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Algorithmus für temperaturbedingte Messabweichungen

 

Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 08.07.2019, 15:22     Titel: Algorithmus für temperaturbedingte Messabweichungen
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

ich sitze momentan an einem Projekt, welches sich mit der "Resonanz" von Stahlbauteilen beschäftigt.
Das Projekt befindet sich noch in den Anfängen. Ich hoffe, dass mein Vorhaben mit allen Fragen die sich ergeben hier rein passt und meine Fragen nicht den Rahmen des Machbaren sprengen. Matlab und programmieren ist für mich Neuland...
Ich habe nun 2 Übungsskripte bearbeitet, dort wurden die Basics von Matlab erörtert.


Projektarbeit:

Die Hauptaufgabe besteht darin, einen Algorithmus zu schreiben.
Dieser Algorithmus soll möglichst die Zusammenhänge der Messabweichungen, bedingt durch unterschiedliche Temperaturen des Probekörpers, erkennen.
Letztendlich möchte ich somit mit Messergebnissen, die aus einem Versuchsdurchlauf bei z.B 50°C Raumtemperatur stammen, die Messergebnisse für z.B 20°C Raumtemperatur bestimmen können, ohne den Versuch nochmal extra bei 20°C zu fahren.


Zum Versuchsdurchlauf mit dem Probekörper:
-Die relevanten Messdaten bestehen ausschließlich aus Zahlen, allerdings befinden sich auch Buchstaben in manchen Zellen, welche aber nicht benötigt werden-
-Die unterschiedlichen Dateien sind vom Aufbau alle gleich, Zeilen- und Spalten- Zahlen, wie auch die Namen der Spalten sind gleich-

Der Probekörper wurde auf 20°C, 30°C,..., 70°C erhitzt.
Pro Temperatur wurden jeweils 3 Messdurchläufe gefahren, um leichten Messabweichungen entgegenzuwirken.
Der Probekörper wird unter einer bestimmten Frequenzspanne in Schwingung gebracht. Die entstehenden Messgrößen der Temperaturen ergeben im plot ansehnliche Graphen. Auf den ersten Blick scheinen diese einfach nur "verschoben" zu sein. Sprich der Graph für z.B "20°C" ist um eine gewisse Steigung im Vergleich zum Graph "70°C" verschoben. Man könnte sie quasi übereinander legen und sie sähen fast identisch aus.
Im Anhang dazu eine Grafik.

Ich bin noch ganz am Anfang und möchte als erstes die Daten automatisiert importieren.

Fragen:

1. Ich bin mir unsicher, ob ich die Messdaten lieber als .txt oder als .xlsx verwenden soll

2. Wie lassen sich die Daten der unterschiedlichen Dateien automatisiert zur weiteren Verarbeitung importieren? Ich möchte ungerne nur mit der Maus arbeiten, sondern, wenn möglich, Skripte generieren.

3. Gibt es passende Toolboxen, die gerade für die weitere Arbeit bezüglich des Algorithmus hilfreich wären? Zum Beispiel Möglichkeiten der Glättung mit komplexen Polynomen (polynomial regression) oder mit gleitenden Durchschnitten.


Für Anregungen und Hilfestellungen jeglicher Art bin ich dankbar.

Hier noch der Code, mit dem ich bis jetzt die Daten importiert habe:



Code:
opts = spreadsheetImportOptions("NumVariables", 3);  % Bedeutung für opts %

Sheet = "P1-26°C";  % benennt das Tabellenblatt der Excel Datei %

opts.VariableNames = ["FrequencykHz", "SusceptancemS", "ConductanceS"]; % benennt die zu wählenden Spalten %
opts.VariableTypes = ["double", "double", "double"]; % setzt den Datentypfest %


opts.ImportErrorRule = "omitrow";       % Setup rules for import
opts.MissingRule = "omitrow";
opts = setvaropts(opts, [1, 2, 3], "TreatAsMissing", '');


CP1 = table;
ranges = ["J1:L7", "J9:L3090"];     % Import the data, [Excluded cells, importing cells]
for idx = 1:length(ranges)
    opts.DataRange = ranges(idx);
    tb = readtable("C:\Users\Menn.KAF\Desktop\Semester 10\BA\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\Temperatur\59720 N\26°C\26°C_P1.xlsx", opts, "UseExcel", false);
    CP1 = [CP1; tb];        %#ok<AGROW>
end

