Innerhalb der Studienarbeit ging es um das Auswerten von Datensätzen mittels Matlab inklusive der Darstellung mittels Plot-Funktion. Die Aufgabenstellung umfasst die Erstellung eines universellen Programms zum Einlesen und Darstellen von Messdaten. Die Messdaten bestehen aus insgesamt 5 Spalten, die erste Spalte soll die x-Werte abbilden und die Spalten 2-5 bilden die Messwerte ab. Die Anzahl der Zeilen ist unbekannt. Unter den oben genannten Voraussetzungen soll eine Auswertung erfolgen von: der Bestimmung von Minimum und Maximum, der Ermittlung des Mittelwertes und der Standardabweichung, der Bestimmung der Regressionsfunktion oder Polynoms, der Darstellung der Kurven inklusive Beschriftung (Min,Max,Regression) und die Ausgabe aller ermittelten Werte in eine Textdatei, die mit einem Editor lesbar ist.
Inhaltsverzeichnis
- Vorstellung des Kurses MATLAB
- Beschreibung der Aufgabenstellung
- Einlesen der Daten „Kurven“ mithilfe von MATLAB
- Aufbereitung der Daten, um sie zu verwenden
- Auswertung der Messdaten
- Bestimmung des Minimums und des Maximums
- Bestimmung des Mittelwerts und der Standardabweichung
- Bestimmung der zugehörigen Regressionsfunktion
- Bestimmung des Polynoms
- Visualisierung der Messergebnisse & Messdaten
- Plotten der Messdaten und der Regressionsfunktion
- Beschriftung der Kurven durch eine Legende, Minima und Maxima
- Berechnung der Gleichung des Polynoms
- Ausgabe aller Messdaten in eine Textdatei
- Ergebnisbetrachtung und Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Das Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines MATLAB-Programms zur umfassenden Analyse von Messdaten. Das Programm soll das Einlesen, die Aufbereitung, die statistische Auswertung und die Visualisierung von Daten ermöglichen. Die Ergebnisse sollen schließlich in einer Textdatei ausgegeben werden.
- Einlesen und Aufbereitung von Messdaten aus einer Textdatei
- Statistische Auswertung der Daten (Minimum, Maximum, Mittelwert, Standardabweichung)
- Bestimmung von Regressionsfunktionen und Polynomen
- Visualisierung der Messdaten und der berechneten Funktionen
- Ausgabe der Ergebnisse in einer Textdatei
Zusammenfassung der Kapitel
Vorstellung des Kurses MATLAB: Dieses Kapitel führt in die Thematik des Kurses ein und beschreibt die Ziele des Kurses. Es wird betont, dass der Kurs einen sicheren Umgang mit MATLAB vermitteln und die Grundfunktionalitäten der Software vermitteln soll. Die Rechenleistung von MATLAB für komplexe Berechnungen wird hervorgehoben, und es wird darauf hingewiesen, dass der Kurs eine Alternative zu starren Datenvisualisierungsprogrammen wie Excel bietet.
Beschreibung der Aufgabenstellung: Hier wird die Aufgabe detailliert beschrieben: Es soll ein universelles Programm in MATLAB erstellt werden, welches Messdaten aus einer Textdatei einliest und darstellt. Die Daten bestehen aus fünf Spalten (x-Werte und vier Messwert-Spalten) mit unbekannter Zeilenanzahl. Das Programm soll Minimum, Maximum, Mittelwert, Standardabweichung, Regressionsfunktion/Polynom berechnen und die Ergebnisse visualisieren sowie in eine Textdatei ausgeben. Die Dokumentation des Programms soll maximal 15 Seiten umfassen.
Einlesen der Daten „Kurven“ mithilfe von MATLAB: Dieses Kapitel beschreibt den Prozess des Einlesens der Messdaten aus der Datei "Kurven.txt". Der MATLAB-Code wird präsentiert, der die Datei öffnet und die einzelnen Spalten als Strings einliest. Es wird darauf hingewiesen, dass die eingelesenen Strings im nächsten Schritt in einen numerischen Datentyp umgewandelt werden müssen, um weiterverarbeitet werden zu können.
Aufbereitung der Daten zur Verwendung: In diesem Kapitel wird die Konvertierung der eingelesenen String-Daten in Double-Variablen erläutert. Der MATLAB-Code zeigt die Umwandlung und das Ersetzen von Kommas durch Punkte, um die Kompatibilität mit MATLAB zu gewährleisten. Die Daten werden anschließend in die Variable "data" gespeichert und den einzelnen Spalten zugeordnet (xValue, SP2, SP3, SP4, SP5), um die weitere Verarbeitung zu vereinfachen.
Auswertung der Messdaten: Dieses Kapitel behandelt die statistische Auswertung der Messdaten. Es werden die Funktionen `min()`, `max()`, `mean()`, und `std()` in MATLAB verwendet, um Minimum, Maximum, Mittelwert und Standardabweichung für jede Spalte zu berechnen. Die Berechnung der Regressionsfunktion mittels `cov()`, `var()`, und die Berechnung des Polynoms mittels `polyfit()` und `polyval()` werden detailliert beschrieben. Der Fokus liegt auf der Anwendung der MATLAB-Funktionen und der Interpretation der Ergebnisse.
