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应用Matlab处理物理化学实验数据

应用Matlab处理物理化学实验数据
应用Matlab处理物理化学实验数据

实验一数据处理方法MATLAB实现

实验一数据处理方法的MATLAB实现 一、实验目的 学会在MATLAB环境下对已知的数据进行处理。 二、实验方法 1. 求取数据的最大值或最小值。 2. 求取向量的均值、标准方差和中间值。 3.在MATLAB环境下,对已知的数据分别进行曲线拟合和插值。 三、实验设备 1.586以上微机,16M以上内存,400M硬盘空间,2X CD-ROM 2.MATLAB5.3以上含CONTROL SYSTEM TOOLBOX。 四、实验内容 1.在MATLAB环境下,利用MATLAB控制系统工具箱中的函数直接求取数据的最大值或最小值,以及向量的均值、标准方差和中间值。 2.在MATLAB环境下,选择合适的曲线拟合和插值方法,编写程序,对已知的数据分别进行曲线拟合和插值。 五、实验步骤 1. 在MATLAB环境下,将已知的数据存到数据文件mydat.mat中。 双击打开Matlab,在命令窗口(command window)中,输入一组数据:实验一数据处理方法的MATLAB实现 一、实验目的 学会在MATLAB环境下对已知的数据进行处理。 二、实验方法 1. 求取数据的最大值或最小值。 2. 求取向量的均值、标准方差和中间值。 3.在MATLAB环境下,对已知的数据分别进行曲线拟合和插值。 三、实验设备 1.586以上微机,16M以上内存,400M硬盘空间,2X CD-ROM 2.MATLAB5.3以上含CONTROL SYSTEM TOOLBOX。 四、实验内容

1.在MATLAB环境下,利用MATLAB控制系统工具箱中的函数直接求取数据的最大值或最小值,以及向量的均值、标准方差和中间值。 2.在MATLAB环境下,选择合适的曲线拟合和插值方法,编写程序,对已知的数据分别进行曲线拟合和插值。 五、实验步骤 1. 在MATLAB环境下,将已知的数据存到数据文件mydat.mat中。 双击打开Matlab,在命令窗口(command window)中,输入一组数据: x=[1,4,2,81,23,45] x = 1 4 2 81 2 3 45 单击保存按钮,保存在Matlab指定目录(C:\Program Files\MATLAB71)下,文件名为“mydat.mat”。 2. 在MATLAB环境下,利用MATLAB控制系统工具箱中的函数直接求取数据的最大值或最小值,以及向量的均值、标准方差和中间值。 继续在命令窗口中输入命令: (1)求取最大值“max(a)”; >> max(x) ans = 81 (2)求取最小值“min(a)”; >> min(x) ans = 1 (3)求取均值“mean(a)”; >> mean(x) ans =

MATLAB在化工数据处理中的应用

化工数据处理与实验设计 期中论文 Matlab在化工数据处理中的应用 姓名:陈奕含 学号:2012115134 班级:化学工程与工艺

Matlab在化工数据处理中的应用 一、MATLAB简介 Matlab软件包最初是1967年由Clere Maler用FORTRAN语言设计和编写的。1984年Mathworks公司用C语言完成了Matlab的商业化版本并推向市场。经过20余年的改进,Matlab已发展成为一个具有极高通用性的、带有众多实用工具的运算平台,成为国际上广泛认可的优秀科学计算软件。 Matlab是matrix&laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国Mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 Matlab和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。Matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 Matlab的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用Matlab来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且Matlab也吸收了像Maple等软件的优点,使Matlab成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JA V A的支持。其特点如下: 1.支持多平台操作系统(Windows、Unix等)。 2.是一种简单易学的编程语言。 3.Matlab程序很容易维护。 4.编程效率很高。由于用户程序可直接调用大量的Matlab函数,因此编程速度快。 5.用途广泛。可用于数值计算和符号计算、数据分析、工程与科学绘图、图形用户界面设计、建模和仿真、控制系统设计、数字图像信号处理以及财务工程等。 6.功能超强。包含600多个常用算法内建函数,有众多面向具体应用的工具箱(如偏微分方程、最优化方法、数理统计、样条函数、神经网络工具箱等)和simulink仿真模块。此外,其他产品延伸了Matlab的能力,包括数据采集和依靠Matlab语言编程产生独立的C/C++代码等等。其算法函数大多由国际知名专家完成,算法稳定可靠、效率高。 7.具有开放式结构,扩展功能强。Matlab的开放式结构使Matlab产品族很