%% Convert to output type
CP1 = table2array(CP1);

%% Clear temporary variables
clear  idx opts ranges tb


Beispiel.png
 Beschreibung:

Download
 Dateiname:  Beispiel.png
 Dateigröße:  36.04 KB
 Heruntergeladen:  35 mal
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Harald
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     Beitrag Verfasst am: 08.07.2019, 15:45     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

1. Wenn man sich die Daten an sich ansieht, ist Excel meist übersichtlicher. Besonders bei großen Dateien dauert aber halt das Laden. Kompromiss: .csv. Kann in Excel angeschaut werden, ist aber andererseits Text.

2. Du möchtest also mehrere ähnlich formatierte Dateien importieren? Da bietet sich datastore an. Wenn die Dateien schön durchnummeriert sind, kannst du auch selbst eine for-Schleife machen.

3. Gleitender Durchschnitt: movmean
Polynome: polyfit / polyval

Was meinst du an der Stelle mit komplexen Polynomen? Sind die Daten und/oder die Koeffizienten komplexwertig, oder was?

Grüße,
Harald
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 08.07.2019, 16:26     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo Harald,

1. .csv behalte ich mir im Kopf. Vorerst gehts mit .xlsx weiter.

2. korrekt, die Excel Tabellen sind vom Aufbau her identisch, nur die Werte weichen in gewissem Maße ab...
Das Thema Schleifen muss ich mir noch aneignen, hast du da einen Tipp für mich?

3. movmean, polyfit und polyval werde ich mir genauer angucken


Komplex war der falsche Ausdruck. Ich meinte eher eine komplexe Möglichkeit der Glättung. Der gleitende Durchschnitt scheint nach erster Recherche ja etwas "einfacher" zu sein, so dass die Fehlerspanne größer wäre.


Danke für deine schnelle Hilfe!
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Harald
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     Beitrag Verfasst am: 08.07.2019, 21:24     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

Zitat:
Das Thema Schleifen muss ich mir noch aneignen, hast du da einen Tipp für mich?

Ist an sich kein Hexenwerk, zumal du ja schon eine Schleife im Code hast.
Die entscheidende Frage ist, ob die Dateien durchnummeriert sind und in welcher Form die Dateinamen aufgebaut sind. Je nachdem würde ich selbst eine for-Schleife schreiben oder mit datastore oder auch dir arbeiten.

Zitat:
Ich meinte eher eine komplexe Möglichkeit der Glättung.

Also Richtung Filter?

Grüße,
Harald
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     Beitrag Verfasst am: 09.07.2019, 09:49     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Morgen,

Die Dateinamen könnte ich natürlich noch anpassen, wenns von Nutzen wäre.


Zitat:
Ist an sich kein Hexenwerk, zumal du ja schon eine Schleife im Code hast.
Die entscheidende Frage ist, ob die Dateien durchnummeriert sind und in welcher Form die Dateinamen aufgebaut sind. Je nachdem würde ich selbst eine for-Schleife schreiben oder mit datastore oder auch dir arbeiten.


Ich habe 3 Proben, jeweils einmal vorgespannt und ohne Vorspannung, und diese jeweils bei den gewissen Temperaturen und diese dann nochmal jeweils mit 3 Messdurchläufen.

z.B Probe 1, vorgespannt, 30°C, Messdurchlauf 1 -> 1_30°C_P1.xlsx

z.B Probe 2, ohne Vorspannung, 30°C, Messdurchlauf 3 -> 2_30°C_P3.xlsx



Zitat:
Also Richtung Filter?


Ja.


Gruß
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Harald
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     Beitrag Verfasst am: 09.07.2019, 10:35     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

Zitat:
Ich habe 3 Proben, jeweils einmal vorgespannt und ohne Vorspannung, und diese jeweils bei den gewissen Temperaturen und diese dann nochmal jeweils mit 3 Messdurchläufen.

z.B Probe 1, vorgespannt, 30°C, Messdurchlauf 1 -> 1_30°C_P1.xlsx

z.B Probe 2, ohne Vorspannung, 30°C, Messdurchlauf 3 -> 2_30°C_P3.xlsx

Dann wäre meine Empfehlung spreadsheetDatastore oder dir.

