Python全面分析系统的时域特性和频率域特性

脚本专栏 2024/11/25 佚名

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在不使用matlab的情况下，可以选择用python来实现自动控制理论有关系统打时域分析和频率域分析等，安装的package是python-control，在windows的控制台(cmd)或者linux终端下输入pip install control 即可，注意，如果同时安装了2.7 和 3.x(3.4或者3.5或者3.6 版本，使用pip 命令打时候需要指定版本号，如pip2 install control 或者pip3.4 install control ,当然，常用打科学计算用的package也要安装，numpy,scipy,sympy,matplotlib,pandas 等。

下面是自己练习时写的代码，写在此作记录和分享用，因为函数语法和matlab相差无几，这里就没有写太多的注释了，有需要打话可以去python-control打官网查看相关文档。

#!/usr/bin/env python2
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Wed Nov 16 17:48:02 2016

@author: kindy
"""

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

T=np.mgrid[0:8:0.02]
U1=T
U2=T**2


sys1 = tf([1],[0.5,1]) # 
sys2 = tf([2],[1,2,4]) # 

# Step Response
def step_resp():
 sout1,stime1 = step(sys1)
 sout2,stime2 = step(sys2)
 plt.plot(stime1,sout1,'b',linewidth=0.5)
 plt.plot(stime2,sout2,'b',linewidth=0.5)
 plt.xlabel("Time")
 plt.ylabel("Amplitude")
 plt.title("Step Resopnse",fontsize=12)
 #plt.legend()
 plt.show()

# Impulse Response
def impulse_resp():

 iout1,itime1 = impulse(sys1)
 iout2,itime2 = impulse(sys2)
 plt.plot(itime1,iout1,'m',linewidth=0.8)
 plt.plot(itime2,iout2,'r',linewidth=0.8)
 plt.show()

#impulse_resp()

# 任意输入信号的输出，lsim
def lsim_plot():
 yout1,Time1, xout1 = lsim(sys1, U1, T)
 yout2,Time2, xout2 = lsim(sys2, U1, T)
 plt.plot(Time1, yout1, 'b', linewidth=0.7)
 plt.plot(Time2, yout2, 'b', linewidth=0.7)
 plt.show()

#lsim_plot()

# 波特图
def bode_plot():
 bode(sys1)
 bode(sys2)

#bode_plot()

# Nyquist图
def nyquist_plot():
 nyquist(sys1)
 nyquist(sys2)

#nyquist_plot() 


# 根轨迹
def root_locus():
 rlocus(sys1)
 rlocus(sys2)

root_locus()

下面是运行打一些结果图：