python控制系统仿真库control（一）伯德图.pdf

python控制系统仿真库control（⼀）伯德图

1、安装

我使⽤的是pycharm，因此直接搜索control安装即可。注意，最好已经事先安装了scipy,numpy以及matplotlib这⼏个库以备不时之需。

2、⽂档地址

3、使⽤例⼦

1、创建控制系统：

importcontrolasctrl

sysTf=ctrl.tf([1],[1,2,1])

sysTf为由传递函数定义的系统。但是按照⽂档说明，这个库还⽀持⽤状态空间定义的系统。不过，作为⼀个⾃控的初学者，⽬前只⽤得到

传递函数。

这个传递函数定义了⼀个振荡环节，相当于：

1

sψ

2

G(s)=()+2s+1

ωω

nn

很多课本上都有这个环节的伯德图。若要画出这个图，则需要这么做：

importcontrolasctrl

importmatplotlib.pyplotasplt

importnumpyasnp

psiList=[0.05,0.2,0.5,0.707,1.0]

sysTfList=[]

forpsiinpsiList:

sysTfList.append(ctrl.tf([1],[1,2*psi,1]))

mag,phase,omega=ctrl.bode(sysTfList,omega=np.logspace(start=-1,stop=1,num=200),dB=True,deg=False)

plt.show()

当然，图⽚还是有美中不⾜的地⽅：缺少图例。

4、适当修改源码中的⼀些部分

以下是我修改过的freqplot.py，在pycharm中按下ctrl+B追踪control.bode_plot()这个⽅法即可找到这个⽂件。

主要修改是增加了bode()的参数表，⽐原来的代码增加了⼀个legend变量，传⼊⼀个与sysList等长度的字符串列表作为图例的⽂字。

原理是新建了⼀个名为lineList的列表，保存循环中sysList的每⼀项所绘出的线条对象。

⽬前仅修改了margins!=True情况时绘出的图形,因此在伯德图中可以显⽰图例。⽤法如下：

importcontrolasctrl

importmatplotlib.pyplotasplt

importmath

importnumpyasnp

psiList=[0.05,0.2,0.5,0.707,1.0]

sysTfList=[]

forpsiinpsiList:

sysTfList.append(ctrl.tf([1],[1,2*psi,1]))

mag,phase,omega=ctrl.bode(sysTfList,omega=np.logspace(start=-1,stop=1,num=200),dB=True,deg=False,

legends=[0.05,0.2,0.5,0.707,1.0])

plt.show()

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⽣成的图⽚如下：

以下是源代码：

#freqplot.py-frequencydomainplotsforcontrolsystems

#

#Author:RichardM.Murray

#Date:24May09

#

#Thisfilecontainssomestandardcontrolsystemplots:Bodeplots,

#Nyquistplotsandpole-zerodiagrams.ThecodeforNicholscharts

#isinnichols.py.

#

#Copyright(c)2010byCaliforniaInstituteofTechnology

#Allrightsreserved.

#

#Redistributionanduseinsourceandbinaryforms,withorwithout

#modification,arepermit