Zitat:
Zitat:
Also Richtung Filter?


Ja.

Dann schau dir filterDesigner an.

Grüße,
Harald
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 09.07.2019, 12:31     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hi Harald,

danke. Ich arbeite mich weiter voran.

Gruß
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 11.07.2019, 12:05     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo Harald,

ich komme nicht so richtig weiter, weil ich einfach zu viele Fehler mache und es an einigen Ecken hapert.
Bitte hilf mir doch ein wenig, damit ich verstehe, was genau ich falsch mache und wo meine Probleme so liegen...

In der Hilfe von Matlab für "spreadsheetdatastore" stehen ja unter anderem mögliche Properties für den weiteren Gebrauch. Wie wende ich sie richtig an?

Ich glaube ich verstehe nicht genau, wie man spreadsheetdatastore anwendet und mit den Properties weitermacht.


Code:
%% Test mit spreadsheetdatastore

ssds = spreadsheetDatastore('C:...\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\59720 N\26°C','FileExtensions',{'.xlsx'})



ssds.sheets = ''

ssds.range = 'A8:H3090'

ssds.readvariablenames = 'true'



als Fehler erhalte ich:

"Unrecognized property 'sheets' for class 'matlab.io.datastore.SpreadsheetDatastore'.

Error in VarianteDatastore (line 6)
ssds.sheets = ''"



Gruß
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Jan S
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     Beitrag Verfasst am: 11.07.2019, 12:26     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo Koraldus,

Laut Dokumentation heißt die Eigenschaft "Sheets" mit S in Großbuchstaben.
Das gleiche gilt für "Range" und "ReadVariableNames".
Hilft das bereits?

Gruß, Jan
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 11.07.2019, 13:30     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo Jan,

danke, klappt erstmal. Jetzt gucke ich, ob ich so weiterkomme.

Gruß
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 11.07.2019, 14:00     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Ich möchte nun aus dem Datastore meine Größen "Frequenz, Suszeptanz und Admittanz" herausholen, um damit weiterzuarbeiten.

Wie mache ich das am besten aus den jeweiligen files im Datastore?
Es sollten doch eigentlich jetzt nur noch "Frequency_Hz_" "Conductance_S_" und "Susceptance_S_" ausgespruckt werden?!


Momentan wirft er mir immer noch das hier aus:

ssds =

SpreadsheetDatastore with properties:

Files: {
' ...\BA\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\59720 N\26°C\1_26°C_P1.xlsx';
' ...\BA\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\59720 N\26°C\1_26°C_P2.xlsx';
' ...\BA\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\59720 N\26°C\1_26°C_P3.xlsx'
}
AlternateFileSystemRoots: {}
Sheets: 1
Range: 'A8:H3090'

Sheet Format Properties:
NumHeaderLines: 0
ReadVariableNames: true
VariableNames: {'Frequency_Hz_', 'Impedance_Ohms_', 'Admittance_S_' ... and 5 more}
VariableTypes: {'double', 'double', 'double' ... and 5 more}

Properties that control the table returned by preview, read, readall:
SelectedVariableNames: {'Frequency_Hz_', 'Impedance_Ohms_', 'Admittance_S_' ... and 5 more}
SelectedVariableTypes: {'double', 'double', 'double' ... and 5 more}
ReadSize: 'file'


read =

struct with fields:

SelectedVariableNames: {'Frequency_Hz_' 'Conductance_S_' 'Susceptance_S_'}


ans =

8×8 table

Frequency_Hz_ Impedance_Ohms_ Admittance_S_ PhaseAngle_Degrees_ Resistance_Ohms_ Reactance_S_ Conductance_S_ Susceptance_S_
_____________ _______________ _____________ ___________________ ________________ ____________ ______________ ______________

