采用MATLAB进行振动台试验数据的处理
基于Matlab_GUI的液体火箭发动机试验振动数据处理分析工艺改进
基于Matlab GUI的液体火箭发动机试验振动数据处理分析工艺改进李秋霞 苏枫 李斌北京航天试验技术研究所 北京 100074摘 要 本文针对液体火箭发动机试验振动数据处理分析过程展开研究,首先介绍了当前振动数据处理,分析了工艺的流程和存在的问题,阐述了振动数据处理分析工艺;其次对基于Matlab GUI技术的振动数据处理分析实现做了介绍,设计开发液体火箭发动机试验振动数据处理、分析软件系统,并在多型号发动机试验中进行实际的应用和完善,建立振动数据处理分析系统平台。
通过对液体火箭发动机试验振动数据处理结果进行分析和软件实现,证明本文提出的液体火箭发动机试验振动数据处理、分析工艺改进措施正确、可靠。
关键词 火箭发动机试验;Matlab GUI;振动数据处理分析 Improvement of Vibration Data Processing and Analysis Process of Liquid Rocket Engine Test Based on Matlab GUILi Qiu-xia, Su Feng, Li BinBeijing Institute of Aerospace Test Technology, Beijing 100074, ChinaAbstract This paper studies the vibration data processing and analysis process in liquid rocket engine test, first introduces the current vibration data processing, analyzes the process flow and existing problems, and expounds the vibration data processing and analysis process. Secondly, the implementation of vibration data processing and analysis based on Matlab GUI technology is introduced, the vibration data processing and analysis software system for liquid rocket engine test is designed and developed, the practical application and improvement are carried out in multi-model engine tests, and a vibration data processing and analysis system platform is established. Through the analysis and software implementation of the vibration data processing results of the liquid rocket engine test, it is proved that the vibration data processing and analysis process improvement measures in liquid rocket engine test proposed in this paper are correct and reliable.Key words rocket engine test; Matlab GUI; vibration data processing and analysis引言液体火箭发动机试验的主要目的是为了验证火箭发动机设计的可行性、工艺结构的可靠性以及考核检验工作方法协调性,对发动机性能及固有质量做出有效评价。
面向振动噪声的基于matlab的数据处理方案设计
面向振动噪声的基于matlab的数据处理方案设计【目录】1. 引言2. 振动噪声的背景3. 数据处理方案设计中的挑战4. 基于MATLAB的数据处理方案设计4.1 数据预处理4.2 特征提取4.3 振动噪声分析5. 实例案例6. 总结与回顾7. 我的观点与理解8. 结束语【引言】振动噪声是在许多领域中都普遍存在的一个问题,特别是在工程和制造业中。
为了解决振动噪声问题,数据处理方案的设计显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MATLAB的数据处理方案设计,以帮助我们更好地理解和处理这一问题。
【振动噪声的背景】振动噪声是由于机械设备或系统的运动引起的一种噪声现象。
它可以干扰设备的正常运行,并且对人员的健康和生产效率产生不利影响。
减少或消除振动噪声对于保证设备的正常工作和提高生产效率至关重要。
【数据处理方案设计中的挑战】在设计数据处理方案时,我们面临着许多挑战。
振动噪声通常具有复杂的波形和频谱特性,因此如何准确地分析和提取振动特征是一个关键问题。
噪声数据通常包含大量的干扰和背景噪声,如何有效地去除这些干扰成为了我们面临的又一难题。
由于噪声数据的量大且复杂,如何高效地处理和分析也是一个挑战。
【基于MATLAB的数据处理方案设计】为了应对这些挑战,我们可以利用MATLAB提供的丰富工具和函数来设计一种高效的数据处理方案。
以下是一个基于MATLAB的数据处理方案设计的步骤:4.1 数据预处理在数据预处理阶段,我们需要对原始采集的振动数据进行滤波、去噪和降采样等操作。
滤波可用于去除高频噪声,去噪技术(如小波去噪)可用于降低噪声干扰,而降采样则可以减少数据量,提高后续处理的效率。
4.2 特征提取在特征提取阶段,我们可以使用MATLAB中的信号处理工具箱来计算振动信号的一些基本特征,如幅值、频率谱和时间域特征等。
这些特征可以帮助我们更好地了解振动噪声的性质和特点。
4.3 振动噪声分析在振动噪声分析阶段,我们可以利用MATLAB中的统计工具箱和频谱分析函数来对振动数据进行统计分析和频谱分析。
基于MATLAB的音叉受迫振动与共振的实验数据处理
第30卷第4期2017年8月大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGEV〇1.30No.4Aug.2017文章编号=1007-2934(2017)04-0110-02基于MATLAB的音叉受迫振动与共振的实验数据处理许仁安\白继博\刘杰2(1.厦门工学院,福建厦门361021;2.攀枝花学院,四川攀枝花617000)摘 要:在音叉受迫振动实验中,用M ATLAB语言对相应的实验数据进行线性拟合,得到加载在音叉双臂物块的未知质量,与实际电子天平测出的质量几乎吻合。
该方法可给学生在数据处理提供一个 验证的作用,并提升学生数据处理能力。
关键词:音叉;MATLAB;数据处理中图分类号:04-36 文献标志码:A D0l:10.14139/22-1228.2017.04.027音叉受迫振动实验是大学物理经典实验之 一,主要研究的有两个问题:一、音叉振动系统在 驱动力作用下振幅与驱动力频率的关系;二、通过 测量共振频率的方法,测出附在音叉上的一对物 块的未知质量[|]。
很多高校均有开设此实验,此 实验的数据处理主要是作图法。
作图法是常用实 验数据的处理方法之一,通常都是手工在坐标纸 上画出横纵坐标,再标出出一系列实验数据间对 应关系点,然后用光滑的曲线描绘出来,其特点简 明直观,可发现某些明显的测量错误,可采用解析 式的方式得到与图线对应的函数关系,并求出经 验公式。
但该方法比较粗略,有效数字受图纸限 制,在坐标纸上标点时具有较大的人为误差。
MATLAB语言是一种简单易学易用的计算机语 言,具有强大的科学计算及数据处理能力[2-4],在 现代教育中具有独特的优点,已被广泛的应用于 各领域。
为了减少数据处理时的人为误差,本文 主要是用研究利用MATLAB作图法来辅助实验 数据处理,解得音叉受迫振动与共振的周期方程 和定附在音叉上臂上一对物块的未知质量。