Visualisierung der Messergebnisse & Messdaten: Dieses Kapitel beschreibt die graphische Darstellung der Messdaten und der berechneten Regressionsfunktionen/Polynome. Es wird auf das Plotten der Messdaten und die Beschriftung der Kurven mit Legenden, Minima und Maxima eingegangen. Die detaillierte Umsetzung in MATLAB wird jedoch nicht im Detail beschrieben, da dies im Kontext des Gesamtprogramms weniger im Fokus steht.
Berechnung der Gleichung des Polynoms: Dieses Kapitel beschreibt die detaillierte Berechnung der Gleichung des Polynoms mittels der MATLAB-Funktion `polyfit`. Es wird erläutert, wie der Grad des Polynoms die Anpassung an die Daten beeinflusst. Die Anwendung der Funktion `polyval` zur Berechnung von y-Werten für gegebene x-Werte wird ebenfalls beschrieben.
Ausgabe aller Messdaten in eine Textdatei: Dieses Kapitel beschreibt den Prozess der Ausgabe der berechneten Ergebnisse in eine lesbare Textdatei. Die konkrete Umsetzung mittels MATLAB-Funktionen wird nicht detailliert erklärt, sondern nur thematisiert.
Schlüsselwörter
MATLAB, Datenanalyse, Messdaten, Regressionsanalyse, Polynomregression, Datenvisualisierung, Statistische Auswertung, Minimum, Maximum, Mittelwert, Standardabweichung, Programmierung, Datenaufbereitung.
MATLAB-Datenanalyse: Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist das Ziel dieses MATLAB-Programms?
Das Programm dient der umfassenden Analyse von Messdaten. Es liest Daten aus einer Textdatei ein, bereitet sie auf, wertet sie statistisch aus (Minimum, Maximum, Mittelwert, Standardabweichung), berechnet Regressionsfunktionen und Polynome, visualisiert die Ergebnisse und gibt alles in einer Textdatei aus.
Welche Daten werden verarbeitet?
Die Eingabedaten liegen in einer Textdatei ("Kurven.txt") vor und bestehen aus fünf Spalten: x-Werte und vier Spalten mit Messwerten. Die Anzahl der Zeilen ist unbekannt.
Welche statistischen Auswertungen werden durchgeführt?
Das Programm berechnet Minimum, Maximum, Mittelwert und Standardabweichung für jede Messwert-Spalte. Zusätzlich werden Regressionsfunktionen und Polynome bestimmt.
Welche Visualisierungen werden erstellt?
Das Programm erstellt Diagramme, die die Messdaten und die berechneten Regressionsfunktionen/Polynome darstellen. Die Diagramme werden mit Legenden, Minima und Maxima beschriftet.
Wie werden die Ergebnisse ausgegeben?
Alle Ergebnisse (einschließlich der Rohdaten, der statistischen Kennzahlen und der Polynomgleichungen) werden in einer übersichtlichen Textdatei gespeichert.
Welche MATLAB-Funktionen werden verwendet?
Das Programm nutzt verschiedene MATLAB-Funktionen, darunter `min()`, `max()`, `mean()`, `std()`, `cov()`, `var()`, `polyfit()`, und `polyval()` für die statistische Auswertung und die Polynomberechnung. Zusätzliche Funktionen werden für das Einlesen und Schreiben von Dateien sowie für die graphische Darstellung verwendet.
Wie ist der Ablauf des Programms strukturiert?
Der Ablauf gliedert sich in mehrere Schritte: Einlesen der Daten, Aufbereitung der Daten (Umwandlung von Strings in numerische Werte), statistische Auswertung, Berechnung von Regressionsfunktionen und Polynomen, Visualisierung der Ergebnisse und Ausgabe der Ergebnisse in eine Textdatei.
Welche Kapitel umfasst die Dokumentation?
Die Dokumentation enthält Kapitel zur Vorstellung des MATLAB-Kurses, zur Beschreibung der Aufgabenstellung, zum Einlesen und Aufbereiten der Daten, zur statistischen Auswertung, zur Visualisierung, zur Berechnung der Polynomgleichung, zur Ausgabe der Ergebnisse in eine Textdatei und eine abschließende Ergebnisbetrachtung.
Wie wird der Umgang mit Kommas in den Daten gewährleistet?
Das Programm konvertiert Kommas in Punkte, um die Kompatibilität mit MATLAB zu gewährleisten.
Was sind die Schlüsselwörter dieses Projekts?
MATLAB, Datenanalyse, Messdaten, Regressionsanalyse, Polynomregression, Datenvisualisierung, Statistische Auswertung, Minimum, Maximum, Mittelwert, Standardabweichung, Programmierung, Datenaufbereitung.
- Quote paper
- Dennis Kraus (Author), 2021, Auswertung von Messdaten mittels MATLAB, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1314745
