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python - 乘以 scipy.lti 传递函数

coder 2023-08-15 原文

我有以下 scipy.lti 对象，它基本上是一个表示 LTI 系统的拉普拉斯变换的对象:

G_s = lti([1], [1, 2])

如何将这样的传递函数与另一个传递函数相乘，例如:

H_s = lti([2], [1, 2])

#I_s = G_s * H_s <---- How to multiply this properly?

我想我可以做

I_s = lti(np.polymul([1], [2]), np.polymul([1, 2], [1, 2]))

但是如果我想做什么呢:

#I_s = H_s / (1 + H_s) <---- Does not work since H_s is an lti object

有没有简单的方法可以用 scipy 做到这一点？

最佳答案

有趣的是，Scipy 似乎不提供该功能。另一种方法是将 LTI 系统转换为 Sympy 有理函数。 Sympy 允许您轻松扩展和取消多项式:

from IPython.display import display
from scipy import signal
import sympy as sy

sy.init_printing()  # LaTeX like pretty printing for IPython


def lti_to_sympy(lsys, symplify=True):
    """ Convert Scipy's LTI instance to Sympy expression """
    s = sy.Symbol('s')
    G = sy.Poly(lsys.num, s) / sy.Poly(lsys.den, s)
    return sy.simplify(G) if symplify else G


def sympy_to_lti(xpr, s=sy.Symbol('s')):
    """ Convert Sympy transfer function polynomial to Scipy LTI """
    num, den = sy.simplify(xpr).as_numer_denom()  # expressions
    p_num_den = sy.poly(num, s), sy.poly(den, s)  # polynomials
    c_num_den = [sy.expand(p).all_coeffs() for p in p_num_den]  # coefficients
    l_num, l_den = [sy.lambdify((), c)() for c in c_num_den]  # convert to floats
    return signal.lti(l_num, l_den)


pG, pH, pGH, pIGH = sy.symbols("G, H, GH, IGH")  # only needed for displaying


# Sample systems:
lti_G = signal.lti([1], [1, 2])
lti_H = signal.lti([2], [1, 0, 3])

# convert to Sympy:
Gs, Hs = lti_to_sympy(lti_G), lti_to_sympy(lti_H)


print("Converted LTI expressions:")
display(sy.Eq(pG, Gs))
display(sy.Eq(pH, Hs))

print("Multiplying Systems:")
GHs = sy.simplify(Gs*Hs).expand()  # make sure polynomials are canceled and expanded
display(sy.Eq(pGH, GHs))


print("Closing the loop:")
IGHs = sy.simplify(GHs / (1+GHs)).expand()
display(sy.Eq(pIGH, IGHs))

print("Back to LTI:")
lti_IGH = sympy_to_lti(IGHs)
print(lti_IGH)

输出是:

关于python - 乘以 scipy.lti 传递函数，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/35304245/

乘以传递ltisection34pythonscipy

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