Beweglicher Durchschnitt Scilab

Master Scilab 1 Was ist Scilab 2 Zu diesem Dokument 3 Herunterladen und Installieren von Scilab 4 Die Scilab-Umgebung 5 Scilab-Hilfe 6 Scripts 7 Matrixoperationen 8 Plotten 9 Funktionen für Dynamik und Steuerung 9.1 Simulation von Dauer-Übertragungsfunktionen 9.2 Frequenzgang der Dauer Transfer-Funktionen 9.3 Simulation diskreter Zeitübertragungsfunktionen 9.4 Frequenzgang diskreter Zeitübertragungsfunktionen 9.5 Simulation von Dauerzustand-Raum-Modellen 9.6 Diskretisierung von Zeitsystemen 9.7 Ableitung von Übertragungsfunktionen aus Zustandsraummodellen 9.8 Kombinierte Modelle: Serie, Parallel und Feedback 9.9 Frequenzanalyse und Simulation von Rückkopplungssystemen 9.10 LQ (linear quadratisch) optimaler Regler 9.11 Kalman Filtergewinne 1 Was ist Scilab Zitat von der Homepage von Scilab bei scilab. org: Scilab ist ein kostenloses wissenschaftliches Softwarepaket Für numerische Berechnungen, die eine leistungsstarke Open-Computing-Umgebung für Ingenieur - und Wissenschaftsanwendungen bieten. Scilab ist eine Open-Source-Software. Seit 1994 wurde es mit dem Quellcode über das Internet frei verteilt. Es wird derzeit in Bildungs-und Industrieumgebungen auf der ganzen Welt eingesetzt. Scilab umfasst Hunderte von mathematischen Funktionen mit der Möglichkeit, interaktive Programme aus verschiedenen Sprachen (C, C, Fortran) hinzuzufügen. Es verfügt über anspruchsvolle Datenstrukturen (einschließlich Listen, Polynome, rationale Funktionen, lineare Systeme), einen Dolmetscher und eine Programmiersprache auf hohem Niveau. Scilab ist ähnlich wie Matlab, und der Funktionsumfang ist vergleichbar. Der größte Vorteil von Scilab ist natürlich, dass es kostenlos ist :-). Auch Scilab ist einfach und schnell zu installieren (und Sie müssen Ihren PC nicht neu starten, bevor Sie es verwenden). Scilab ist auch ähnlich Octave, die auch frei Octave ist mehr ähnlich wie Matlab als Scilab. Ein Problem mit Octave besteht darin, dass Datenplotten in Octave umständlicher sind als in Scilab. (Sie können sowohl Scilab und Octave installiert haben :-) Eine schöne Sache über Scilab ist, dass Sie Scicos automatisch installiert, wenn Sie Scilab installieren. Scicos ist ein Blockdiagramm-basiertes Simulationswerkzeug ähnlich Simulink und LabVIEW Simulationsmodul. 2 Über dieses Dokument Dieses Tutorial führt Sie durch die Schritte zur Bewältigung von Scilab. Ich habe dieses Dokument geschrieben, weil ich kein richtiges Tutorial auf der Scilab-Homepage gefunden habe. Ich nehme an, dass Sie alle Aktivitäten in den blauen Kästen tun, wie hier: Aktivitäten werden in blauen Kästchen als dieser angezeigt. Bitte senden Sie Kommentare oder Vorschläge, um dieses Tutorial per E-Mail an finn. haugenhit. no zu verbessern. 