1用MATLAB进行数据处理严格按照实验步骤测得5组质量物块质量, 并测出其附加在音叉双臂,相对应的共振频率。
基于MATLAB实验数据的几种处理方法
模式识别与仿真技术Pattern Recognition and Simulation《自动化技术与应用》2005年第24卷第1期基于MAT LAB实验数据的几种处理方法吴晓光,徐精彩,李树刚,李 华(西安科技大学,陕西 西安 710054)摘要:本文从M AT LAB的工程计算与数据处理能力出发,着重讨论如何运用M AT LAB实现实验数据处理的方法,包括数据拟合、数值插值、数值微商和数值积分,并通过实际应用得出M AT LAB是具有强大数据计算和分析功能的软件,同时将使用者从繁琐的底层编程中解放出来,大大提高工作效率。
关键词:数据处理;M AT LAB;曲线拟合中图分类号:TP27412 文献标识码:B 文章编号:100327241(2005)0120025203Matla b-bas e d Proces sin g Met h o ds of Exp eri m e ntal DataWU Xiao-guang,XU Jing-cai,LI Shu-gang,LI H ua(X i’an University of Science&T echnology,X i’an710054,China)Abstract:Because of the high capability of the engineering calculation and data processing of M AT LAB,the data processing methods suck as data fit2 ting,data interpretation,differential and integral for the experimental data by using M AT LAB are all presented in the paper.K ey w ords:Data processing;M AT LAB;Curve fitting1 引言数据处理是一项复杂、繁琐的事情,随着计算机技术的迅速发展,美国Mathw orks公司于1967年推出了Matrix Laboratory(缩写为M AT LAB)软件包,集应用程序和图形于同一环境[1]。
数据传译 MATLAB 振动测量解决方案白皮书说明书
Using MATLAB for Vibration MeasurementsSigma-Delta converters for precise,simultaneous analog inputWhen choosing software for data acquisition and analysis,the following considerations are important:•Support for a wide array of data acquisition hardware•Strong data analysis libraries•Scripting that is easy to read,modify,and debug•Application development support•Report generation to share resultsMATLAB®is a well known interactive software environment for data ac-quisition and analysis,report generation,and test system development. MATLAB provides a complete set of tools for acquiring and analyzing ana-log and digital I/O signals from a variety of PC-compatible data acquisition hardware.The MATLAB Data Acquisition Toolbox lets you configure your external hardware devices,read data into MATLAB and Simulink for im-mediate analysis,and send out data for controlling your system.The diagram below depicts an example using MATLAB and the MATLAB Data Acquisition Toolbox with Data Translation’s DT9837to acquire vibra-tion data from USB modules.Notice that the Data Translation provides an interface layer,called the DAQAdaptor for MATLAB,which allows the MATLAB Data Acquisition Tool-box to communicate with Data Translation’s hardware.While the Data Ac-quisition Toolbox is collecting data,MATLAB can analyze and visualizethe data.MA TLABData AcquisitionToolbox Data Translation’s DAQ Adaptor forMA TLABData Translation’s Data AcquisitionUSB ModulesIEPE SensorsTranslation DT9837USB data acquisition modules,and display the results.This example uses the MATLAB Data Acquisition Toolbox with Data Transla-tion’s USB modules to measure and analyze vibration data in one integrated envi-ronment.Configuring Your External HardwareTo configure your external hardware,first connect the X,Y,and Z outputsof one accelerometer to analog input channels0,1,and2of the firstDT9837module.Then,connect the X,Y,and Z outputs of the second accel-erometer to analog input channels0,1,and2of the second DT9837mod-ule.If you want to start acquisition on both modules simultaneously,con-nect a shared external digital TTL trigger input to both modules.A rising-edge on the external trigger input will start the acquisition on both modules.