农业工程数据收集与处理实验实验报告

农业工程数据收集与处理实验实验报
告
学院专业班课
学号：：实验日期教师评定
实验一
实验项目
实验目的：熟练R语言和Rstudio工作环境，熟悉基本的数据处理句法。

实验要求：每个实验分开写，写出代码，并把结果copy到实验报告。

实验容：
实验过程：
第四章质量管理中的统计技术
(10) 已知某零件不合格品数统计资料见表4-25，试画不合格品数控制图(Pn控制图)。

9 220 11 24 220 15
10 220 14 25 220 18
11 220 16
合计平均5500
220
409
16.36
12 220 12
13 220 10
14 220 14
15 220 20
依次点击“分析”“质量控制”“控制”，然后弹出控制图窗口。

在控制图窗口中，选择“p、np”,“个案为子组”。

然后进行定义。

在定义窗口中，将“不合格产品数”选入“数目不符合”框，然后"标注子组"框选入“组号”，样本尺寸为220，图表栏选择“np（数目不符合）”，然后确定。

结果显示：
(11) 表4-26为某纺织厂收集的每平方公尺布匹上的斑点数的记录，记有20个样本。

试画缺陷数控制图(C控制图)。

组号缺陷数(C) 组号缺陷数(C)
1 5 11 4
2 4 12 7
3 3 13 1
4 5 14 8
5 6 15 2
6 4 16 2
7 7 17 3
8 3 18 7
9 2 19 4
10 3 20 4
合计C=84
依次点击“分析”“质量控制”“控制”，然后弹出控制图窗口。

在控制图窗口中，选择“c、u”,“个案为单元”。

然后进行定义。

进入定义窗口，在“特征”栏中选择“缺陷数”，“定义子组”栏中选择“组号”，然后确定。

结果显示：
(12) 某车间收集铁板厚度的数据(见表4-27)，试绘制平均值极差控制图，以便对生产过程进行控制。

序号X1 X2 X3 X4 X5
1 2.4 2.0 2.0 2.4 1.8
2 1.6 2.
3 2.0 2.3 1.9
3 2.0 2.1 2.0 1.8 1.8
4 2.1 2.0 1.9 2.2 2.3
5 2.1 2.2 1.8 1.7 2.0
6 1.9 2.0 1.9 1.8 2.2
7 2.0 2.1 2.1 2.0 1.9
8 2.2 2.4 1.7 2.1 2.1
9 2.2 2.2 2.4 1.6 2.0
10 1.8 2.0 2.4 1.9 2.2
11 1.9 2.1 2.2 2.1 1.8
12 1.9 2.5 1.7 2.1 2.0
依次点击“分析”“质量控制”“控制”，然后弹出控制图窗口。

在控制图窗口中，依次选择“X条形图、R、S”，“个案为子组”，然后进行定义。

在定义窗口中，将5组测量数据A1-A5选入“样本”框，然后"标注子组"框选入“序号”，图表栏选择“X条形图使用标准差”，然后确定。

结果显示：
第七章抽样检验原理与应用
(4) 查表求出如下抽样检验方案。

① N=30，检查水平为S-2，AQL=0.4%。

求计数调整型一次抽检方案。

② N=1 000，检查水平为Ⅱ，AQL=1.0%。

求计数调整型一次抽检方案。

解：①一次正常抽查方案：n=3，Ac=0，Re=1。

一次加严抽查方案：n=3，Ac=0，Re=1。

一次放宽抽查方案：n=2，Ac=0，Re=1。

一次特宽抽查方案：n=2，Ac=0，Re=1。

②一次正常抽查方案：n=80，Ac=2，Re=3。

一次加严抽查方案：n=80，Ac=1，Re=2。

一次放宽抽查方案：n=32，Ac=1，Re=2。

一次特宽抽查方案：n=32，Ac=2，Re=3。

(5) 设有一批品，批量为5 000，供需双方协定AQL=1.5%，检查水平为Ⅱ，试求其一次抽检方案。

若按此方案进行正常抽检，连续10批初检均合格，并且10批中总不合格批数只有16件，问从第11批开始是否可由正常检验转为放宽检验？为什么？
解：一次正常抽查方案：n=200，Ac=7，Re=8。

可以转为放宽检验。

因为按此方案进行正常抽检，连续10批初检均合格，并且10批中总不
合格批数只有16件，根据抽样检验宽严程度转移规则，并且16≤L R（39），可以从第11批开始可由正常检验转为放宽检验。

(6) 设有一批产品，批量为8 000件，现规定AQL=1.0%，检查水平为Ⅲ，试求其一次抽检方案。

若按此方案进行放宽抽检，发现一批产品中不合格数为5件，问此批产品是否可以判为合格批？为什么？下一批产品是否需要转为正常检验？
解：一次正常抽查方案：n=315，Ac=7，Re=8。

