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[编程技巧] 求 振动信号的时域积分的matlab程序

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发表于 2014-4-23 20:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

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求 振动信号的时域积分的matlab程序  多谢各位{:{19}:}
同求 时域微分的程序  

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发表于 2014-4-23 21:39 | 显示全部楼层
我来帮助你。
发表于 2014-4-23 21:41 | 显示全部楼层
01.% 测试积分对正弦信号的作用  
02.clc  
03.clear  
04.close all  
05.%% 原始正弦信号  
06.ts = 0.001;  
07.fs = 1/ts;  
08.t = 0:ts:1000*ts;  
09.f = 50;  
10.dis = sin(2*pi*f*t); % 位移  
11.vel = 2*pi*f.*cos(2*pi*f*t); % 速度  
12.acc = -(2*pi*f).^2.*sin(2*pi*f*t); % 加速度  
13.% 多个正弦波的测试  
14.% f1 = 400;  
15.% dis1 = sin(2*pi*f1*t); % 位移  
16.% vel1 = 2*pi*f1.*cos(2*pi*f1*t); % 速度  
17.% acc1 = -(2*pi*f1).^2.*sin(2*pi*f1*t); % 加速度  
18.% dis = dis + dis1;  
19.% vel = vel + vel1;  
20.% acc = acc + acc1;  
21.% 结:频域积分正常恢复信号,时域积分恢复加入的高频信息有误差  
22.% 加噪声测试  
23.acc = acc + (2*pi*f).^2*0.2*randn(size(acc));  
24.% 结:噪声会使积分结果产生大的趋势项  
25.figure  
26.ax(1) = subplot(311);  
27.plot(t, dis), title('位移')  
28.ax(2) = subplot(312);  
29.plot(t, vel), title('速度')  
30.ax(3) = subplot(313);  
31.plot(t, acc), title('加速度')  
32.linkaxes(ax, 'x');  
33.% 由加速度信号积分算位移  
34.[disint, velint] = IntFcn(acc, t, ts, 2);  
35.axes(ax(2));   hold on  
36.plot(t, velint, 'r'), legend({'原始信号', '恢复信号'})  
37.axes(ax(1));   hold on  
38.plot(t, disint, 'r'), legend({'原始信号', '恢复信号'})  
39.%% 测试积分算子的频率特性  
40.n = 30;  
41.amp = zeros(n, 1);  
42.f = [5:30 40:10:480];  
43.figure  
44.for i = 1:length(f)  
45.    fi = f(i);  
46.    acc = -(2*pi*fi).^2.*sin(2*pi*fi*t); % 加速度  
47.    [disint, velint] = IntFcn(acc, t, ts, 2); % 积分算位移  
48.    amp(i) = sqrt(sum(disint.^2))/sqrt(sum(dis.^2));  
49.    plot(t, disint)  
50.    drawnow  
51.%     pause  
52.end  
53.close  
54.figure  
55.plot(f, amp)  
56.title('位移积分的频率特性曲线')  
57.xlabel('f')  
58.ylabel('单位正弦波的积分位移幅值')  
——————————————————————————————————————————————
01.% 积分操作由加速度求位移,可选时域积分和频域积分  
02.function [disint, velint] = IntFcn(acc, t, ts, flag)  
03.if flag == 1  
04.    % 时域积分  
05.    [disint, velint] = IntFcn_Time(t, acc);  
06.    velenergy = sqrt(sum(velint.^2));  
07.    velint = detrend(velint);  
08.    velreenergy = sqrt(sum(velint.^2));  
09.    velint = velint/velreenergy*velenergy;   
10.    disenergy = sqrt(sum(disint.^2));  
11.    disint = detrend(disint);  
12.    disreenergy = sqrt(sum(disint.^2));  
13.    disint = disint/disreenergy*disenergy; % 此操作是为了弥补去趋势时能量的损失  
14.    % 去除位移中的二次项  
15.    p = polyfit(t, disint, 2);  
16.    disint = disint - polyval(p, t);  
17.else  
18.    % 频域积分  
19.    velint =  iomega(acc, ts, 3, 2);  
20.    velint = detrend(velint);  
21.    disint =  iomega(acc, ts, 3, 1);  
22.    % 去除位移中的二次项  
23.    p = polyfit(t, disint, 2);  
24.    disint = disint - polyval(p, t);  
25.end  
26.end  
——————————————————————————————————————————————
01.% 时域内梯形积分  
02.function [xn, vn] = IntFcn_Time(t, an)  
03.vn = cumtrapz(t, an);  
04.vn = vn - repmat(mean(vn), size(vn,1), 1);  
05.xn = cumtrapz(t, vn);  
06.xn = xn - repmat(mean(xn), size(xn,1), 1);  
07.end  
——————————————————————————————————————————————
01.function dataout =  iomega(datain, dt, datain_type, dataout_type)  
02.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
03.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
04.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
05.%  