%Register Data Translation’s DAQ Adaptor for MATLAB daqregister(‘dtol’);%Create an analog input object to communicate with each%DT9837module(AI0corresponds to the first module;AI1%corresponds to the second module)AI0=analoginput(‘dtol’,0);AI1=analoginput(‘dtol’,1);%Add A/D channels0,1,and2–one channel for each axis of the ac-celerometer–%to each analog input objectaddchannel(AI0,0:2);addchannel(AI1,0:2);%For each DT9837module,configure A/D channels0,1,and2for IEPE inputs;%each channel uses a4mA current source and AC couplingAI0.channel.ExcitationCurrentSource=‘Internal’;AI0.channel.Coupling=‘AC’;AI1.channel.ExcitationCurrentSource=‘Internal’;AI1.channel.Coupling=‘AC’;%Configure the external digital trigger(rising edge)for each DT9837 moduleset([AI0AI1],‘TriggerType’,‘HwDigital’);set([AI0AI1],‘TriggerCondition’,‘Rising’);%When a trigger is detected,continuously acquire data until a stop function is%issued or until an error occursset([AI0AI1],‘SamplesPerTrigger’,inf);%Configure the clock for the each DT9837module,setting the clock rate to the%maximum clock rate supportedmaxRate=daqhwinfo(AI0,MaxSampleRate);set([AI0AI1],‘SampleRate’,maxRate);%Allocate memory to store the data%Define the number of samples(10000,in this case)to acquire for each channelset([AI0AI1],‘SamplesAcquiredFcnCount’,10000);%When10000samples have been acquired for each channel,%define the function to call to plot the dataset(AI0,‘SamplesAcquiredFcn’,{@plotData0});set(AI1,‘SamplesAcquiredFcn’,{@plotData1});Acquiring Data from Two Triaxial AccelerometersOnce you have wired your external hardware and configured it in MAT-LAB,start the analog input objects using the following script in MAT-LAB:%Start the analog input objects on both modulesstart([AI0AI1]);When a rising edge of the shared digital trigger is detected on each mod-ule,acquisition begins.The data is acquired from all six IEPE inputs at the maximum clock rate of the device,and the data is stored in the memory you allocated.Reading Data into MATLAB for Immediate AnalysisWhen10,000samples are acquired on each input channel,the callback functions you referenced previously(plotData0and plotData1)are called. These functions read the data into MATLAB and plot it for immediate analysis.Callback functions plotData0and plotData1are defined as follows:%Get the data from the first DT9837module into MATLAB and plot all%three channels separately.function plotData0(Obj,event)AI0=Obj;data=getdata(AI0,10000);ch0a_data=data(:,1);subplot(3,2,1);plot(ch0a_data)Data acquired and plotted in MATLAB for immediate analysis. Generating Reports and ApplicationsA report can be automatically generated from the MATLAB script if it is written in the MATLAB Editor.To generate the report,press the Publish to HTML button in the editor.(Other formats are available.)Pressing this but-ton will execute the MATLAB script and embed the script’s contents along with all plots generated in a single HTML file that can be viewed and shared.MATLAB provides a GUI development tool called GUIDE that allows you to incorporate the MATLAB script in a graphical application.Press the GUIDE button in MA TLAB to launch this tool.ConclusionWhen choosing a solution to measure vibration,consider the IEPE sensors you need and their requirements,the capabilities of your USB data acquisi-tion hardware,and the analysis software you’ll need to accomplish your goals.This paper described an example that used the MATLAB Data Ac-quisition Toolbox with Data Translation’s DT9837USB modules and DAQ Adaptor for MATLAB to provide a complete solution for measuring and analyzing sound and vibration.ing DT9837hardware:/products/ dataacquisition/usb/prod_dt9837.htming MATLAB:/products/matlabing MATLAB Data Acquisition Toolbox:http:///products/daqing the DAQ Adaptor for MATLAB:/ products_software/dt-matlab-interface-tools.htmTrial of MATLAB and MATLAB Data Acquisition Toolbox:/products/daq/tryit.htmlMATLAB Script used in this example:MATLAB is a registered trademark of The MathWorks,Inc.Copyright©2007Data Translation,Inc.All rights reserved.。