3 Herunterladen und Installieren von Scilab Die Installationsdatei, die eine. exe-Datei ist, steht unter scilab. org zum Download zur Verfügung. Sobald Sie diese Exe-Datei heruntergeladen haben, öffnen Sie sie, und folgen Sie dann den Anweisungen auf dem Bildschirm. (Es sollte nicht notwendig sein, Ihren PC neu zu starten, bevor Sie Scilab nach der Installation starten.) Beachten Sie, dass bei der Installation von Scilab auch Scicos installiert ist. 4 Die Scilab-Umgebung Scilab starten: Doppelklicken Sie auf das Scilab-Symbol auf dem PC-Desktop oder auf Alle Programme starten Scilab scilab (keine Scilab-Konsole auswählen). Starten von Scilab öffnet das Scilab-Befehlsfenster, siehe folgende Abbildung. Das Scilab-Befehlsfenster Scilab-Befehle werden in der Befehlszeile ausgeführt, indem Sie den Befehl eingeben und dann auf die Eingabetaste auf der Tastatur klicken. Führen Sie 11 aus (geben Sie 11 an der Befehlszeile ein, und beenden Sie mit der Eingabetaste). Das Ergebnis wird im Befehlsfenster angezeigt (siehe Abbildung oben). 5 Scilab-Hilfe Öffnen Sie die Scilab-Hilfe, indem Sie auf die Schaltfläche Hilfe in der Symbolleiste klicken (die Schaltfläche mit dem Fragezeichen). Das Hilfefenster wird unten gezeigt. Scilab Hilfefenster Wie Sie im Hilfefenster sehen, sind die Befehle und Funktionen in einer Reihe von Kategorien organisiert. Klicken Sie zum Beispiel auf die Kategorie Elementare Funktionen, um die Funktionen in dieser Kategorie anzuzeigen. Die Funktionen sind in der obigen Abbildung dargestellt. Um detaillierte Hilfetexte zu einer bestimmten Funktion zu erhalten, klicken Sie auf diese Funktion. Klicken Sie auf die abs-Funktion (in der Kategorie Elementare Funktionen). Der ausführliche Hilfetext für die abs-Funktion ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der ausführliche Hilfetext für die abs-Funktion Sie können auch nach einer Funktion suchen, indem Sie zuerst auf die Schaltfläche Suchen im Hilfefenster (Lupe) klicken. Suche nach sine. Das Ergebnis der Suche ist eine Liste der relevanten Funktionen, siehe folgende Abbildung. Das Ergebnis der Suche nach sine 5 Basic Scilab Operationen In der Regel verwenden Sie Variablen in Ihren Berechnungen. Um die Variable a zu erstellen und ihr das Ergebnis 11 zuzuordnen, wird nachfolgend (Enter) nicht angezeigt, es wird jedoch davon ausgegangen, dass Sie auf die Schaltfläche Enter klicken. Die Antwort wird im Befehlsfenster angezeigt (aber hier gezeigt). Versuchen Sie jetzt, das Semikolon einzugeben: Die Antwort wird nicht im Befehlsfenster angezeigt. Der Befehl wurde tatsächlich ausgeführt, aber wegen des Semikolons wurde die Antwort nicht angezeigt. Um zu überprüfen, ob die Variable b tatsächlich existiert: Wie Sie aus der hier nicht dargestellten Antwort sehen, existiert d, während D nicht existiert (da wir D nicht erstellt haben). Scilab-Variablen sind im Arbeitsbereich vorhanden. Es gibt zwei Möglichkeiten, den Inhalt eines Arbeitsbereichs zu sehen: Ausführen des Befehls, der in der Befehlszeile nur die Variablen im Befehlsfenster auflistet. Menü-Anwendungen Browser-Variablen. Die das Browser-Variablenfenster öffnet. Führen Sie den Befehl who aus. Die Antwort sollte ähnlich sein, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. (Die benutzerdefinierten Variablen werden unter vielen anderen Variablen angezeigt.) Die Antwort des Befehls, der das Menü Anwendungen Browser-Variablen auswählt. Das Fenster Browser-Variablen wird geöffnet, siehe folgende Abbildung. Fenster Browser-Variablen Das Fenster Browser-Variablen enthält unten eine Anzahl von Utility-Buttons (hier nicht im Detail beschrieben). Wenn Sie Scilab verlassen, werden die im Arbeitsbereich erstellten Variablen gelöscht. Sie können Variablen in einer Datei mit der Funktion save speichern. Wenn Sie jedoch wirklich Variablen speichern müssen, die aus einigen Scilab-Ausdrücken resultieren, sollten Sie diese Ausdrücke in ein Scilab-Skript aufnehmen. Mehr über Scripts in Kürze. