正交试验设计考核试题及规范答案

正交试验设计考核试题及规范答案

一、单选题（每题1分，共10分）

1.正交试验设计主要用于（）（1分）A.全面试验B.部分试验C.随机试验D.模拟试验【答案】B【解析】正交试验设计是一种高效试验方法，通过正交表选择部分试验点，以最少的试验次数获得最优结果

2.在正交试验中，正交表记作L93^4，其中9表示（）（1分）A.试验次数B.因素水平C.因素数量D.自由度【答案】A【解析】L93^4表示有9次试验，每个因素有3个水平，最多可安排4个因素

3.正交试验设计的核心工具是（）（1分）A.方差分析B.正交表C.回归分析D.实验设计图【答案】B【解析】正交表是正交试验设计的核心工具，用于合理安排试验组合

4.当因素水平数为2时，最简单的正交表是（）（1分）A.L42^3B.L82^4C.L162^5D.L22^1【答案】A【解析】L42^3表示4次试验，3个因素，每个因素2个水平

5.在正交试验中，因素的主次排列通常通过（）（1分）A.极差分析B.方差分析C.回归分析D.主成分分析【答案】A【解析】极差分析用于确定因素的主次顺序

6.正交试验设计的目的是（）（1分）A.减少试验次数B.提高试验效率C.优化工艺参数D.以上都是【答案】D【解析】正交试验设计旨在减少试验次数、提高效率并优化工艺参数

7.当因素水平数不等于2时，应选择（）（1分）A.混合水平正交表B.标准水平正交表C.任意正交表D.以上都不是【答案】A【解析】当因素水平数不等于2时，应选择混合水平正交表

8.正交试验中，水平数相同的正交表称为（）（1分）A.等水平正交表B.混合水平正交表C.不等水平正交表D.以上都不是【答案】A【解析】水平数相同的正交表称为等水平正交表

9.正交试验设计的方差分析中，自由度通常分为（）（1分）A.处理自由度B.误差自由度C.总自由度D.以上都是【答案】D【解析】方差分析中包括处理自由度、误差自由度和总自由度

10.正交试验设计适用于（）（1分）A.多因素试验B.单因素试验C.定性试验D.定量试验【答案】A【解析】正交试验设计适用于多因素试验，能有效处理多个因素及其交互作用

二、多选题（每题2分，共10分）

1.正交试验设计的优点包括（）（2分）A.试验次数少B.效率高C.结果可靠D.操作简单E.适用范围广【答案】A、B、C、E【解析】正交试验设计试验次数少、效率高、结果可靠且适用范围广

2.正交表L164^5表示（）（2分）A.16次试验B.5个因素C.每个因素4个水平D.交互作用E.自由度【答案】A、B、C【解析】L164^5表示16次试验，5个因素，每个因素4个水平

3.正交试验设计中，因素的主次排列方法有（）（2分）A.极差分析B.方差分析C.回归分析D.主成分分析E.敏感性分析【答案】A、B【解析】因素的主次排列方法包括极差分析和方差分析

4.正交试验设计中，正交表的选择依据包括（）（2分）A.因素数量B.因素水平C.试验次数D.交互作用E.专业要求【答案】A、B、D【解析】正交表的选择依据包括因素数量、因素水平和交互作用

5.正交试验设计的方差分析步骤包括（）（2分）A.计算总平方和B.计算处理平方和C.计算误差平方和D.计算F值E.判断显著性【答案】A、B、C、D、E【解析】方差分析步骤包括计算总平方和、处理平方和、误差平方和、F值及判断显著性