1.6e+13 5.339e+10 1.873e+05 -8.6794e+09 2.9859e+09 -5.3307e+10 10475 1.8701e+05
1.5994e+13 5.3567e+10 1.8668e+05 -8.6706e+09 3.0777e+09 -5.3478e+10 10726 1.8637e+05
1.5988e+13 5.339e+10 1.873e+05 -8.6706e+09 3.0674e+09 -5.3302e+10 10761 1.8699e+05
1.5982e+13 5.3567e+10 1.8668e+05 -8.675e+09 3.0365e+09 -5.3481e+10 10582 1.8638e+05
1.5977e+13 5.339e+10 1.873e+05 -8.6663e+09 3.1081e+09 -5.33e+10 10904 1.8698e+05
1.5971e+13 5.339e+10 1.873e+05 -8.6882e+09 2.9036e+09 -5.3311e+10 10186 1.8702e+05
1.5965e+13 5.339e+10 1.873e+05 -8.6927e+09 2.8626e+09 -5.3314e+10 10042 1.8703e+05
1.5959e+13 5.339e+10 1.873e+05 -8.719e+09 2.6171e+09 -5.3326e+10 9181.2 1.8707e+05




Code:
%% Test mit spreadsheetdatastore

ssds = spreadsheetDatastore('C:\Users\Menn.KAF\Desktop\Semester 10\BA\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\59720 N\26°C','FileExtensions',{'.xlsx'})




ssds.Range = 'A8:H3090'

ssds.ReadVariableNames = true

ssds.Sheets = 1

read.SelectedVariableNames = {'Frequency_Hz_','Conductance_S_','Susceptance_S_'}

preview(ssds)
 



Gruß
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 11.07.2019, 14:27     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Habe den Fehler gerade bemerkt:


alter Code:
Code:
%% Test mit spreadsheetdatastore

ssds = spreadsheetDatastore('C:\Users\Menn.KAF\Desktop\Semester 10\BA\Unterlagen\Messdaten\Probe 1\59720 N\26°C','FileExtensions',{'.xlsx'})




ssds.Range = 'A8:H3090'

ssds.ReadVariableNames = true

ssds.Sheets = 1

read.SelectedVariableNames = {'Frequency_Hz_','Conductance_S_','Susceptance_S_'}

preview(ssds)
 




Es muss heißen : ssds.SelectedVariableNames
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 24.09.2019, 11:19     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

mit dem spreadsheetdatastore hat es schonmal funktioniert die Daten zu importieren.
Ich probiere mich nun an einer Schleifen-Variante. Das mache ich zum ersten Mal...

Nun möchte ich eine Abfrage starten lassen, bei der zunächst der Dateiname erfragt wird und die Datei dann eingelesen wird.
Es sind letztendlich viele Dateien vorhanden, welche ich durch die Eingabe des Namens importieren/analysieren möchte. Pro Datein gibt es 3 Messdurchläufe mit folgenden Bereichen im Tabellenblatt:

Durchlauf 1 : A9-H1032
Durchlauf 2 : A1038-H2061
Durchlauf 3 : A2067-H3090

Momentaner Ansatz:
Für jeden der 3 Durchläufe hole ich mir die Werte heraus und erzeuge meine Variablen. Aus "Susceptance1", "Susceptance2" und"Susceptance3" kann ich mir dann z.B über die mean-Funktion den Mittelwert erzeugen, plots der Durchläufe und auch aus weiteren files erzeugen etc. um meine Analyse voranzubringen und meine Arbeit zu füllen.
Gefühlt hat das gerade nur noch wenig mit Schleifen zu tun...
Bin gerade etwas überfragt, da ich sowas zum 1. Mal mache und Matlab noch nicht lange nutze.
Ich denke mal, dass man über die Zeilen und Spalten Zahl sein Ziel erreicht?
" a = size(daten1) " ......?

wäre "detectImportOptions" eine Alternative?


