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中国海洋大学硕士学位论文基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究姓名：唐世振申请学位级别：硕士专业：港口、海岸及近海工程指导教师：蒋济同20070701●清除——当用户不再执行设备对象时，应使用删除函数将设备对象从内存中清除，并使用清除命将对象从ＭＡＴＬＡＢＴ作空问中清除。
１．刨建一个数据对象设备对象是用于访问硬件设备的工具箱组件。
本系统开发的过程中需要添加的设备是模拟量输入通道。
调用ａｎａｌｏｇｉｎｐｕｔ函数设置一个模拟量输入设备。
２．调用函数ａｄｄｃｈａｎｎｅｌ添加模拟量设备的通道。
３．设置数据采集的ＳａｍｐｌｅＲａｔｅ等属性值。
４．调用实时数据采集程序进行数据的实时采集。
图３．２和３．３是系统的主界面以及数据采集的菜单。
３．５数据的查看、显示１．数据的查看图３．２系统的主界面图３．３数据采集菜单工程应用中，采集到的数据必须可以进行实时的查看，系统的查看界面如图３．４、３．５所示。
２．数据显示在工程应用中，技术人员关心的是数据中能够对结构产生重大影响的部分数据，诸如数据的最大值、最小值、均值、方差等。
同时，数据显示应该可以实现数据的全部显示或者技术人员所需要的部分数据的显示。
图３．４和图３．５给出了数据全部显示、部分显示的主界面。
图３．４数据全部显示界面图３．５数据部分显示界面３．６文件的处理一个完善的系统必须具备强大的文件处理功能。
本系统的研究过程中，文件功能的开发主要依靠ＭＡＴＬＡＢ强大的对话框功能进行实现。
可以进行文件的打开、保存、另存为、打印、页面设置和退出ＭＡＴＬＡＢ系统等功能。
文件菜单如图３．６所示，保存界面如图３．７所示。
图３．７文件保存界面图３．６文件菜单３．７本章小结本章首先介绍了多功能数据采集卡ＰＣＩ－１７１２的基本开发方法，然后介绍了ＦＩＦＯ缓冲技术的基本原理，并指出了其相对于单缓冲技术的优点并利用此技术开发了实时采集程序，另外还介绍了多线程机制，重点介绍了线程间通信的方式——硷局变量。
使用Matlab进行线性系统辨识与控制的技巧引言：线性系统辨识和控制是现代控制理论和工程应用中的重要内容。
Matlab作为一种强大的数学计算和编程软件，为我们提供了丰富的工具和函数，方便了线性系统辨识与控制的实现。
本文将介绍一些使用Matlab进行线性系统辨识与控制的技巧。
一、线性系统辨识1. 数据采集与预处理对于线性系统辨识，首先需要采集系统的输入输出数据。
在Matlab中可以使用内置函数来进行数据采集，如"sim"函数进行仿真实验，或者使用数据采集卡等外部设备来获取现实世界中的数据。
采集到的数据通常需要进行预处理，如去除噪声、滤波或数据归一化等。
在Matlab中有丰富的信号处理工具箱，可以方便地进行数据预处理。
2. 系统模型的选择线性系统辨识的目标是找到一个数学模型来描述实际系统的动态行为。
在选择系统模型时，可以根据应用需求选择合适的模型种类，如ARX模型、ARMA模型、ARMAX模型等。
在Matlab中，可以使用System Identification Toolbox来进行系统模型的选择和参数估计。
这个工具箱提供了多种模型结构和参数估计算法，方便用户根据系统特性进行模型的选择。
3. 参数估计与模型验证在选择好系统模型后，需要进行参数估计和模型验证。
在Matlab中，可以使用System Identification Toolbox中的函数来进行参数估计，如"armax"函数和"arx"函数等。
参数估计结果可以通过模型验证来评估模型的拟合程度和预测性能。
Matlab中的"compare"函数可以绘制真实输出和模型输出的对比曲线，帮助用户评估模型的准确性。
二、线性系统控制1. 控制器设计线性系统控制的目标是设计一个控制器来使得系统达到所期望的性能要求。
在Matlab中，可以使用Control System Toolbox来进行控制器设计。
科技信息2012年第33期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION随着科技进步，车辆测试技术出现了许多新技术和新理论，比如新型传感器、系统理论、信号处理、多传感器信息融合等，为了跟踪前沿技术和体现现代化，《车辆现代测试技术》课程将区别于传统汽车检测，其不仅是利用万用表、示波器等设备检测电压、电流、波形等物理量，来人工对车辆相关设备状态进行判断，而更重要的是利用测得数据进行理论变换，挖掘出更深层次数据信息，为进一步控制、故障诊断和预测等提供依据。
作为课程的实验教学，其需要具备对信号进行采集及进行分析处理的内容，论文考虑到Matlab软件集成了强大数据计算、信号处理和分析以及良好的硬件接口功能，利用Matlab软件并采用实际中方便可行的软硬件条件，探讨了进行该课程实验教学系统设计的方法，提出了两种具体的总体设计及其硬件和软件设计方案。