面向振动的基于matlab的数据处理编程实现
面向振动的基于matlab的数据处理编程实现振动是物体在力的作用下发生的周期性的来回运动。
在工程领域中,振动的数据处理是非常重要的。
利用振动数据可以分析物体的结构特性、故障诊断以及设计和优化振动控制系统等。
本文将以基于MATLAB 的数据处理编程实现为主题,分为以下步骤进行讨论。
Step 1: 导入振动数据首先,我们需要将振动数据导入到MATLAB 环境中。
可以使用`load` 函数加载预先保存的数据文件,或使用`importdata` 函数读取文本文件、Excel 文件或其他常见的数据格式。
通过在MATLAB 命令窗口中输入相关命令,可以将数据存储在一个变量中以供后续处理使用。
Step 2: 数据预处理在进行振动数据处理之前,通常需要对数据进行预处理。
这包括去除噪声、滤波、数据对齐和裁剪等步骤。
可以使用MATLAB 中丰富的信号处理工具箱来实现这些操作。
例如,使用`butter` 函数可以设计一个巴特沃斯滤波器以去除高频噪声,或使用`medfilt1` 函数进行中值滤波。
此外,还可以使用`resample` 函数对数据进行采样率调整,以适应后续分析的需要。
Step 3: 频域分析频域分析是振动数据处理的重要步骤之一,可以通过它来确定振动信号的主要频率成分。
使用MATLAB 的信号处理工具箱中的傅里叶变换函数(如`fft`)可以将时域振动信号转换为频域。
通过对频域信号进行幅度谱和相位谱分析,可以确定振动信号的频谱和特征频率。
这些特征频率包括共振频率、自然频率、阻尼比等,对于结构特性和故障诊断非常重要。
Step 4: 时域分析时域分析是振动数据处理的另一个重要步骤,主要用于研究振动信号的时变特性。
其中,包络分析是一种常见的时域分析方法。
可以使用MATLAB 的信号处理工具箱中的函数(如`hilbert` 或`envelope`)对振动信号进行包络提取。
包络分析可以揭示振动信号的幅值变化规律,从而实现故障诊断和机械状态监测。
基于MATLAB的机械振动台设计研究
基于MATLAB的机械振动台设计研究机械振动台是一种用于模拟地震、机械振动或其他动态载荷的设备,广泛应用于地震工程、建筑结构试验、航空航天和汽车工业等领域。
在工程实践中,合理设计和研究机械振动台对于确保测试数据准确性和设备的安全运行至关重要。
本文将以MATLAB软件为工具,探讨基于MATLAB的机械振动台设计研究。
一、机械振动台的基本原理机械振动台主要由振动力源、振动台结构和振动控制系统三部分组成。
其基本原理是利用振动力源产生的激励力使振动台结构进行自由振动,再通过振动控制系统对振动进行调节,以模拟地震或其他载荷的振动特性。
在设计机械振动台时,需要考虑振动力源的输出频率范围、振动台结构的刚度与阻尼以及振动控制系统的性能等因素。
二、MATLAB在机械振动台设计中的应用MATLAB是一种强大的数学建模和仿真软件,广泛应用于科学研究和工程实践中。
在机械振动台设计中,MATLAB可以实现振动力源参数的优化、振动台结构的有限元分析和振动控制系统的设计等功能。
首先,可以利用MATLAB对机械振动台的振动力源进行优化。
通过建立振动力源参数与输出频率的数学模型,并采用优化算法,可以得到使振动力源输出频率范围最大化或特定要求下输出频率范围最优的参数组合。
这有助于提高振动台的性能和工作效率。
其次,MATLAB还可以进行机械振动台结构的有限元分析。
有限元分析是一种常用的工程分析方法,可以通过将结构离散为有限个节点和单元,利用数学模型计算出结构的振动模态、频率响应和应力分布等信息。
在机械振动台设计中,有限元分析可以帮助工程师了解振动台结构的自然频率与阻尼特性,并优化结构以增加其稳定性和抗震能力。
最后,MATLAB还可以用于机械振动台的振动控制系统设计。
通过建立振动控制系统的数学模型,如传感器、控制器和执行器等组件,可以对振动台进行精确的控制。
MATLAB提供了多种控制算法和工具箱,可以帮助工程师设计出满足振动要求的控制方案,并对振动控制系统进行性能仿真和实时调节。
采用MATLAB进行振动台试验数据的处理
…%将测得的台面白噪声信号和模型第 7 层的加速 度反应信号读入 ,并分别存储在数组 x 和 y 中 [ hest1 ,f ] = tfe (x ,y ,2 048 ,f s ,2 048 ,0 ‘, mean’) ; %用 tfe 函数作第 7 层信号对台面信号的传递函数 ,数值 存放在复数数组 hest1 中 ,频率存放在数组 f 中 …%画出传递函数幅频曲线 angle1 = angle (hest1) ; %用 angle 函数求相位 angle1 = angle1Π3114 159 3 180 ; … …%画出传递函数 相频曲线 ……%将传递函数的实部 、虚部以及相应频率等数 据写入外部文件中
USING MATLAB TO DEAL WITH DATA OF THE SHAKING TABL E TEST
Zhang Jin (College of Civil Engineering , Southeast University Nanjing 210096)
Abstract : Combined with the shaking table test conducted ,this paper designed two programs by means of Matlab language and its toolbox functions. With these programs the transfer functions and integral displacements of the test model were obtained. The results coincided well with those of the specialized software. The two programs can take the place of part functions of specialized software or dynamical signal analyzer. And the application scope can be extended to other dynamical experiments after some moderate modification. Keywords : shaking table test transfer function integral displacement
用MATLAB编写程序对机械振动信号进行分析2
燕山大学课程设计(论文)任务书院(系):电气工程学院基层教学单位:说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年月日二、摘要1)MATLAB的简单介绍MATLAB是美国Mathworks公司开发的新一代科学计算软件:MATLAB是英文MATtrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写;MATLAB是一个专门为科学计算而设计的可视化计算器。