06.%   IOMEGA is a MATLAB script for converting displacement, velocity, or  
07.%   acceleration time-series to either displacement, velocity, or  
08.%   acceleration times-series. The script takes an array of waveform data  
09.%   (datain), transforms into the frequency-domain in order to more easily  
10.%   convert into desired output form, and then converts back into the time  
11.%   domain resulting in output (dataout) that is converted into the desired  
12.%   form.  
13.%  
14.%   Variables:  
15.%   ----------  
16.%  
17.%   datain       =   input waveform data of type datain_type  
18.%  
19.%   dataout      =   output waveform data of type dataout_type  
20.%  
21.%   dt           =   time increment (units of seconds per sample)  
22.%  
23.%                    1 - Displacement  
24.%   datain_type  =   2 - Velocity  
25.%                    3 - Acceleration  
26.%  
27.%                    1 - Displacement  
28.%   dataout_type =   2 - Velocity  
29.%                    3 - Acceleration  
30.%  
31.%  
32.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
33.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
34.%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%  
35.%   Make sure that datain_type and dataout_type are either 1, 2 or 3  
36.if (datain_type < 1 || datain_type > 3)  
37.    error('Value for datain_type must be a 1, 2 or 3');  
38.elseif (dataout_type < 1 || dataout_type > 3)  
39.    error('Value for dataout_type must be a 1, 2 or 3');  
40.end  
41.%   Determine Number of points (next power of 2), frequency increment  
42.%   and Nyquist frequency  
43.N = 2^nextpow2(max(size(datain)));  
44.df = 1/(N*dt);  
45.Nyq = 1/(2*dt);  
46.%   Save frequency array  
47.iomega_array = 1i*2*pi*(-Nyq : df : Nyq-df);  
48.iomega_exp = dataout_type - datain_type;  
49.%   Pad datain array with zeros (if needed)  
50.size1 = size(datain,1);  
51.size2 = size(datain,2);  
52.if (N-size1 ~= 0 && N-size2 ~= 0)  
53.    if size1 > size2  
54.        datain = vertcat(datain,zeros(N-size1,1));  
55.    else  
56.        datain = horzcat(datain,zeros(1,N-size2));  
57.    end  
58.end  
59.%   Transform datain into frequency domain via FFT and shift output (A)  
60.%   so that zero-frequency amplitude is in the middle of the array  
61.%   (instead of the beginning)  
62.A = fft(datain);  
63.A = fftshift(A);  
64.%   Convert datain of type datain_type to type dataout_type  
65.for j = 1 : N  
66.    if iomega_array(j) ~= 0  
67.        A(j) = A(j) * (iomega_array(j) ^ iomega_exp);  
68.    else  
69.        A(j) = complex(0.0,0.0);  
70.    end  
71.end  
72.%   Shift new frequency-amplitude array back to MATLAB format and  
73.%   transform back into the time domain via the inverse FFT.  
74.A = ifftshift(A);  
75.datain = ifft(A);  
76.%   Remove zeros that were added to datain in order to pad to next  
77.%   biggerst power of 2 and return dataout.  
78.if size1 > size2  
79.    dataout = real(datain(1:size1,size2));  
80.else  
81.    dataout = real(datain(size1,1:size2));  
82.end  
83.return  

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发表于 2014-4-23 21:42 | 显示全部楼层
慢慢调试一下,例子很经典。希望对你有帮助
 楼主| 发表于 2014-4-23 21:53 | 显示全部楼层
谢谢啦~
 楼主| 发表于 2014-4-23 21:59 | 显示全部楼层
猫头鹰先生 发表于 2014-4-23 21:42
慢慢调试一下,例子很经典。希望对你有帮助

多谢 帮助 猫猫先生。  请问有没有时域微分的哈~
发表于 2015-7-11 22:16 | 显示全部楼层
感谢分享
发表于 2015-9-30 09:43 | 显示全部楼层
duanju321 发表于 2014-4-23 21:59
多谢 帮助 猫猫先生。  请问有没有时域微分的哈~

微分用diff函数就行
发表于 2015-10-15 20:26 | 显示全部楼层
学习学习,谢谢
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