学中的应用
响应面法能应用于车辆动力学中,但就目前而言可参考交流的案例非常缺乏,属 于起步阶段,仅仅完成了一些入门级的摸索。研究与车辆动力学的相关软件 ADAMS 中, 内置了响应面法的压缩文件。部分车辆动力学研究人员尝试在赛车动力学仿真中使用 响应面法,通过响应面法优化设计内外结构。当然,这类项目都只是初级阶段,缺乏 研究探索的深度和广度,国际上普遍认为这类尝试需要进一步的研究和摸索。当前国 内有部分研究人员通过 RSM 对 200KMH/H 转向架阻尼器的参数进行优化设计,同样仍 然处于缺乏深度的初级阶段[7]。在车辆的轻量化设计研究中,因为它是一个十分经典 的约束优化研究,汽车的碰撞安全性、振动与噪声、刚度、疲劳等性这些都要达到安 全要求。拿车辆的正面碰撞为研究对象,它是用改良过的响应面法,同时保证车辆整 体的承受撞击的能力不改变的情况下,对汽车的整体进行重量的减低,进行轻量化处 理。同时,车辆动力学和响应面法的结合可以说具有巨大的潜力,换句话说,响应面 法应用在车辆动力学上能打开新的局面,对这类研究进行深入的研究和摸索能够带来 巨大的价值。 论文网 响应面的柴油机电控喷油参数优化研究ESC第二工况(4):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_94018.html