1实验教学系统总体设计方案Matlab软件支持的数据采集方式基本上可分为两种，一种是各大公司提供的集成数据采集板卡，只需安装其驱动程序，便可以利用Matlab编程实现数据的采集；另一种是用户自行设计的单片机数据采集系统，Matlab可通过串口实现和单片机的数据通信，读取单片机采集的数据。
Matlab的信号处理工具箱具有各种丰富的信号处理指令，对采集的数据便可进行各种变换和分析、显示图形和储存数据，得出的结论也可实时传输给信号采集系统以扩展其控制功能。
根据以上分析，由《车辆现代测试技术》课程实验教学对信号采集和处理的需要，实验系统可有两种设计总方案，方案一是由购买的数据采集卡构成随车测试实验系统，如图1；方案二是用户自行设计的无线数据传输不随车测试实验系统，如图2。
图1随车实验教学系统总方案通常情况下，用户购买的各公司数据采集卡，均不配备数据的无线传输功能，比较适合构建随车实验测试系统，系统必须随车运行，如图1。
个人计算机（PC机）中安装Matlab软件，数据采集卡可采用内插式或外挂式，内插式板卡根据PC机主板的类型选用相应的ISA、PCI 等总线形式的板卡，外挂式可选用USB、RS-232/RS-485等串口总线形式的板卡，由于内插式板卡采用了并行接口，其数据传输速度快，但插拔不太方便，外挂式采用了串口，其传输速度较内插式慢，使用起来却更方便[1]。
DAQ设备的使用程序流程1. 引言在进行数据采集与控制的实验或项目中，通常需要使用到数据采集卡（DAQ设备）。
本文档将介绍如何在使用DAQ设备时，编写相应的程序流程。
2. 硬件准备在使用DAQ设备之前，需要做好以下硬件准备工作：•确保DAQ设备已经正确连接到计算机。
•检查并确保所有的连接线缆都连接稳固。
•确保所需传感器或信号源已连接到DAQ设备。
3. 软件安装在编写DAQ设备的使用程序之前，需要确保已经安装了相关的软件：•安装DAQ设备所需的驱动程序。
•安装相应的数据采集软件，如LabVIEW、MATLAB等。
4. 编写程序编写DAQ设备的使用程序时，需要按照以下步骤进行：1.打开数据采集软件，如LabVIEW。
2.创建一个新的VI（Virtual Instrument）。
3.在VI中添加DAQ设备控制的模块，如DAQ Assistant。
4.配置DAQ设备的参数，包括采样率、数据通道等。
5.添加数据处理模块，如数据滤波、频谱分析等。
6.配置数据处理模块的参数，如滤波器类型、截止频率等。
7.运行程序，开始数据采集与处理。
8.根据需要，将数据存储到文件或通过网络发送到其他设备。
5. 程序调试与优化在编写完DAQ设备的使用程序后，需要进行程序的调试与优化，以确保程序的正确性和效率。
•调试：运行程序，并检查数据采集与处理的结果是否符合预期。
若结果不正确，可以逐步调试程序，检查每个模块的配置和参数设定。
•优化：查找并消除程序中的潜在问题，提高程序的运行效率。
可以考虑使用多线程、并行计算等方法来提高程序的性能。
6. 结束工作在完成使用DAQ设备的程序之后，需要进行以下操作：•保存程序文件，以便后续使用或修改。
•关闭数据采集软件。
•断开DAQ设备与计算机的连接。
•整理和存储采集到的数据文件，以备后续分析使用。
7. 总结本文档介绍了使用DAQ设备的程序流程，包括硬件准备、软件安装、程序编写、调试与优化以及结束工作等步骤。
使用多通道数据采集卡的实验方法随着科技的不断进步，数据采集在许多领域中扮演着重要的角色。
多通道数据采集卡的出现，使得同时采集多个信号成为可能。
本文将介绍使用多通道数据采集卡的实验方法，帮助读者更好地了解和应用这一技术。
1. 什么是多通道数据采集卡多通道数据采集卡是一种硬件设备，用于采集多个信号。
它通常包括多个输入通道、模拟至数字转换器（ADC）、时钟源和接口等组件。
通过连接传感器、测量设备等到不同的通道上，数据采集卡可以将多个信号同时转换为数字信号，并提供给计算机进行存储、处理和分析。
2. 数据采集前的准备工作在进行实验之前，我们需要做一些准备工作。
首先，明确实验目的和所需的采集信号类型。
例如，如果需要监测温度和湿度，我们需要选择合适的传感器，并将它们连接到数据采集卡的相应通道上。
其次，确保数据采集卡和计算机之间的连接正常。
一般来说，数据采集卡通过USB、PCIe等接口与计算机连接。
根据设备型号和接口类型，我们可以选择合适的连接线缆，并确保稳定的连接。
另外，对于模拟信号的采集，我们需要进行校准和滤波处理。
校准可以提高信号的测量精度，滤波处理可以减少噪音对信号的干扰。
因此，在实验开始之前，我们应该对采集卡的设置进行调整，并根据需要进行校准和滤波操作。
3. 实验过程及应用案例在实验过程中，我们可以使用软件或编程语言来控制和接收数据。
许多数据采集卡提供了自带的软件，可以用于实时数据监测和保存。
