数字滤波与数据处理实验报告
数字滤波与数据处理实验报告开课学院及实验室：
学院年级、专
业、班
姓名学号
实验课程名称计算机控制技术成绩
实验项目名称数字滤波与数据处理实验指导老师
一、实验目的
1．熟悉matlab；
2．掌握在Matlab环境下数据采集、数字滤波和位置标定的方法。
二、使用仪器、材料
1．数字式万用表
2．TPCC-YW单容液位控制系统
3．装有matlab的计算机。
三、实验步骤
1．将文件夹“idaq in matlab”复制到D盘根目录，打开matlab，点击“set path”—“add with subfolders”，选择D盘根目录下的文件夹“idaq in matlab”，然后点击“save”，关闭窗口。
2．在matlab的command window中输入“mex -setup”回车，出现“Would you like to mex to locate installed compilers [y]/n?”，输入“y”回车，出现“select a compiler: ”，输入“1”选择c文件编译器“Lcc-win32”，此时出现“Are these correct [y]/n?”，输入“y”回车，配置编译器完成。
3．通过数据线将电脑和数据采集卡（iDAQ）相连，用导线将单容液位控制系统（TPCC-YW）的液位输出和水泵输入分别与iDAQ对应的输入（AIn）和输出（AOn）相连，打开水箱系统电源开关，关闭水箱的放水龙头。
4．打开32位版本matlab，在command window中输入代码”u2h”，回车，打开了iDAQ模拟量测量面板。在“Output Voltage（AOn）＝”后的输入框中输入3，点击“put”按钮，观察水箱液位高度变化，直到液位超过25cm,迅速在“Output Voltage（AOn）＝”后的输入框中输入0，点击“put”按钮。
图4－1 实验运行界面
5. 打开水龙头调节液位高度分别为25cm、20cm、15cm, 10cm、5cm,点击“get”按钮得到各自液位的模拟信号输入端电压值，同一高度测量3次，采用数字滤波减少测量误差，数据填入表4-1。
表4-1 液位与测量电压的对应关系表（液位单位：cm，电压单位：V）
序号液
位（h）
电压测
量值1
电压测
量值2
电压测
量)
数字滤波的结
果（u）
1 25
2 20
3 15
4 10
5 5
6．在Command window中输入“h=[h1 h2 h3 h4 h5]”，回车，输入“u=[u1 u2 u3 u4 u5 u6 u7]”，回车（h1－h5、u1－u5分别是液位值和经过数字滤波后的电压值）。
7．在apps菜单栏中点击“curve fitting”，弹出曲线拟合窗口。在X data下拉列表中选择u，在Y data 下拉列表中选择h，中间下拉列表选择Polynomial（多项式），degree（多项式阶数）选项选1。此时在Results 窗口中就得到拟合方程及其系数，其中SSE（Sum of Squares for Error)即残差平方和越接近0，则模型选择和拟合程度越好。
8．把拟合得到的系数填入运行界面的液位高度h的计算公式。
9．关闭水龙头，在“Output Voltage（AOn）＝”后的输入框中输入3，点击“put”按钮，观察水箱液位高度变化，直到液位超过25cm,迅速在“Output Voltage（AOn）＝”后的输入框中输入0，点击“put”按钮。
10．打开水龙头调节液位高度分别为25cm、20cm、15cm, 10cm、5cm,相应点击“test”按钮，查看h 的计算结果是否与实际的液位高度一致。
五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）
1．记录测量的数据，并进行数字滤波处理；
采用算术平均滤波：保留四位小数
序号液
位（h）
电压测
量值1
电压测
量值2
电压测
量)
数字滤波的结
果（u）
1 25 1.0370 1.043
2 1.0456 1.0419
2 20 0.8442 0.8392 0.837
3 0.8402
3 15 0.635
4 0.6338 0.6357 0.6350
4 10 0.426
5 0.4237 0.4339 0.4280
5 5 0.2198 0.2239 0.2173 0.2198
采用中值滤波：保留四位小数
序号液
位（h）
电压测
量值1
电压测
量值2
电压测
量)
数字滤波的结
果（u）
1 25 1.0370 1.043
2 1.0456 1.0432
2 20 0.8442 0.8392 0.837
3 0.8392
3 15 0.635
4 0.6338 0.6357 0.6354
4 10 0.426
5 0.4237 0.4339 0.4265
5 5 0.2198 0.2239 0.2173 0.2198
实验图片：采用算术平均滤波
中值滤波拟合图形基本完全相同。
六、实验结果及分析
1．记录相应的数据。
答：见上表
2．比较和分析不同数字滤波方法的实际效果。
答：本次实验中两种滤波方法的实际效果基本上完全相同。拟合数据图中，也得出了每一台水泵对应的数据参数。
H=ku+c; k=24.31; c=-0.3904