利用这个计算器中的简单命令,能快速完成其他高级语言只有通过复杂此案出才能实现的数值计算和图形显示。
MATLAB是一种既可交互使用又能解释执行的计算机编程语言。
所谓交互使用,是指用户输入一条语句后立即就能得到该语句的计算结果,而无需像C语言那样首先编写源程序,然后对之进行编译,连接,才能最终形成可执行文件。
MATLAB语言可以用直观的数学表达式来描述问题,从而避开繁琐的底层编程,因此可大大提高工作效率。
MATLAB是解决工程技术问题的技术平台。
利用它能够轻松完成复杂的数值计算,数据分析,符号计算和数据可视化等任务。
MATLAB软件由主包和各类工具箱构成。
其中,主包基本是一个用C/C++等语言编写成的函数库。
该函数库提供矩阵(或数组)的各种算法以及建立在此基础上的各种应用函数和一些相关的用户有好操作界面。
而工具箱从深度和广度上大大扩展了MATLAB主包的功能和应用领域。
随着自身的不断完善和发展,MATLAB功能越来越强大,应用也越来越广泛。
2)信号测试技术与分析随着机械工业不断向自动化、高精度、智能化等方向的发展,在机械设备运行及生产过程中进行参量测试、分析与诊断等处理过程已成为必要环节,许多信号处理方法如时域统计分析、相关分析、相干分析、频谱分析等已经被广泛被应用与机械工程测试领域。
测试信号通常指的是被测对象的运动或状态信息。
测试信号可以用数学表达式描述,也可以用图形、图表等进行描述。
在工程测试中,有的信号可以用数学公式精确描述,而大量的测试信号却只能用数学公式来近似描述。
基于MATLAB的振动测试数据分析平台的设计
化 分 析处 理 的特 点 , 快 速 能
中 图分 类 号 :T 8 3 S0
有价值的数据处理结果。
文献 标 识 码 :A
目前 , 振动信 号处 理大都 是通 过相 应 的测 试分
析 软 件 来 实 现 的 , 如 , & 公 司 的 P L E 振 动 例 B K U S
印 刷机 设 计 者都 比较 关心 印 刷机 振 动特 性 与 印刷 质量 之 间 的关 系 。为研 究 不 同批 次生 产 的印
刷 机 的 印 刷 质 量 差 异 , 要 对 该 类 型 的 印刷 机 相 同 需 的 测 点 振 动 情 况 进 行 监 测 并 进 行 比较 分 析 ; 研 究 为
图 1 分 析 平 台整 体 框 架 图
方便高效 的集成 环境 G I E 简称 G I 。G IE UD ( U ) U D攀
,
…
a ~
主要 是一 个 界 面 设 计 的 工具 集 合 , T A MA L B将 所 有 G 1 U 支持 的用 户控 件都 集 中在 这个 环境 中 并提
要求 , 印刷机 振动 测试数 据分 析平 台进行 总体设 对
计 , 求 能 方 便 地 对 测 试 数 据 进 行 管 理 、 用 、 理 要 调 处
对 印 刷机 进 行振 动 测 试 能够 准 确地 了解 其各 组 成部 分 的振动特 性 , 而为 印刷 机结 构 的改进设 从 计 提供 可靠 的数据 参数 , 以提 高机 器 的印刷 质量 和 速 度 。振 动信 号 的处 理 是 建立 测 试 信 号 与机 器振 动特征 之间 映射关 系 的关 键 步骤 , 只有 从纷 繁复 杂 的信号 中挑选 出所 需要 的信 号 , 能对 印刷机 结构 才
采用MATLAB进行振动台试验数据的处理_张晋
表 1 中模型 1、2 层的幅值峰值点对应的相位较 乱。如前所述, 问题可能出在传感器工作性能、接线 方向等方面。另一方面, 由本文程序计算结果所得 的相位变化趋 势与 STEX3 0 计算结果中的相 位变 化趋势一致。
5. 59
- 63. 4
0. 413
25. 903
5. 24
104. 36
振型 1 0. 908 0. 801 0. 647 0. 432 0. 265 0. 126 - 0. 784 - 0. 253 0. 299 0. 777 1 0. 827 0. 414
速度波形通过二次积分求得位移波形时, 必须做好 消除趋势项和滤波处理[ 3] 。本文采用 MATLAB 语言 及其函数编制了求解积分位移的程序, 根据作者所 进行的振动台试验中 E-l Centro 波 作用下某一测点 的加速度波形, 得到了该测点的位移波形。程序如 下: delt= 0 002; % 信号采集的时间间隔。与 2 中程序 计算的试验模型不同, 此模型试验中的采样频率为 500Hz
Abstract : Combined with the shaking table test conducted, this paper designed two programs by means of M atlab language and it s toolbox functions. With these programs the transfer funct ions and int egral displacements of the test model were obtained. The results coincided wel l with those of t he specialized software. The two programs can t ake the place of part functions of specialized software or dynamical signal analyzer. And the application scope can be extended to other dynamical experiments after some moderate modif ication. Keywords : shaking t able t est transfer funct ion integral displacement
利用MATLAB处理振动台数据
利用MATLAB处理振动台数据
摘要:利用MA TLAB语言编写了用于振动台试验数据处理的程序,根据模型试验所得的加速度波形可计算得出相应的积分速度及位移。
1.用MATLAB求积分位移
动台试验得到的EL-Centro波作用下的某测点的加速度波形,计算得到该测点相应的速度及位移波形。
所编制的源程序如下:
det=0.01;%信号采集的时间间隔。
此模型试验中的采样频率为1000Hz。
……%将加速度记录读入数组al中
dtd=dtrend(td);ddtd=dtrend(dtd,1);%td中的数据进行零均值化和消除趋项
ddtd=idfilt(ddtd,1,[0.0044 0.192]);%滤波
for ii=2:npoint;%采用线性加速度求积分速度(npoint为记录的点数)
fvl(ii)=(ddtd(ii-1)+ddtd(ii))*det/2;
end
fvl(1)=ddtd(1)*det/2;
fvl=cumsum(fvl);
fdvl=dtrend(fvl);fddvl=dtrend(fdvl,1);%将积分速度存放在数组fddvl中
for ii=2:npoint;
fwyl(ii)=(fddvl(ii-1)+fddvl(ii))*det/2;
end
fwyl(1)=fddvl(1)*det/2;
fwyl=cumsum(fwyl);
fdwyl=dtrend(fwyl);
fddwy1=dtrend(fdwy1,1);
7.7284-7.2361。
振动台试验数据处理指点
振动台试验的数据量大,常规的数据处理的办法可能效率极低,拟采用Matlab编程的方法解决此问题,作为规划,也为了备忘,整理需完成的内容如下:1. 起始零点的调整;按照台面加速度时程最大值与原始波形最大值重合的方法,已经完成。
2. 峰值调整;试验时最大加速度峰值可能与目标值略有偏差,按线性方法调整,已经完成。
3. 时程曲线基线调整考虑到部分时程曲线有趋势项,进行去趋势项操作,可挑战拟合阶数。
已经完成。
4. 滤波部分时程曲线含有高频噪声,采用带通滤波的方法滤波。
结合积分的滤波已经完成,单独滤波部分未完成。
5. 时程曲线积分对加速度时程曲线进行两次积分,采用频域积分的办法。
已经完成。