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Zahlen einzugeben (die pi ist eine eingebaute Konstante). Hier sind einige illustrative Beispiele (ich nehme an, dass Sie die Prinzipien aus diesen Beispielen sehen): 0.1, 1e-1, 23, exp (1), pi Die Antwort ist in der folgenden Abbildung gezeigt. Verschiedene Möglichkeiten, Zahlen einzugeben Mit der Formatfunktion können Sie festlegen, wie Zahlen im Befehlsfenster angezeigt werden, aber die interne Darstellung der Nummer in Scilab ist unabhängig vom Anzeigeformat. Wir werden nicht auf Details schauen. Wenn Sie das Anzeigeformat ändern müssen, konsultieren Sie die Scilab-Hilfe. Scilab-Funktionen sind vektorisiert, d. h. Funktionen können mit vektoriellen Argumenten aufgerufen werden. (Ein Vektor ist einfach eine eindimensionale Matrix. Wir kehren zu Vektor - und Matrixoperationen in einem späteren Abschnitt zurück.) Im folgenden Beispiel wird zuerst ein Vektor des Namens t erzeugt, dann wird dieser Vektor als Argument im Sinusfunktion (die Sinusfunktion setzt voraus, dass das Argument ein Winkel im Bogenmaß ist). Die Antwort ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Das Ergebnis der vektorisierten Funktion nennt sin (0.1t), wobei t ein Vektor ist. Ein Scilab-Skript ist eine Textdatei mit dem Namen. sce, die Scilab-Befehle enthält. Sie können das Skript mit dem eingebauten Scipad Editor bearbeiten. (Scripts können auch Namen haben. sci Der Voreinstellungsname, wenn ein fle in Scipad gespeichert wird, ist. sce.) Sie sollten Skripte sogar für kleine Aufgaben verwenden, weil auf diese Weise Sie alle Ihr quotprojectsquot in den Akten gespeichert haben, die für Dokumentation und auch gut sind Sehr bequem, wenn Sie alle Ihre Befehle nach einigen Änderungen ausführen möchten. Wir erstellen nun ein einfaches Skript und führen es dann aus. Das Ausführen eines Skripts ist das gleiche wie das Ausführen aller Befehle (von oben nach unten im Skript) an der Befehlszeile nacheinander. Starten Sie den Scipad-Editor, indem Sie das Editor-Menü (oder durch Ausführen des scipad-Befehls) auswählen. Geben Sie dann die in der folgenden Abbildung dargestellten Befehle ein. Der Scipad-Editor wird in der folgenden Abbildung gezeigt. Beachten Sie, dass doppelte Schrägstriche () verwendet werden, um Kommentare im Skript zu starten. Scilab-Skript des Namens script1.sce im Scipad-Editor geöffnet Beachten Sie, dass Sie mit dem Menü Datei Neu mehrere Scripts im gleichen Scipad-Fenster öffnen können. Speichern Sie das Skript mit dem Namen script1.sce (natürlich kann ein anderer Name verwendet werden) im Verzeichnis (Ordner) C: temp oder in einem beliebigen anderen Verzeichnis, das Sie bevorzugen. Es gibt zwei Möglichkeiten, das script1.sce-Skript auszuführen: Mit dem Befehl "Laden in das Scilab-Menü in Scipad ausführen" Durch Ausführen des Befehls exec script1.sce an der Befehlszeile Als erstes das Execute-Menü ausführen: Wählen Sie im Scipad-Menü den Befehl Scannen ausführen . Das Ergebnis wird im Befehlsfenster