基于MATLAB的EXCEL数据计算与分析

基于MATLAB的EXCEL数据计算与分析 潜刘方 摘要:再怎么样希望先看摘要,阅读本文需要一定的MA TLAB基础知识,不需要excel相关知识。结合本人近期工作上的需要测量计算,想偷懒就选择了利用MATLAB偷懒,于是便有了本文。本文首先利用MA TLAB读取数据,计算,将数据写入excel,然后花了很大的精力来根据实际需要画图,最后将图保存在excel所在的文件夹下。这个m文件可谓花了我不少的时间和精力。最后根据m文件的不足(不能将图形输入到excel文档当中),进一步弥补这不足,就有了exlink(也叫excel link),在网上搜索了相关的知识,发现很多关于exlink 的培训,觉得实在可笑,所以就将exlink的使用写的比较详细,以供读者自行分析体会。关键字:MATLAB excel exlink 接口 一、前沿 MATLAB是一款应用在各个领域的数学软件,最初叫做矩阵实验室,专用于矩阵的运算,后来的版本再各个领域都得到了很好的应用,比如:通信、电力电子、电机控制、运动控制、计算机控制、自动控制,DSP数字信号处理。但是MATLAB对于数据的处理与可视化是很多软件所不能及的。 EXCEL作为办公必备软件,能对简单数据分析计算与作图分析,但是处理复杂数据显得力不从心,比如三维作图就无法利用EXCEL作出;EXCEL本身的函数远远没有MATLAB 多,MATLAB作为数据有其独特的优势,集成了很多数学函数,包括数据拟合差值等。MATLAB 可以从EXCEL中读取数据,经过相关运算之后又可以将数据写入EXCEL,假如需要重复性的对excel可以利用MATLAB编写函数,每次只要运行MATLAB程序就可以完成,大大节省时间和精力。 另外,MATLAB还有与EXCEL的接口,叫做EXLINK,运用这个接口可以在excel中完成MATLAB函数的调用,还能传送数据给MATLAB,从MATLAB当中读取数据,从MATLAB 当中读取图形,使用方便,操作简单。 二、基于MATLAB的数据分析 数据分析操作流程主要分为三步:第一步,从excel中读取数据;第二部:利用MATLAB 大量函数对数据分析处理;第三步:将分析结果写入excel中。在整个过程中,不需要打开excel软件,操作十分方便,每次操作唯一要做就是修改excel所在的目录及文件名。主要函数如下(具体使用方法可在MATLAB命令窗口输入help +函数名查看):Xlsread 从excel中读数据 Xlswrite 向excel中邪数据 num2str 将数字转换为字符串 strncmp 字符串比较 polyfit 数据拟合 polyval 具体数值代入求值 plot 作图