若按此方案进行放宽抽检，发现一批产品中不合格数为5件，此批产品是不可以判为合格批。

因为一次放宽抽查方案：n=125，Ac=3，Re=4。

下一批产品要转为正常检验。

第九章稳健设计
稳健设计是以追求产品质量特性的稳健性、抗干扰性为目的的一种新的优化设计方法。

稳健设计中讨论的问题是：
1.保证工作性能对环境条件的可能变化不敏感。

2.保证工作性能对各元件特征的可能变化不敏感。

稳健设计原理：
1.以信噪比作为稳健性指标，信噪比最大的设计方案就是抗干扰性最强、稳健性最好的设计方案。

2.以误差因素模拟三种干扰，特别是模拟干扰、外干扰。

3.设计分三个阶段进行，即系统设计—参数设计—容差设计，系统设计是基础，参数设计是核心。

4.在参数设计阶段，先进行信噪比分析，通过优选稳定因素，使设计方案稳健性最好。

再进行灵敏度分析，通过调整因素，来调整设计的系统偏差。

5.以正交表为工具进行设计、外设计，以此来大幅度地减少试验次数。

6.在容差设计阶段，来谋求质量与成本的最佳平衡，以此来合理确定参数的公差围。

静态稳健设计案例：
1.问题的提出
设计一个电感电路，此电路由电阻R和电感L组成。

当输入交流电压为V和电源
频率为f 时，输出电流强度y
为y =
至此完成系统设计。

该电感电路要求输出电流y=10A ，波动越小越好，故也为望目特性。

2.参数设计
（1）制定可控因素水平表
（2）设计(选用正交表L9(34)进行设计)
（3）制定误差因素水平表
误差因素有4个，它们是电压V ’，频率f ’，电阻R ’和电感L ’。

根据外界 客观环境，电压和频率的水平选为：
12312390100f =50Hz f =55Hz f =60Hz
V V V V V V ==；；=110；；
电阻R ’和电感L ’采用三级品，波动为±10%
，因此，三个水平分别为：表给出的中心值、中心值×0.9、中心值×1.1。

（4）外设计
选用L9(34)正交表进行外设计，采用外表直积法
（5）获得质量特性数据
电流强度可以计算，因此可以直接求出质量特性y。

例如表第一号方案：
R' L' V' f' y1i
1 1(0.45) 1(0.009) 1(90) 1(50) 31.44
2 1 2(0.010) 2(100) 2(55) 28.69
3 1 3(0.011) 3(110) 3(60) 26.37
4 2(0.5) 1 2 3 29.16
5 2 2 3 1 34.58
6 2 3 1 2 23.47
7 3(0.55) 1 3 2 34.83
8 3 2 2 3 26.25
9 3 3 1 1 25.72
yi1 yi2 yi3 yi4 yi5 yi6 yi7 yi8 yi9
1 31.44 28.69 26.37 29.16 34.58 23.47 34.83 26.25 25.72
2 15.87 14.44 13.24 14.7 17.45 11.81 17.62 13.2
3 12.98
3 10.6 9.6
4 8.84 9.81 11.6
5 7.88 11.77 8.83 8.67
4 16.93 17.62 17.98 16.5
5 18.63 14.33 17.41 15 13.86
5 12.45 12.13 11.6
6 11.86 13.
7 9.89 13.25 10.72 10.19
6 9.3
7 8.85 8.31 8.82 10.31 7.23 10.16 7.95 7.67
7 9.99 10.84 11.58 9.91 10.99 8.8 10.09 9 8.18
8 8.78 9.1 9.23 8.57 9.66 7.4 9.05 7.76 7.18
9 7.47 7.44 7.29 7.18 8.22 6.06 7.85 6.49 6.11
（6）计算信噪比和灵敏度
212992
11
(...)9
1()81
10lg ()91
()
9
10lg mi i i i ei ij mi j i mi ei mi ei i ei
S y y y V y S S S V S V V η==+++=-=--=∑；
；
；
（7）表的统计分析
a)获得质量特性数据
b)灵敏度的方差分析
因素分类表
因素信噪比分析灵敏度分析因素分类
R 显著显著稳定因素
L 不显著显著调整因素
c)确定最佳参数设计方案
选择信噪比最高的方案，由R、L的三个水平的信噪比比较得知，R的最高信噪比是R3，L的最高信噪比是L1，因此R3L1是稳定性最好的设计方案。

另外，表中的9种产品设计中第8号设计R3L2是9个方案噪比最高的，因此也可以作为最好的设计方案。

通过灵敏度分析，如果选择的最优方案未能达到想要的目标值，则可通过调整L 来实现。

d)验证试验
外表原方案R2L2 新方案R3L2
1 10.45 9.99
2 12.0
3 10.84
3 11.66 11.58
4 11.86 9.91
5 13.7 10.99
6 9.89 8.8
7 13.25 10.09
8 9.64 8.1
9 11.32 9.09
η19.74 18.95
y平均11.77 9.93
Vi 1.85 1.26 3.容差设计
（1）最佳条件误差因素水平表(R3L2)
（2）最佳条件的外设计
（3）输出特性的方差分析
a)方差分析
V ’的贡献度=5.685/10.275=55.33%，R ’的贡献度=4.495/10.275=43.75%，其它的贡献度合计为0.92%。

b) 容差设计 ①损失函数建立
本例用户对电流强度的容许围10±4A ，即Δ=4A ，若超出此围的善后服务损失160元，则损失函数为
22
022
1()(10)10(10)4
110(10)n n
i i A L y y y L y ==
-=-=-∑；
②确定备选容差设计方案 a.电阻R 采用三级品 b.电阻R 采用二级品 c.电阻R 采用一级品 ③容差设计方案比较
例子中的电阻采用的是三级品，前面表中y ’=y-10，其平方和为10.28，平均损失就是10×10.28÷9=11.42
当采用的是二级品时，其容差是三级品的一半，即由Δ=4变成Δ=2，误差因素的贡献度减小为原来的1/4。

平均损失为L=10×10.28÷9×(43.75%×0.25+56.25%)=7.67
采用二级品的话，成本增加3元，故净增益是：11.42-7.67-3=0.75元。

如果R 采用一级品，其容差为三级品的1/10，即从原来的Δ=4，变为Δ=0.4，此
时误差因素的贡献度是原来的1/100。

故平均损失为
L=10×10.28÷9×(43.75%×0.01+56.25%)=6.47
而采用一级品会使成本增加5元，故净增益=11.42-6.47-5=-0.05元。

综上所述，应选二级电阻。

容许围R=9.5±0.475。

实验体会：。