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针对固定采样周期和输入输出增益的动态信号数据采集观测失效问题，以二阶系统的阶跃响应过渡过程为研究对象，提出了一种采样周期和信号增益自适应数据采集与重构算法，能够根据实时系统的结构参数自动调整采样周期、数据采集输入调整倍率和数据重构输出匹配倍率，从而自动适应信号幅值和过渡过程调节时间的变化，实现有效观测。设计了自适应数据采集与重构MATLAB仿真程序，并借助一组具有代表性的检验试样运行验证了这种算法的正确性。