6. 各通道之间的运算考虑进行各通道之间的运算(如求层间位移),未完成。
7. 应变数据时标的调整由于应变数据的采集与加速度时程的时标不一致,考虑一种合适的方法进行应变数据的时标调整。
未完成。
8. 位移数据的时标调整与应变数据一样,考虑调整位移数据的时标调整。
未完成。
9. GUI界面考虑到易用性,采用MATLAB的GUI编程,降低使用难度。
未完成。
振动台试验非常关心结构的动力特性及其变化,常用的测试方法有:1.白噪声扫描;2.敲击激振法;经验证,采用地震波激振的方法同样可以得出其自振频率的分布,利用求输入信号(通常为台面加速度信号)与输出信号(如顶层加速度)之间的传递函数.MATLAB中可采用语句:[Txy,F]=tfestimate(x(:,3),x(:,12),1024,[],[],128);其中:x(:,3),x(:,12)分别为输入和输出信号列,128为采样频率.加速度信号由于测试方便,在振动台试验中有广泛的应用,加速度信号进行两次积分后就是位移的信号,但由于常数的存在,往往发生积分结果的漂移.采用加速度信号的频域积分可以解决此问题,根据王济的《MATLAB在振动信号处理中的应用》中的程序,编程后运行效果良好。
按照王济的《MATLAB在振动信号处理中的应用》一书的原程序,我运行验证是可行的。
基于MATLAB的某产品振动信号处理
A bsr c :Thesud sm anl a brton sg lpr e sng t hevi a on t s aa o tuc u eb A TLAB. ta t t y i i y m kevi ai ina oc si o t brt etd t fonesr t r y M i W ih t e ha i a od v b a i he y n fe tve vbr to i f m ai w a nal x rc e y a ay i he t he m c n c lb y i r ton t or ,a e c i i ai n n or ton sf l e ta t d b n zng t i y l vi ai n e td t .O n he pr m ie o ve s oo hi pe ai n o i e a d e e y d brto t s a a t e s ff m i t ng o r to t tm n f qu nc om an i na,t i e a r i sg l he tm nd r q nc m i w v f m rnso fe ue y do an a eor sta f r sa h e e y A TLAB. m i c iv db M The r s t ho ha hetm e d eulss w t tt i om an r pr sntton i e ee a i o ina sm or m a e a s l,a he fe ue y do an e ee ai sm or on ie a of ft sg l i he e i g nd viua nd t q nc m i r prs ntton i r e c cs nd pr oun n he di t
基于MATLAB的地震台站数据分析
图 4 东西方 向加速度反应谱
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地震持续 时间一 般是指显著震动 的历 时 , 即超过某加 速度 限
收稿 日期 : 2 0 1 3 . 0 6 - 2 7 作者简介 : 张 鹏( 1 9 8 8 -) , 男, 在 读 硕 士
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第3 9卷 第 2 5期
2 。 0 l 3年9月
山 西 建 筑
值的第一 个至最后 一个 峰值 之间的时间 , 常以超过 0 . 0 3 G的历时 反应谱 曲线 中便可 以得 出阻尼 比分别为 0 . 0 2 , 0 . 0 5 , 0 . 1时对应 的 为持续时间 。强烈 的地 面运 动持 续时 间对结 构物 的响应有 着 反应谱值递减 的结论 , 从 而印证 了上述观点 。 直接的影响 , 持续时 间越长 , 地震 所引起 的破坏 也就越 严重 , 并 且 3 . 2 主 周 期 强烈的地面 运动 的持 续 时 间对 于结 构 物 的倒 塌 起 着 重要 的作 通过加速度反应谱可 以查看地震 主周期 , 当地的建筑 物或 者 用 。 由此可见 , 地震持续时间是一个重要 的地震参数。
基于 M A T L A B的 地 震 台 站 数 据 分 析
张 鹏
( 扬州大学建筑科学与工程学院 , 江苏 扬 州 2 2 5 1 2 7)
基于MATLAB实验数据的几种处理方法
基于MATLAB实验数据的几种处理方法1.数据可视化:MATLAB提供了丰富的绘图函数和工具箱,可以通过绘制柱状图、折线图、散点图等可视化方式来展示实验数据的分布和趋势。
通过数据可视化,可以更直观地观察数据的特征,发现异常值或者趋势,并作为后续数据处理的依据。
2.数据预处理:对实验数据进行预处理可提高后续分析的准确性。
常见的数据预处理方法有:数据清洗(去除异常值、重复值、缺失值)、数据平滑(滤波处理,如移动平均、中值滤波)、数据标准化(归一化、标准化)等。
可以使用MATLAB的内置函数或者工具箱来实现这些数据预处理方法。
3.拟合与回归分析:通过拟合与回归分析,可以建立实验数据的数学模型,用于预测和估计。
MATLAB提供了各种拟合函数和回归分析工具,如线性回归、非线性回归、多项式拟合等。
这些方法可以帮助我们找到最佳的拟合曲线或者回归方程,用于预测未来的数据或者进行参数估计。
4. 数据聚类与分类:聚类与分类是将数据集划分为不同的类别或者簇群,利用相似性或距离度量确定数据之间的关系。
MATLAB提供了多种聚类和分类算法,如K-means聚类、层次聚类、支持向量机(SVM)等。
通过聚类与分类,我们可以发现数据内在的结构与规律,对数据进行分类,提取关键特征。
5.数据频谱分析:频谱分析是研究信号在频域上的特性,对于周期性信号或者周期性成分较强的信号,频谱分析可以揭示其频率分量和相应的能量分布。
MATLAB提供了多种频谱分析方法,如傅里叶变换、功率谱估计等。
通过频谱分析,我们可以对实验数据进行频域特征提取,提供有关信号周期性、频率成分等信息。
6.时间序列分析:时间序列分析是研究时序数据之间的相关性和趋势性的方法。
MATLAB提供了时间序列分析的函数和工具箱,如自相关函数(ACF)、偏自相关函数(PACF)、平稳性检验、ARMA模型等。
通过时间序列分析,可以建立模型预测未来的数据,或者研究数据随时间的变化规律。
基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究
基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究GUO Xiao-xi;ZHANG Ren-qun【摘要】本文阐明了利用MATLAB对随机振动数据进行谱分析的方法,介绍了数据采集、处理、分析的常规流程.针对一部分关键流程,开展了详细的推理与说明,便于后续使用MATLAB进行随机振动数据数据分析的工程技术人员参考,避免发生错误.根据工程需要,建议工程技术人员采用MATLAB的GUI界面技术分析数据,因为GUI能直观的设置参数和显示分析结果,能提升工作效率.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2019(037)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】MATLAB;随机振动;数据分析;傅里叶变换【作者】GUO Xiao-xi;ZHANG Ren-qun【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】U472引言MATLAB具备完善的数值计算函数库和图形可视化功能,可以极大地提高工程技术人员的工作效率,可以更快更准确地开展数据分析和计算项目。