Lieben Gruß

Koraldus


Code:

close all
clear all
clc

prompt ='Filename? ';
Filename = input(prompt,'s'); %file Name ohne Dateiendung
prompt='Number of measurement-cycles per file? ';
Messungen=str2num(input(prompt,'s')); %Messungen pro Tabellenblatt

str=[Filename '.xlsx'];
[daten1 txt] = xlsread(str,1,'A9:H1032')

a = size(daten1)  % erzeugt Vektor a mit Zeilen und Spaltenzahl der i-daten
b = a(1,1)        % Zeilenanzahl
c = a(1,2)        % Spaltenanzahl

for i = 1:Messungen
    if i == 1;
        [daten1 txt] = xlsread(str,1,'A9:H1032');
        Frequency1 = daten1(:,1)
        Impedandce1 = daten1(:,2)
        Admittance1 = daten1(:,3)
        PhaseAngle1 = daten1(:,4)
        Resistance1 = daten1(:,5)
        Reactance1 = daten1(:,6)
        Conductance1 = daten1(:,7)
        Susceptace1 = daten1(:,8)
    end
    if i == 2;
        [daten1 txt] = xlsread(str,1,'A1038:H2061');
        Impedandce2 = daten1(:,2)
        Admittance2 = daten1(:,3)
        PhaseAngle2 = daten1(:,4)
        Resistance2 = daten1(:,5)
        Reactance2 = daten1(:,6)
        Conductance2 = daten1(:,7)
        Susceptace2 = daten1(:,8)
    end
    if i == 3;
        [daten1 txt] = xlsread(str,1,'A2067:H3090');
        Impedandce3 = daten1(:,2)
        Admittance3 = daten1(:,3)
        PhaseAngle3 = daten1(:,4)
        Resistance3 = daten1(:,5)
        Reactance3 = daten1(:,6)
        Conductance3 = daten1(:,7)
        Susceptace3 = daten1(:,8)
    end
   
   
end    
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Harald
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     Beitrag Verfasst am: 24.09.2019, 11:47     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

da es sich um fast zusammenhängende Bereiche handelt, würde ich zunächst A9:H3090 importieren und dann die benötigten Teile herausholen. Wenn du die nichtnumerischen Daten nicht brauchst, kannst du das Argument txt auch weglassen.

Grüße,
Harald
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Koraldus
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     Beitrag Verfasst am: 24.09.2019, 14:40     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Danke, so in etwa?



Code:

prompt ='Filename? ';
Filename = input(prompt,'s'); %file Name ohne Dateiendung
prompt='Number of measurement-cycles per file? ';
Messungen=str2num(input(prompt,'s')); %Messungen pro Tabellenblatt

str=[Filename '.xlsx'];
daten1 = xlsread(str,1,'A9:H3090');

a = size(daten1)  % erzeugt Vektor a mit Zeilen und Spaltenzahl der i-daten
b = a(1,1)        % Zeilenanzahl
c = a(1,2)        % Spaltenanzahl

for i = 1:Messungen;
    if i == 1 ;
        rangeZeile = 1:(1032-8);
       
        Frequenzy = daten1(rangeZeile,1);
        Impedandce1 = daten1(rangeZeile,2);
        Admittance1 = daten1(rangeZeile,3);
        PhaseAngle1 = daten1(rangeZeile,4);
        Resistance1 = daten1(rangeZeile,5);
        Reactance1 = daten1(rangeZeile,6);
        Conductance1 = daten1(rangeZeile,7);
        Susceptance1 = daten1(rangeZeile,8);
    end
    if i == 2;
        rangeZeile = (1038-9):(2061-9);
       
        Impedandce2 = daten1(rangeZeile,2);
        Admittance2 = daten1(rangeZeile,3);
        PhaseAngle2 = daten1(rangeZeile,4);
        Resistance2 = daten1(rangeZeile,5);
        Reactance2 = daten1(rangeZeile,6);
        Conductance2 = daten1(rangeZeile,7);
        Susceptace2 = daten1(rangeZeile,8);
    end
    if i == 3;
        rangeZeile = (2067-9):(3090-9);
       
        Impedandce3 = daten1(rangeZeile,2);
        Admittance3 = daten1(rangeZeile,3);
        PhaseAngle3 = daten1(rangeZeile,4);
        Resistance3 = daten1(rangeZeile,5);
        Reactance3 = daten1(rangeZeile,6);
        Conductance3 = daten1(rangeZeile,7);
        Susceptace3 = daten1(rangeZeile,8);
    end
   
   
end    

avgSusceptance = mean([Susceptance1,Susceptace2,Susceptace3]')'/(10^5);
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