angezeigt. Scf (1) Öffnet die (neue) Figur mit der ID 1. (scf set current fig) plot (y) Plot y gegen y-Indizes (ganze Zahlen entlang der x-Achse) Unten ist die Scilab-Figur dargestellt. Entlang der x-Achse sind die Indizes des y-Vektors. Die Indizes sind ganze Zahlen von 1 bis 101. Bevor wir mit weiteren Plotterbefehlen fortfahren, sehen wir uns einige Schaltflächen und Menüs im Grafikfenster an. Klicken Sie im Bildfenster auf die Schaltfläche GED. Dies öffnet das Klicken auf die GED-Taste öffnet den Grafik-Editor, siehe die folgende Abbildung. Der Grafikeditor Mit dem Grafikeditor können Sie Linienfarben, Linienstil ändern, Etiketten zur Achse hinzufügen, Raster hinzufügen, usw. Die verschiedenen Optionen werden hier nicht beschrieben, weil es einfach ist, die Möglichkeiten selbst zu untersuchen. Viele der Optionen im Graphics Editor können alternativ mit Optionen auf den Plotbefehl gesetzt werden. Dies wird in nachfolgenden Beispielen gezeigt. Sie können aus dem Plot verschiedene Grafikdateien erstellen: Wählen Sie im Bildfenster das Menü Datei Exportieren. Daraufhin wird das Dialogfeld "Exportieren" geöffnet. Das Dialogfeld "Exportieren" im Grafikfenster Wenn Sie eine Graphikdatei erstellen möchten, die in einen Dokumentenprozessor eingefügt werden soll, sollten Sie als MS Word oder Scientific Workplace Enhanced Meta File (EMF) auswählen, wobei es sich um ein vektorisiertes Grafikformat handelt Kann vergrößert werden und immer noch scharf aussehen. EMF-Dateien können jedoch nicht in nativen Webdokumenten verwendet werden, z. B. In HTML-Dateien in einem Webbrowser angezeigt werden. In diesem Fall sollten Sie das GIF-Format auswählen (dieses Format gibt Ihnen keine vektorisierten Grafiken). Wir gehen weiter mit Blick auf weitere Optionen auf den Plot-Befehl. Nehmen Sie an, dass wir y gegen t in Abbildung 1, die die gleiche Figur ist, wie wir oben verwendet haben. Dies geschieht mit der Befehlsschrift (t, y), wobei natürlich angenommen wird, daß die Vektoren t und y dieselbe Länge haben (gleiche Anzahl von Elementen). Wenn Sie nur den Befehl plot verwenden, fügt das neue Diagramm dem vorherigen Diagramm zwei (oder mehr Kurven) hinzu. Normalerweise ist dies nicht das, was Sie wollen. Um das vorherige Diagramm zu löschen, verwenden wir den Befehl clf (clear figure), bevor wir den Plot-Befehl verwenden. Löscht eine Zeichnung und zeichnet in der gleichen Abbildung auf: scf (1) Setzt die Figur 1, um die aktuelle Figur zu bekommen. Clf löscht die Zeichnung (t, y) Plots in Abbildung 1 Das Ergebnis wird in der folgenden Abbildung gezeigt. Beachten Sie, dass die x-Achse nun die t-Werte enthält. Angenommen, Sie möchten den Plot in einer neuen Abbildung 2 anstelle der zuvor geöffneten zeigen. Abbildung 1: scf (2) Setzt Abbildung 2, um ein aktuelles Diagramm zu werden (t, y) Plots in Abbildung 1Die Informationen, Code und Daten auf dieser Seite Ist es, einen Artikel namens The Black Art of Smoothing quot in Electrical Amp Automation Technology veröffentlicht zu unterstützen. Von David I. Wilson. Der Code, der auf dieser Seite vorgestellt wird, enthält Algorithmen für: Moving durchschnittliche Filterverstärkung Savitzky-Golay Filter Loess (lokale gewichtete Regression) Filterung Whittaker