现在MATLAB 的使用越来越广泛,大部分工科类院校都开设MATLAB课程,作为一个基本的工具,并且MATLAB的语言简单,容易上手,受到广大工程技术人员的喜爱。
在动力学方面,随机振动数据分析需要对数据进行大量的计算和处理,MATLAB恰好有相关的计算函数,可以被直接调用,免去了通用计算方法的设计和编程,例如傅里叶变换函数可以直接用来开展傅里叶变换计算,所以在工程项目中,工程技术人员经常用到MATLAB分析随机振动数据。
在这里根据工程经验来讲述一下MATLAB的使用方法和注意事项,希望能帮助相关工程技术人员解决实际的问题。
1 分析对象按照随机过程的分布函数和概率密度的不同特性分为平稳随机过程和非平稳随机过程。
若产生随机过程的主要物理条件在时间进程中不改变,则此过程可以认为是平稳的,本文后续分析的随机振动数据是针对加速度概率谱密度不随时间而变化的数据,即平稳随机振动数据。
基于MatlabSignal Constraint工具箱的电动振动台的研究
基于Matlab/Signal Constraint工具箱的电动振动台的研究摘要:针对电动振动台系统在科学研究和其在仪器可靠性试验中的应用,设计了一种性能良好的电动振动台。
本文首先介绍了电动振动台工作原理,并在此基础上确定了电动振动台的简化模型,然后采用PID算法调整控制器参数,使用Matlab/Signal Constraint工具箱对PID控制器进行优化设计.仿真实验结果表明,设计的电动振动台系统具有良好的动态性能并且具有较小的超调量,满足性能要求,能够较好的模拟所给定的信号。
关键词:电动振动台;Signal Constraint工具箱;PID控制器;优化引言XX振动试验的目的是在实验室条件下对产品、设备、工程等在运输、使用等环境中所受的振动环境进行模拟,以检验其可靠性以及稳定性。
国外专业化研制振动试验系统的主要有DP、LDS、的IMV等,其研制生产的**类试验设备包括了从单自由度到多自由度、从电动到电液**种类型产品领域,代表着世界最高水平。
国内研究振动试验系统起步较晚,**大学与**亿恒科技有限合作研究,研制的基于多DSP的实时振动试验系统可完成机、正弦、冲击等振动试验。
菱研制了世界最大推力的35吨超大型电动振动台.电动振动台因其频率范围宽、波形良好的特点而被广泛应用在振动试验中,然而其也存在价格较高、体积庞大等缺点。
因此,研究与开发一种价格便宜、结构简单、所需功能容易实现的电动振动台,具有重要的实际意义。
XXPID 控制器广泛应用于中,传统的PID 调节方法过于复杂,且很难达到期望的动态响应。
针对以上问题本文使用了一种新的PID参数整定方法,即利用MATLAB的Signal Constraint工具箱对PID控制器进行优化设计。
本文首先建立了电动振动台模型,并采用提出的PID参数调整方法建立了闭环控制下的电动振动台。
1 电动振动台原理XX电动振动台以电磁感应基本原理为基础,应用电磁感应的方法使振动台面发生往复运动。
基于MATLAB的振动测试数据分析平台的设计
基于MATLAB的振动测试数据分析平台的设计
彭明;王仪明
【期刊名称】《北京印刷学院学报》
【年(卷),期】2010(018)002
【摘要】针对印刷机振动测试数据繁杂、难以处理的问题,基于MATLAB图形用户界面设计向导GUI,设计了印刷机振动测试数据分析平台,该分析平台是对PULSE 测试分析软件的二次开发,包含时域分析、频域分析、阶次分析、比较分析、测点描述及数据导入等功能,不仅包含PULSE测试软件自带的分析处理功能,还能有效地对大量的印刷机振动测试数据进行批处理,其对测试数据有针对性的模块化分析处理的特点,能快速得到有价值的数据处理结果.
【总页数】4页(P17-20)
【作者】彭明;王仪明
【作者单位】北京印刷学院,信息与机电工程学院,北京,102600;北京印刷学院,信息与机电工程学院,北京,102600
【正文语种】中文
【中图分类】TS803
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4.基于MATLAB/GUI的动态电路辅助分析平台设计 [J], 王昉;杨莉莉;孙美美;王晶
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张 晋
南京 !"##$%) (东南大学 土木工程学院
摘
中去。
要:结合振动台试验, 利用 &’()’* 语言及其工具箱函数为工具编写了两个程序, 得到模型传递函数和积分位
移, 与专业软件得到的结果吻合很好, 可代替专业软件或动态信号分析仪的部分功能, 并且可以进一步应用到其他动力试验
189:;5<3 :=,-F1./ <-C45 <5=< <9-.=659 6;.G<13. 1.<5/9-4 D1=H4-G5B5.<
型的自振特性。考虑到模型反馈可能使输入波信号 = 前 言 发生畸变, 因此, 均以层测点的白噪声反应信号对台 面白噪声信号做传递函数。 传递函数又可称频率响应函数, 是复数, 其模等 于输出振幅与输入振幅之比, 表达了振动系统的幅 频特性; 其相角为输出与输入的相位差, 表达了振动 系统的相频特性。因此, 利用传递函数即可作出模 型加速度响应的幅频特性图和相频特性图。幅频特 性图上的峰值点对应的频率为模型的自振频率; 在 幅频特性图上, 采用半功率带宽法可确定该自振频 率下的临界阻尼比; 由模型各测点加速度反应幅频 特性图中, 同一自振频率处各层的幅值比, 再由相频 特性图判断其相位, 经归一化后, 就可以得到该频率 对应的振型曲线。 由此可见, 得到模型的传递函数, 是获得模型自 振特性的关键。 本文采用 &’()’* 语言及其函数编制了求解 传递函数并输出幅频、 相频曲线的程序, 根据作者所 进行的振动台试验中白噪声试验记录, 得到了试验 模型的传递函数。程序如下: ! = Q R#N J SS; T 试验中的采样频率 数学软件 &’()’* 具有优秀的数值计算, 特别 是矩阵运算能力以及数据可视化能力, 目前已发展 成为适合多学科、 多种工作平台的功能强劲的大型 自动控制 软件。在国外, &’()’* 已成为线性代数、 理论、 数理统计、 数字信号处理、 动态系统仿真等领 域的基本工具。 众所周知, P39<9-.、 *-=1G、 2 等语言在土木工程 计算编程方面具有广泛的应用, 但涉及矩阵理论、 数 值分析等问题时用上述语言编程较为烦琐。而这些 同时它还提供了一 问题正是 &’()’* 语言的强项, 批功能强大的核心内部函数和工具箱函数, 不需要 高深的编辑技巧, 可以方便地解决上述问题。本文 对振动台试验数据进行 利用 &’()’* 语言为工具, 处理, 内容主要包括: 由白噪声试验时程记录, 求出 振动模型各测点相对于台面的传递函数, 从而得到 模型的自振频率及振型: 由地震波试验时程记录, 经 消除趋势项、 滤波后, 采用数值积分方法得到积分位 移等, 从而进一步显示了 &’()’* 在土木工程领域 的科学研究与工程计算中的价值。 > 用 !"#$"% 求模型的传递函数 振动台试验中, 通常利用白噪声试验来确定模
频率 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 ( / (+,* / 0’% ,* / 0’% ,) / , ,) / , ,* / 0’% ,* / 0’% ,* / 0’%
幅值峰值点 ,+ / ,. ,, / ’+ -0 / +* -* / (, -’ / +0 ) / ++ % / ’) 0 / 0% % / ,% / (0 0 / .* -, / )( -’ / +. * / ,+
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图)
由本文程序得到的幅频和相频曲线
定的波形基线位移量。这对于积分运算的影响很 大, 使积分运算结果产生较大的偏差。因此, 在用加
晋等
采用 :;<=;> 进行振动台试验数据的处理— — —张
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表!