基于MATLAB的数据实时采集与处理的实现_梁湘

0.引言 MATLAB/SIMULINK是现在流行的仿真软件。MATLAB集数学计算结果可视化和编程于一体,能够方便地进行科学计算和大量工程运算的数学软件;SIMULINK是MATLAB的常用组件,它是基于MATLAB的语言环境下实现动态装置建模,仿真和分析的一个集成环境,支持连续、离散及两者混合的线性和非线性装置,也支持具有多种采样速率的多速率装置,被广泛的用于控制系统设计和系统仿真等诸多领域。但是MATLAB不能直接对硬件进行读写操作,从而影响了在控制系统仿真上的应用范围。MATLAB提供了众多外部函数接口,本文从中选择MEX文件接口作为MATLAB对外界进行读写的通道,首先对USBCAN接口卡进行设计,接下来以这个接口卡为通道,实现了MATLAB对于硬件的访问。 1.USB-CAN转接卡的设计 首先对于USBCAN转接卡进行设计,以便于设计出的转接卡能作为通信通道,让MATLAB能够通过USBCAN转换模块采集CAN总线上的数据,然后进行仿真。 在基于CAN总线的控制系统中,作为下层网络的CAN总线与计算机之间的通信以往是通过基于RS232接口、PC机上的ISA总线和PCI总线的通信适配卡来完成的。这些种类的转接卡有传输速率较慢,设计复杂和不便于扩展等缺点。 本课题设计的CAN-USB转接卡的功能是:采集CAN总线上的数据,通过USB总线和上位控制站之间进行数据传输。在通讯方面,一方面要满足CAN的协议标准,实现开放性,互操作性,在高速通信的情况下做到拥有较好的抗干扰性能;另一方面,转接卡兼容USB1.1总线,转接卡可以通过USB连接到PC机。其主要设计参数如下:数据传输速率:波特率在5Kbit/s~1Mbit/s范围内: USB总线标准:满足USB1.1协议的标准USB设备A/B插座 CAN总线接口:DB9针型插座,符合DeviceNET和CANopen标准CAN协议:支持CAN2.0B协议(兼容CAN2.0A协议) 供电方式:USB总线供电(+5V)或者使用外接电源(+9V~+25V,400mA) 运行环境:WindowsXP 转接卡的方案设计的思想是在已经存在的CAN总线网络中增加一个数据采集节点,用来采集各个节点发来的的数据,再通过USB总线上传到PC机,进行分析过和存储等操作。设计的具体实现是采用单片机通过控制USB控制芯片,与PC机进行通信,从PC机得到采集数据的指令和向PC机上传数据。同时,因为USB总线速度较快,并且是要从CAN网络读取数据分析,所以单片机通过不同的片选信号控制两个CAN控制芯片,分别能够从两路CAN网络上采集数据,和将从PC机得到的数据通过两个CAN控制芯片分别发送出去。所设计的系统结构如下图1所表示: 两路CAN CAN总线 USB协议具有1.1和2.0两个版本。从MATLAB对数据进行读写出发,并且处于CAN总线所能提供的速率限制,USB协议1.1版本已经能满足我们所需要的性能要求。USB1.1提供两种数据传输速率,低速传输为1.5Mbps,全速传输为12Mbps,并支持所有USB的特性,如热插拔、具有统一的设备标准以及可以连接多个设备等。CAN总线目前有CAN协议2.0A和CAN协议2.0B两个版本。本次设计所选用的单片机和CAN网络控制芯片均可支持CAN协议2.0A和CAN协议2.0B两个版本。 图1USBCAN转接卡的总体设计 本设计选用89CS52作为单片机来对CAN控制芯片和USB控制芯片操作。89CS52是ATMEL公司生产的低电压,高性能的单片机,兼容80C51构架。选择SJA1000做CAN总线控制芯片。这款芯片是一个由飞利浦公司生产的独立的CAN控制器,它在汽车和普通的工业应用上都具有较为先进的特征。它能适合多种应用,特别是在系统优化、诊断和维护方面,并且能和支持80C51构架的单片机兼容。选择PCA82C250作为CAN总线接口芯片,这款芯片专为CAN总线进行差分通信而设计。 根据设计要求,USBCAN转接卡应该直接能与PC机相连接,再与CAN总线进行通信。对比USB协议三层设备:主机(HOST),集线器(HUB)和设备(NODE),PC机作为主机,USBCAN转接卡是作为最下面一个级别:设备(NODE),只需要与其相连而不需要再作为HUB接入其它USB设备。所以需要挑选的是能够在充当设备(NODE)的芯片,这款芯片应该可以与51系列单片机相连通,并且支持USB协议1.1版本。市场上此类控制芯片主要有两种,一种是将单片机(MCU)集成到USB芯片上,代表如EZ-USBFX2;另一种是纯粹的USB接口芯片,如PDIUSBD12。考虑到前文提出的设计指标等因素,本文选择了飞利浦公司的PDIUSBD12芯片。PDIUSBD12是一款性价比很高的USB器件,广泛的采用与许多PC机的外设。 硬件设计完成后,对于固化在单片机ROM中的程序进行设计。单片机ROM中的程序主要采用中断驱动。它将USB总线和CAN总线上的数据请求都当作中断处理,在相应的中断处理程序中再将所采集到的数据转发到另外一个总线。 最后对于转接卡的驱动程序进行设计。驱动程序采用Windows体系下WDM驱动程序模型。在这种模型下,对于USB设备来说,驱动程序可以分为USB底层驱动程序和USB功能驱动程序。USB底层驱动程序在实际运行中对实际硬件进行操作,实现了复杂的底层通信;USB功能驱动程序则一般由设备开发者编写,逻辑位置位于USB底 基于MATLAB的数据实时采集与处理的实现 梁湘 (同济大学机械工程学院中国上海200092) 【摘要】本文的利用USB与CAN两种技术的优点设计了通信转接卡,提高整个网络的通信质量。接下来,采用该转接卡作为MATLAB与SIMULINK环境下实时仿真的通信转接卡,进行MATLAB环境下对CAN总线数据的实时采集、处理与仿真功能,完成MATLAB与SIMULINK下对控制系统的仿真和实时控制,为类似的通信转接卡的研究提供一定的参考。 【关键词】USB-CAN转接卡;半实物平台;MATLAB;SIMULINK TheRealizationofReal-timeReadingandWritinginMATLAB LiangXiang (SchoolofMechanicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092) 【Abstract】ThepapertakesadvantageofCAN-busandUSB-bustodesignUSBCANadapter.Theadapterimprovesthequalityofnetwork’scommunication.Following,thepapertakesUSBCANadapterasachannelwithwhichMATLABcancollectdatafromCAN-bus.Inthisway,MATLABcancollect,handleandsimulatedatainreal time.