三、填空题（每题2分，共8分）

1.正交试验设计通过______合理安排试验组合，以最少的试验次数获得最优结果（2分）【答案】正交表

2.在正交试验中，因素的主次排列通常通过______确定（2分）【答案】极差分析

3.当因素水平数不等于2时，应选择______正交表（2分）【答案】混合水平

4.正交试验设计的方差分析中，自由度通常分为______、______和______（2分）【答案】处理自由度、误差自由度、总自由度

四、判断题（每题1分，共5分）

1.正交试验设计适用于单因素试验（）（1分）【答案】（×）【解析】正交试验设计适用于多因素试验，能有效处理多个因素及其交互作用

2.正交表L84^4表示8次试验，4个因素，每个因素4个水平（）（1分）【答案】（√）【解析】L84^4表示8次试验，4个因素，每个因素4个水平

3.正交试验设计中，因素的主次排列只能通过方差分析确定（）（1分）【答案】（×）【解析】因素的主次排列可以通过极差分析和方差分析确定

4.正交试验设计的目的是减少试验次数和优化工艺参数（）（1分）【答案】（√）【解析】正交试验设计的目的是减少试验次数和优化工艺参数

5.正交试验设计的方差分析中，自由度通常分为处理自由度、误差自由度和总自由度（）（1分）【答案】（√）【解析】方差分析中包括处理自由度、误差自由度和总自由度

五、简答题（每题3分，共6分）

1.简述正交试验设计的优缺点（3分）【答案】优点

（1）试验次数少，效率高；

（2）结果可靠，适用范围广；

（3）能有效处理多个因素及其交互作用缺点

（1）对于复杂系统，可能需要较多正交表组合；

（2）对于某些因素水平，可能无法完全覆盖最优组合

2.简述正交试验设计的基本步骤（3分）【答案】

（1）确定试验目的和因素水平；

（2）选择合适的正交表；

（3）安排试验并记录结果；

（4）进行极差分析或方差分析；

（5）确定最优工艺参数组合

六、分析题（每题5分，共10分）

1.某化工工艺试验中，有4个因素A、B、C、D，每个因素有3个水平，如何选择正交表并安排试验？（5分）【答案】选择正交表L93^4，试验安排如下|因素|A|B|C|D||------|---|---|---|---||试验1|1|1|1|1||试验2|1|2|2|2||试验3|1|3|3|3||试验4|2|1|2|3||试验5|2|2|3|1||试验6|2|3|1|2||试验7|3|1|3|2||试验8|3|2|1|3||试验9|3|3|2|1|

2.某材料试验中，有3个因素A、B、C，A有2个水平，B和C有3个水平，如何选择正交表并安排试验？（5分）【答案】选择混合水平正交表L82^43^3，试验安排如下|因素|A|B|C||------|---|---|---||试验1|1|1|1||试验2|1|2|2||试验3|1|3|3||试验4|2|1|2||试验5|2|2|3||试验6|2|3|1||试验7|1|1|3||试验8|2|1|1|

七、综合应用题（每题10分，共20分）

1.某食品工艺试验中，有4个因素A、B、C、D，每个因素有3个水平，通过正交试验得到以下结果（极差R值）A=

2.5，B=

1.8，C=

2.0，D=

1.5请分析因素主次顺序并提出优化建议（10分）【答案】因素主次顺序ACBD优化建议

（1）优先调整因素A，寻找最优水平；

（2）次调整因素C，进一步优化结果；

（3）因素B和D影响较小，可适当调整或保持现状

2.某机械加工工艺试验中，有3个因素A、B、C，A有2个水平，B和C有3个水平，通过正交试验得到以下结果（方差分析F值）A=

5.2，B=

3.8，C=

2.1请分析因素主次顺序并提出优化建议（10分）【答案】因素主次顺序ABC优化建议

（1）优先调整因素A，寻找最优水平；

（2）次调整因素B，进一步优化结果；

（3）因素C影响较小，可适当调整或保持现状---标准答案

一、单选题

1.B

2.A

3.B

4.A

5.A

6.D

7.A

8.A

9.D

10.A

二、多选题

1.A、B、C、E

2.A、B、C

3.A、B

4.A、B、D

5.A、B、C、D、E

三、填空题

1.正交表

2.极差分析

3.混合水平

4.处理自由度、误差自由度、总自由度

四、判断题

1.（×）

2.（√）

3.（×）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.优点试验次数少，效率高；结果可靠，适用范围广；能有效处理多个因素及其交互作用缺点对于复杂系统，可能需要较多正交表组合；对于某些因素水平，可能无法完全覆盖最优组合

2.基本步骤确定试验目的和因素水平；选择合适的正交表；安排试验并记录结果；进行极差分析或方差分析；确定最优工艺参数组合

六、分析题

1.选择正交表L93^4，试验安排如上表所示

2.选择混合水平正交表L82^43^3，试验安排如上表所示

七、综合应用题

1.因素主次顺序ACBD优化建议优先调整因素A，寻找最优水平；次调整因素C，进一步优化结果；因素B和D影响较小，可适当调整或保持现状

2.因素主次顺序ABC优化建议优先调整因素A，寻找最优水平；次调整因素B，进一步优化结果；因素C影响较小，可适当调整或保持现状。