此外，我们也可以使用LabVIEW、Python等编程语言进行数据采集和处理。
对于应用案例，我们以心电信号采集为例进行说明。
在实验中，我们可以将心电传感器连接到多通道数据采集卡的相应通道上，然后通过软件接收和记录心电信号。
通过设置采样频率和时间间隔，我们可以获取不同时间段内的心电数据。
然后，我们可以使用信号处理算法对心电信号进行滤波、去噪、心律分析等操作，以获得更有用的信息。
除了心电信号的采集，多通道数据采集卡还可以应用于许多其他领域，如振动分析、声音信号处理、工业自动化等。
第1篇一、实验目的1. 理解控制器的基本原理和设计方法；2. 掌握常见控制器的实现方法；3. 学会使用控制器进行系统仿真和分析。
二、实验内容1. 控制器基本原理；2. 控制器设计方法；3. 控制器实现与仿真；4. 控制器性能分析。
三、实验原理控制器是自动控制系统中实现控制功能的核心部件，其作用是使被控对象的输出信号与期望信号之间保持一定的稳定关系。
控制器的设计方法主要包括比例-积分-微分（PID）控制、模糊控制、自适应控制等。
四、实验步骤1. 实验一：控制器基本原理（1）了解控制器的定义、功能及分类；（2）学习控制器的作用和基本原理；（3）分析控制器在不同控制策略下的特点。
2. 实验二：控制器设计方法（1）学习PID控制器的原理和参数整定方法；（2）学习模糊控制器的原理和设计方法；（3）分析自适应控制器的原理和特点。
3. 实验三：控制器实现与仿真（1）使用MATLAB/Simulink软件搭建控制系统模型；（2）根据控制器设计方法，实现PID控制器、模糊控制器和自适应控制器；（3）对控制器进行仿真分析，验证其性能。
4. 实验四：控制器性能分析（1）分析不同控制器在仿真过程中的性能表现；（2）比较不同控制器的优缺点，总结适用场景；（3）提出改进控制器的建议。
五、实验结果与分析1. 实验一：控制器基本原理通过学习，我们了解到控制器是自动控制系统的核心部件，其作用是实现被控对象的输出信号与期望信号之间的稳定关系。
控制器的基本原理包括比例控制、积分控制和微分控制。
2. 实验二：控制器设计方法（1）PID控制器：通过比例、积分和微分三个环节，对被控对象的误差进行控制。
在实际应用中，需要根据系统特性对PID参数进行整定，以达到最佳控制效果。
（2）模糊控制器：基于模糊逻辑，通过模糊推理实现控制。
模糊控制器具有鲁棒性强、易于实现等优点。
（3）自适应控制器：根据系统动态特性，实时调整控制器参数，以适应系统变化。
自适应控制器具有自适应性、抗干扰性强等特点。
实验一自动控制系统实验箱的使用及Matlab控制工具箱的使用一、预习要求1、查阅模拟电子技术基础，掌握由集成运放电路组成的积分运算电路和微分运算电路原理。
2、了解Matlab控制工具箱基础知识（上网查阅、图书馆资料）。
二、实验目的1、掌握自动控制系统模拟实验的基本原理和基本方法。
2、熟悉Matlab控制工具箱的基本用法。
三、实验仪器1、EL-AT-Ⅲ型自动控制系统试验箱一台。
2、计算机一台。
四、实验内容1、自动控制原理实验箱的硬件资源EL-AT-Ⅲ型自动控制系统试验箱面板主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱组成，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要用于构造被控模拟对象。
（1）本实验系统有八组放大器、电阻、电容组成的实验模块。
每个模块中都有一个uA741构成的放大器和若干个电阻、电容。
通过对这七个实验模块的灵活组合可构造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统。
（2）二极管、电阻、电容区（3） AD/DA卡输入输出模块该区域是引出AD/DA卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2, AD1、AD2。
20针的插座用来和控制对象连接。
（4）电源模块电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是+12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。
（5）変阻箱、变容箱模块通过按动数字旁边的“+”、“-”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。
2、自动控制原理实验软件说明（1）软件启动在windows桌面上或“开始—程序”中双击“自动控制理论”，启动软件如图1-1所示。
QQ截图（2）实验前计算机与实验箱的连接用实验箱自带的USB线将实验箱后面的USB口与计算机的USB口连接。
（3）软件使用说明本套软件界面共分为两组画面。
A．软件说明和实验指导书画面，如图1-2所示。
