哈工大 试验方法数字信号处理 作业二.doc

题目：根据已知位移曲线，求速度曲线要求： 由数据文件画出位移曲线（ t=0.0005s ）； 对位移数据不作处理，算出速度并画出速度曲线； 对位移数据进行处理，画出位移曲线，并与原位移曲线对比； 画出由处理后的位移数据算出的速度曲线； 写出相应的处理过程及分析。1. 由数据文件画出位移曲线（ t=0.0005s ）；MATLAB程序：data=importdata(dat2.dat);x=(0.0005:0.0005:55);y=data;plot(x,y);xlabel(时间/s);ylabel(位移/mm);title(原始位移曲线);曲线如图：图1 原始位移曲线2. 对位移数据不作处理，算出速度并画出速度曲线；MATLAB程序：clear;data=importdata(dat2.dat);x=(0.0005:0.0005:55);y=data;dt=0.0005;for i=1:109999 dx=y(i+1)-y(i); v(i)=dx/dt;endv(110000)=0;plot(x,v);速度曲线：图2 原始速度曲线3. 对位移数据进行处理，画出位移曲线，并与原位移曲线对比；先对位移信号进行快速傅里叶变换：MATLAB程序：fft(y) 结果如图：图3 原始位移曲线FFT变换可以得知：频率在0附近为有用的位移信号，而频率大于0HZ的信号则为干扰信号，被滤去。MATLAB程序：data=importdata(dat2.dat);x=0.0005:0.0005:55;y=data;wp=1/1000;ws=4/1000;n,Wn=buttord(wp,ws,0.7,20);%使用buttord函数求出阶数n，截止频率Wn。b,a=butter(n,Wn); %使用butter函数求出滤波系数。y2=filter(b,a,y);plot(x,y2);曲线如图：图4 滤波后位移曲线与原位移曲线对比如下图：图5 滤波后位移曲线与原曲线对比4. 画出由处理后的位移数据算出的速度曲线；MATLAB程序：clear;data=importdata(dat2.dat);x=0.0005:0.0005:55;y=data;wp=1/1000;ws=4/1000;n,Wn=buttord(wp,ws,0.7,20);%使用buttord函数求出阶数n，截止频率Wn。b,a=butter(n,Wn); Y1=filter(b,a,y);%使用butter函数求出滤波系数。i=1:109999;v(i)=(y1(i+1)-y1(i)/0.0005;v(110000)=v(109999);t=1.0005:0.0005:55;for k=1:108000 V(k)=v(k+2000);endplot(t,V)速度曲线如下：图6 滤波后速度曲线5. 写出相应的处理过程及分析。先对位移信号进行快速傅里叶变换，可以得知：频率在0附近为有用的位移信号，而频率大于0HZ的信号则为干扰信号，应被滤去。使用buttord函数求出阶数n，截止频率Wn。使用butter函数求出滤波系数。使用filter滤波器对位移曲线滤波，之后在对位移求速度，得出速度曲线。 利用cftool中4次方函数进行拟合得：图7 滤波后速度拟合曲线即可得出速度曲线方程： f(x) = p1*x4 + p2*x3 + p3*x2 + p4*x + p5 （Linear model Poly4）Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = -2.373e-007 (-2.527e-007, -2.22e-007) p2 = 4.484e-006 (2.747e-006, 6.22e-006) p3 = 0.001801 (0.001736, 0.001867) p4 = 0.006051 (0.00513, 0.006973) p5 = -0.08589 (-0.08977, -0.08