由本文程序计算结果所得 楼层 频率 ( ) * + % , ( ) * + % , 二阶自振 频率、 振型 一阶自振 频率、 振型 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 . / ’%0 ( / ..0 0 ,* / 0’% ,* / 0’% ,) / , ,) / , ,* / 0’% ,* / 0’% ,* / 0’% 幅值峰值点 %’ / (( ,( / 0% ,+ / )+ -0 / 0, -% / ,0 . / -+ % / (* -’ / *% % / %) % / 0% -’ / %-% / *% -- / -0 * / *0
关键词:振动台试验 传递函数 积分位移
&’()* !"#$"% #+ ,-"$ .(#/ ,"#" +0 #/- ’/"1()* #"%$- #-’#
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模型自振周期及振型
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振型 ’ / 0’. ’ / .’’ / )+( ’ / +%, ’ / ,)* ’ / -,, 1 ’ / ((. 1 ’ / ,+. ’ / ,0’ ’ / (), ’ / .,( ’ / +-%
相位 1 --, / ** 1 --, / -. 1 --- / 0% 1 --- / -0 1 -’0 / )0 (% / 00 -+. / ,% 00 / .. -’% 1 --0 / ), 1 --( / )1 .- / -% -’’ / .* -’+ / %)
振型 ’ / 0’. ’ / .’’ / )+( ’ / +%, ’ / ,)* ’ / -,) 1 ’ / (.+ 1 ’ / ,*% ’ / ,00 ’ / ((( ’ / .,( ’ / +-+
[)] 来求解模型的传递函数。现 <CC4EC# 中的 (+& 函数
图,
根据 ?<KL67- 计算所得传递函数数据 画出的幅频、 相频曲线
示。 根据试验所用振动台的制造商美国 :<? 公司 提供的 ?<KL67- 程序计算所得的传递函数数据, 画 出的幅频和相频曲线如图 , 所示。 从图 ) 和图 , 可以看出, 幅频曲线两者完全类 似, 幅值峰值点对应的频率完全相同, 峰值大小略有 差异, 而在经振型的归一化处理后, 此差异的影响很 小, 具体可见表 )。相 频 特 性 图 两 者 有 较 大 差 异。 后者计算时输入信号采用的是台面内部传感器测到 的信号, 作者未得到此数据, 故本文程序采用的是布 置在台面上的压电式传感器测到的信号。因相位与 传感器工作性能、 接线方向等有关, 故相频特性的差 异可能与此原因有关, 但相频特性的差异并不影响 求解振型, 具体可见表 )。 求出同一工况下其余楼层信号对台面信号的传 递函数后, 可以得到模型的自振特性。模型的自振 周期及振型列于表 ) 之中。 表 ) 中模型 )、 , 层的幅值峰值点对应的相位较 乱。如前所述, 问题可能出在传感器工作性能、 接线 方向等方面。另一方面, 由本文程序计算结果所得 的相位变化趋势与 ?<KL67- 计算结果中的相位变 化趋势一致。 由上述内容可认为, 本文程序可用来计算传递 函数, 进行频谱分析, 从而代替动态信号分析仪或专 业软件的部分功能。 ! 用 "#$%#& 求积分位移 在振动台试验中, 测量加速度比测量位移相对 来说要好测一些。因此, 根据模型加速度波形, 求得 积分位移波形, 是了解模型位移反应的一个重要手 段。 但是, 由于仪器的误差, 加速度记录波形会有一
将此函数的输入参数作如下简要说明: ()) # 为输入 信号, 本文中即为台面信号。 ( ,) 本 $ 为输出信号, 文中即为第 " 层的反应信号。 ( 6) , -./ 为 FF< 点 数, 可变; (.) ( 8) ! ’ 为信号采用频率。 , -./ 为窗函 数的宽度。 (+& 函数中用的是 G122@23 窗 (实际上, (+& 函数是独立的 0 文件 (+& H 0, 可以方便地根据需要对 其进行修改, 例如可以将窗函数改为 G100@23 窗甚 至是矩形窗) 。因为 FF< 是对有限长度内的时域信 号进行计算的, 意味着要对时域信号进行截断, 加窗 的目的是为了抑制对时域信号进行截断时造成的频 率 “泄露” 现象 , 使在时域上截断信号两端的波形 由突变变为光滑, 在频域上压低旁瓣的高度。 ( I) 为样本混迭的点数, 可变。因为一般情况下, 白噪声 此时 (+& 函数将信号分 信号的点数远大于 FF< 点数, 段, 分别计算每段的自动率谱和互功率谱, 最后求解 传递函数时, 将各段的功率谱相加。分段进行处理 可以使频谱图变得平滑。若采用非零的样本混迭点 数, 可增 加 分 段 数, 从 而 使 频 谱 图 变 得 更 为 平 滑。 (") 0&12 代表的 (+& 函数中调用的 J&(B&2J 函数将原 始信号零均值化。 由上述程序得到的幅频和相频曲线如图 ) 所
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