kernel smoothers Hodrick-Prescott Filter in den Entwicklungsumgebungen Matlab und Scicos. In beiden Fällen sind keine speziellen Werkzeugkästen erforderlich. Matlab ist ein kommerzielles Produkt, aber Scilab ist ein Freeware-Äquivalent. Hinweis: Der Code hier ist Quotes isquot ohne Garantie oder konkludent dargestellt. Wenn Sie daran interessiert sind, diese Glättungsoperationen auf eigenen Daten auszuprobieren, gehen Sie wie folgt vor: Wenn Sie Matlab (ein kommerzielles Produkt) haben, laden Sie die Matlab-Glättungsdateien herunter und entpacken Sie sie. Führen Sie die Skriptdatei smootherdemo. m aus. Sie sollten Plots etwas wie dieses sehen, das den Abbildungen im veröffentlichten Artikel ähnlich ist. Wenn Sie Ihre eigenen Daten verwenden möchten, dann platzieren Sie die (Zeit-, Daten-) Paare in einer Excel-Tabelle und bearbeiten Sie die Smootherdemo-Datei, um Ihr eigenes Excel-Tabellenblatt zu lesen. Sie müssen die Skriptdatei bearbeiten und eventuell die verschiedenen Glättungsparameter anpassen. Alternativ, wenn Sie lieber die Freeware Scilab, dann: Downloaden und installieren Scilab (ca. 13Mb). Sie haben die Wahl von Windows, Linux oder Mac. Laden Sie die Scilab-glatteren Dateien herunter und entpacken Sie sie in einem geeigneten Verzeichnis. Führen Sie die Datei smootherdemo. sci aus. Matlab ist eine kommerzielle wissenschaftliche Software und Prototyping-Umgebung mit vielen Ingenieuren beliebt. Matlab wird in Neuseeland von Hoare Research Software verkauft. Laden und entpacken Sie die Matlab-Glättungsdateien in Ihr Arbeitsverzeichnis und führen Sie die smootherdemo. m Matlab-Skriptdatei aus. Scilab ist ein kostenloses wissenschaftliches Softwarepaket ähnlich wie, aber nicht genau kompatibel mit, Matlab. Scilab steht für Linux, Windows und Mac zur Verfügung und steht hier zum Download zur Verfügung. (Ungefähr 13 MB). Es wird derzeit von den Forschern von INRIA und ENPC in Frankreich entwickelt und wie Matlab, enthält zahlreiche Werkzeugkästen und eine grafische Blockdiagramm Simulator ähnlich wie Simulink genannt Scicos. Die folgenden Datendateien wurden in dem Artikel verwendet. Sie werden im Excel-Format und gerade ASCII-Text mit einer konv einer Reihe header. Signal Verarbeitung Korrelation Convolution gegeben 8212 diskrete 1-D-Faltung. Conv2 8212 diskrete 2-D-Faltung. Convol2d 8212 diskrete 2-D-Faltung, mit fft. corr 8212 Korrelation, Kovarianz Garnstrang 8212 Kovarianz Hankel-Matrix xcorr 8212 Berechnet diskrete Auto oder Kreuzkorrelationsfilter analpf 8212 erzeugen analoge Tiefpaßfilter buttmag 8212 Power transmission eines Butterworth-Filter casc 8212 cascade Realisierung Filter von Koeffizienten cheb1mag 8212 Antwort von Chebyshev-Typ 1 Filter cheb2mag 8212 Antwort von Typ-2-Chebyshev-Filter ConvoL 8212 Faltung ell1mag 8212 Größe des elliptischen Filters eqfir 8212 Minimax Angleichung der FIR-Filter eqiir 8212 Entwurf von IIR-Filter faurre 8212 Filterberechnung durch einfache faurre Algorithmus ffilt 8212 Koeffizienten von FIR-Tiefpass filtsinc 8212 Proben von sinc Funktionsfilter 8212 filtert eine Datensequenz, die ein digitales Filter findfreq 8212 Parameter Kompatibilität für elliptische Filterdesign frmag 8212 Größe des FIR und IIR-Filter fsfirlin 8212 Entwurf von