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SciPy中怎么進行動態系統建模和控制系統分析

小億
89
2024-05-25 12:58:13
欄目: 編程語言

要在SciPy中進行動態系統建模和控制系統分析,可以使用scipy.signal模塊中的函數來實現。以下是一般的步驟:

  1. 定義系統的傳遞函數或狀態空間模型。
  2. 通過scipy.signal模塊中的函數,如signal.lti()來創建系統對象。
  3. 可以使用系統對象進行頻域分析、時域分析、穩定性分析等。
  4. 對于控制系統分析,可以使用control模塊中的函數來設計控制器,如control.tf()創建傳遞函數、control.feedback()計算反饋控制等。

例如,以下是一個簡單的動態系統建模和控制系統分析的例子:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy import signal
from control.matlab import *

# 定義傳遞函數
num = [1]
den = [1, 2, 1]
sys = signal.TransferFunction(num, den)

# 繪制頻率響應
w, mag, phase = signal.bode(sys)
plt.figure()
plt.semilogx(w, mag)
plt.figure()
plt.semilogx(w, phase)

# 設計PID控制器
Kp = 1.0
Ki = 1.0
Kd = 1.0
Gc = tf([Kd, Kp, Ki], [1, 0])

# 建立反饋控制系統
sys_with_controller = feedback(Gc*sys, 1)

# 時域響應
t, y = step(sys_with_controller)
plt.figure()
plt.plot(t, y)

plt.show()

這樣,就可以使用SciPy進行動態系統建模和控制系統分析,并通過繪圖等方式展示結果。

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