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需求
有个朋友需要我帮忙写个matlab脚本读取100个txt文档的实验数据,这些文档的结构相同,分为四列,从第一列到第四列依次是时间、位置、速度、加速度。读取完数据之后需要对数据进行处理,具体的处理方式是:提取以0.002为采样周期的数据,分类存储起来。
文件内容是这样的:
技术难点
技术难点在于,这些文件中的数据是从一个软件中仿真得到的,由于采用的是变步长仿真,因此采样时间不统一,很难采用对时间取余的操作来实现。
解决办法
首先对于给定的文档结构,采用textread函数读取四列数据分别存放在四个变量a1,a2,a3,a4中。小伙伴儿可能会问,由于文件头的存在,读取的数据前面几行并不是实际数据,怎么办?好办,把前几行去掉不就行了,使用MATLAB很容易提取。
[a1,a2,a3,a4]=textread(filename,'%s%s%s%s','headerlines',4);
由于读入到matlab中的数据属于文本变量,对应的类型是cell,而我们需要的数据类型是double,怎么办?类型转换吧;处理过程:cell->mat->double
function res=cell2double(input)
[n,m]=size(input);
res=zeros(n,1);
for i=1:n
temp=cell2mat(input(i));
res(i)=str2double(temp);
end
end
重点来了,由于采样时间不是固定的(变步长采样时间有些地方大,有些地方小),因此采用
mod(time(i),0.002)==0
这样的简单判断是不行的,本人试过这种方式来提取数据,结果有的文件提取的数据多,有的文件提取的数据少,无法跟时间进行对齐,确实很让人头疼。
考虑到采样时间精度在0.002秒以下,如果只是采用时间除以0.002取余数,很多数据会被错误判定为不合适,从而丢失数据。怎么办呢?
对时间四舍五入嘛,将时间四舍五入到小数点后3位不就行了。
但是呢,问题又来了,比如采样时间0.0082,0.0084时,则这两个数据都会被加入,这是行不通的,处理的结果依然跟前面的一样。
从四舍五入后的数据中寻找特征吧。对于四舍五入后的时间点,当存在相同的采样时间是只取其中的一个即可,仔细观察可以发现这样的数据特征,每一个满足要求的数据,它的后面一个数据的时间节点总是比它大。
代码就这样写吧:
for j=1:time_rows-5-1
if mod(time(j),0.002)==0%能被0.002整除,条件1
if time(j+1)>time(j)%后一个采样时间比前一个大,条件2
tempTime(k)=time(j);
tempPos(k)=pos(j);
tempSpeed(k)=speed(j);
tempAcc(k)=acc(j);
k=k+1;
end
end
end
好啦,贴一下完整的代码,仅供参考。
参考代码
clc;
clear all;
N=100;
M=5000;
dataToGetPos=zeros(M,N+1);
dataToGetSpeed=zeros(M,N+1);
dataToGetAcc=zeros(M,N+1);
for i=1:N
str1='result';
str2='.txt';
filename=sprintf('%s%d%s',str1,i,str2);
[a1,a2,a3,a4]=textread(filename,'%s%s%s%s','headerlines',4);
[pos_rows,pos_cols]=size(a2);
[time_rows,time_cols]=size(a1);
[speed_rows,speed_cols]=size(a3);
[acc_rows,acc_cols]=size(a4);
tempPos=zeros(M,1);
tempTime=zeros(M,1);
tempSpeed=zeros(M,1);
tempAcc=zeros(M,1);
time=cell2double(a1(5:time_rows));
pos=cell2double(a2(5:pos_rows));
speed=cell2double(a3(5:speed_rows));
acc=cell2double(a4(5:acc_rows));
time=round(time,3);
k=1;
if i==1
for j=1:time_rows-5-1
if mod(time(j),0.002)==0
if time(j+1)>time(j)
tempTime(k)=time(j);
tempPos(k)=pos(j);
tempSpeed(k)=speed(j);
tempAcc(k)=acc(j);
k=k+1;
end
end
end
[tempPosRows,tempPoscols]=size(tempPos);
if tempPosRows<M
for l=tempPosRows+1:M
tempPos(l)=0;
tempTime(l)=0;
tempSpeed(l)=0;
tempAcc(l)=0;
end
end
dataToGetPos(:,1)=tempTime;
dataToGetPos(:,2)=tempPos;
dataToGetSpeed(:,1)=tempTime;
dataToGetSpeed(:,2)=tempSpeed;
dataToGetAcc(:,1)=tempTime;
dataToGetAcc(:,2)=tempAcc;
else
for j=1:time_rows-5-1
if mod(time(j),0.002)==0
if time(j+1)>time(j)
tempPos(k)=pos(j);
tempTime(k)=time(j);
tempSpeed(k)=speed(j);
tempAcc(k)=acc(j);
k=k+1;
end
end
end
[tempPosRows,tempPoscols]=size(tempPos);
if tempPosRows<M
for l=tempPosRows+1:M
tempPos(l)=0;
tempSpeed(l)=0;
tempAcc(l)=0;
end
end
dataToGetPos(:,i+1)=tempPos;
dataToGetSpeed(:,i+1)=tempSpeed;
dataToGetAcc(:,i+1)=tempAcc;
end
disp(['Processing: ',num2str(i/N*100),'%.......']);
end
save dataToGetPos.mat dataToGetPos;
save dataToGetSpeed.mat dataToGetSpeed;
save dataToGetAcc.mat dataToGetAcc;
figure(1)
plot(dataToGetPos(:,1),dataToGetPos(:,2:101));
xlabel('时间/s');
ylabel('位置/mm');
set(gca,'FontSize',13);
figure(2)
plot(dataToGetSpeed(:,1),dataToGetSpeed(:,2:101))
xlabel('时间/s');
ylabel('速度/mm.s^{-1}');
set(gca,'FontSize',13);
figure(3)
plot(dataToGetAcc(:,1),dataToGetAcc(:,2:101))
xlabel('时间/s');
ylabel('加速度/mm.s^{-2}');
set(gca,'FontSize',13);
disp('Done!');
数据转换函数:
function res=cell2double(input)
[n,m]=size(input);
res=zeros(n,1);
for i=1:n
temp=cell2mat(input(i));
res(i)=str2double(temp);
end
end
运行以上代码生成下面的几幅图:
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