FIR, lineare Phasenfilter, Sampling-Frequenz-Technik Gruppe 8212 Gruppenverzögerung für Digitalfilter Hilbert 8212 Discrete-time analytische Signal Berechnung eines realen Signals unter Verwendung von Hilbert IIR 8212 IIR-Digitalfilter iirgroup 8212 Gruppenverzögerung Lp IIR-Filter-Optimierung iirlp 8212 Lp IIR-Filter-Optimierung kalm 8212 Kalman Yule-Walker-Gleichungen (Levinson0039s Algorithmus) levin 8212 Update lev 8212 verwandeln Töplitz System Solver von Levinson-Algorithmus (mehrdimensionale) lindquist 8212 Lindquist0039s Algorithmus remez 8212 Remez-Austausch-Algorithmus für die gewichtete Chebyshev Approximation einer kontinuierlichen Funktion mit einer Summe von Cosinus. remezb 8212 Minimax Angleichung der Magnitudenantwort srfaur 8212 Quadratwurzelalgorithmus srkf 8212 Quadratwurzel Kalman-Filter sskf 8212 Steady-State-Kalman-Filter syredi 8212 Entwurf von IIR-Filter, syredi Code-Interface-System 8212 Beobachtung Update trans 8212 Tiefpass zu anderen Filter verwandeln WFIR 8212 linear-Phase FIR-Filter wfirgui 8212 Grafische Benutzeroberfläche, die interaktiv genutzt werden kann, zu entwerfen WFIR wiener filtert 8212 Wiener Schätzung Wigner 8212 0039time-frequency0039 Wigner Spektrum Fenster 8212 Compute symmetrisches Fenster verschiedener Art yulewalk 8212 Least-square-Filter-Design zpbutt 8212 Butteranalog Filter zpch1 8212 Chebyshev Analogfilter zpch2 8212 Chebyshev Analogfilter zpell 8212 Lowpass elliptisches Filter Wie Wie ein elliptisches Filter 8212 Wie zu entwerfen eine elliptische Filter (analog und digital) Identifizierung frfit 8212 Frequenzgang passen lattn 8212 rekursive Lösung von Normalgleichungen zu entwerfen lattp 8212 Identifizierung von MA Teil eines Vektors ARMA Prozess MRFIT 8212 Frequenzgang fit PHC 8212 Markow Darstellung rpem 8212 rekursive Vorhersage-Fehlerminimierungs Schätzung Sonstiges Bilt 8212 bilinear oder SISO-System durch eine zeropoles Darstellung gegeben biquadratic verwandeln sincd 8212 digital sinc-Funktion oder Dirichlet-Kern Spectral Schätzung Cepstrum 8212 Kepstrumberechnung cspect 8212 zweiseitige Quer spektraler Schätzung zwischen zwei diskreten Zeitsignale, um die Korrelationsmethode CZT 8212 Chirp-z-Transformationsalgorithmus intdec 8212 Änderungen Abtastrate eines Signals mese 8212 maximale Entropie Spektralabschätzungsverfahren pspect 8212 zweiseitige Querspektralen Verwendung Schätzung zwischen 2 diskreten Zeitsignalen unter Verwendung der Welch0039s-Periodogrammmethode. Transforms idct 8212 Inverse diskrete Kosinustransformation. Idst 8212 Inverse diskrete Sinus-Transformation. Ifft 8212 Inverse schnelle Fouriertransformation. Fft2 8212 Die zweidimensionale schnelle Fourier-Transformation fftshift 8212 reorganisiert den fft-Ausgang, wobei die Nullfrequenz auf die Mitte des Spektrums verschoben wird. 8212 FIR-Approximation zu einem Hilbert-Transformationsfilter ifShift 8212 invers von fftsshift detrend 8212 entfernt konstanten, linearen oder stückweisen linearen Trend von Ein Vektor xcov 8212 Berechnet diskrete Auto - oder Kreuzkovarianz Scilab Enterprises Copyright (c) 2011-2015 (Scilab Enterprises) Copyright (c) 1989-2012 (INRIEN) Copyright (c) 1989-2007 (ENPC) mit Mitwirkenden Letzte Aktualisierung: 15 08:27:37 CEST 2016