MATLAB 主成分数据处理

第11章 主成分 主成分分析(principal component Analysis )又称主分量分析,是由皮尔逊 (pearson )于1901年首先引入,后来由霍特林(hotelling )于1933年进行了发展。主成分分析是一种通过降维技术把多个变量化为少数几个主成分(即综合变量)的多元统计方法,这些主成分能够反映原始变量的大部分信息,通常表示为原始变量的线性组合,为使得这些主成分所包含的信息互不重叠,要求各主成分之间互不相关。主成分分析在很多领域有着广泛的应用,一般来说,当研究的问题涉及很多变量,并且变量间相关性明显,即包含的信息有所重叠时,可以考虑用主成分分析的方法,这样容易抓住事物的主要矛盾,使得问题得到简化。 本章主要内容包括:主成分分析的理论简介,主成分分析的MATLAB 实现,主成分分析的主要具体案例。 11.1主成分分析简介 11.1.1主成分分析的几何意义 假设从二元总体 12(,)'x x x =中抽取容量为n 的样本,绘出样本观测值的散点图,如图11-1所 示。从图上可以看出,散点大致分布在一个椭圆内1x 与2x 呈现出明显的线性相关。这n 个样品 在 1x 轴方向和2x 方向具有相似的离散度,离散度可以用1x 和2x 包含了近视相等的信息量,丢掉其中任意一个变量,都会损失比较多的信息。图11-1中坐标按逆时针旋转一个角度θ,使得 1x 轴旋转到椭圆的长轴方向1y ,2x 轴旋转到椭圆的短轴2y ,则有 112212cos sin sin cos y x x y x x θθθθ =+?? =-+? (11.1) 此时可以看到,n 个点在新坐标系下的坐标1y 和2y 几乎不相关,并且1y 的方差要比2y 的方 差大得多,也就是说1 y 包含了原始数据中大部分的信息,此时丢掉变量 2y ,信息的损失是比较 小的。这里称 1y 为第一主成分2y 为第二主成分。 主成分分析的过程其实就是坐标系旋转的过程,新坐标系的各个坐标系的轴的方向是原始数据变差最大的方向,各主成分表达式就是新旧坐标转换关系式。 11.1.2 总体的主成分 1从总体协方差矩阵出发求解主成分 设 ' (,,,) p x x x x = 为一个p 维总体,假定 x 期望和协方差矩阵均存在并已知,记 ()E x μ =,var() x =∑ ,考虑如下线性变换

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