使用integrate.odeint（）的ValueError和odepack.error

3 回答

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  将此作为单独发布，因为我让您的代码工作 . 好吧，运行并产生输出：P

  实际上一个大问题是我没有注意到的一些隐形广播，但是我一路上改变了很多其他的东西 .

  首先隐身广播是如果你将1d函数与一个参数集成， odeint 返回一个列向量，然后当你用这个结果作为行向量的东西时，你得到一个二维数组（矩阵） . 例如：

  In [704]: a
  Out[704]: array([0, 1, 2, 3, 4])
  
  In [705]: b
  Out[705]: 
  array([[0],
         [1],
         [2]])
  
  In [706]: a+b
  Out[706]: 
  array([[0, 1, 2, 3, 4],
         [1, 2, 3, 4, 5],
         [2, 3, 4, 5, 6]])
  

  您获得的速度输出是 b 之类的列向量，并将其添加到其他时间函数中，并获得矩阵 .

  ---

  关于递归，我想我已经解决了这个问题 . 两个导数函数应采用单个标量 t ，此时它们计算导数 . 要做到这一点， vderivs 需要做积分，它应该一直做到 t . 所以我重新定义了它们：

  dt = .1   # another global constant parameter
  
  def vderivs(v, t):
      ts = np.arange(0, t, dt)
      v1 = an * controller(v, ts) * torque(v)
      v2 = m*Cr*np.sign(v)
      v3 = 0.5*p*Cd*A*v**2 
      v4 = m*np.sin(theta)
      vtot = v1+v2+v3+v4*(ts>=10) # a vector of times includes incline only after ts = 10
      return vtot/m
  

  当然 uderivs 很好，但可以写得更简单：

  def uderivs(v, t):
      return vr - v
  

  然后，确保 velocity 和 controller 传递正确的值（使用 v0 而不是 v 作为起始速度）：

  def controller(currentV, time):
      z = integrate.odeint(uderivs, currentV, time)
      return kp*(vr-currentV) + ki*z.squeeze()
  
  def velocity(desired, theta, time):
      return integrate.odeint(vderivs, desired, time)
  

  谁知道物理学是否正确，但这给出了：

  

  请注意，它没有达到所需的速度，因此我增加了解决它的时间

  time = np.linspace(0,50,50) #time
  

  

  这是我运行的所有代码：

  import matplotlib.pylab as plt
  import numpy as np
  import scipy.integrate as integrate
  
  ##Parameters
  kp = .5 #proportional gain
  ki = .1 #integral gain
  vr = 30 #desired velocity in m/s
  Tm = 190 #Max Torque in Nm
  wm = 420 #engine speed
  B = 0.4 #Beta
  an = 12 #at gear 4
  p = 1.3 #air density
  Cd = 0.32 #Drag coefficient
  Cr = .01 #Coefficient of rolling friction
  A = 2.4 #frontal area
  
  ##Variables
  m = 18000.0 #weight
  v0 = 20. #starting velocity
  t = np.linspace(0, 20, 50) #time
  dt = .1
  theta = np.radians(4) #Theta
  
  def torque(v):    
      return Tm * (1 - B*(an*v/wm - 1)**2)  
  
  def vderivs(v, t):
      ts = np.arange(0, t, dt)
      v1 = an * controller(v, ts) * torque(v)
      v2 = m*Cr*np.sign(v)
      v3 = 0.5*p*Cd*A*v**2
      v4 = m*np.sin(theta)
      vtot = v1+v2+v3+v4*(ts>=10)
      return vtot/m
  
  def uderivs(v, t):
      return vr - v
  
  def controller(currentV, time):
      z = integrate.odeint(uderivs, currentV, time)
      return kp*(vr-currentV) + ki*z.squeeze()
  
  def velocity(desired, theta, time):
      return integrate.odeint(vderivs, desired, time)
  
  plt.plot(t, velocity(v0, theta, t), 'k-', lw=2, label='velocity')
  plt.plot(t, controller(v0, t), 'r', lw=2, label='controller')
  plt.legend()
  plt.show()
  

  回复于 2024-05-18T20:30:03+08:00
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  这不是一个真正的答案，而是我注意到的一些关于你的代码的评论 .

  正如@qmorgan指出的那样，你已经在 controller 函数中命名了一个与另一个函数相同的参数： velocity 尝试在变量名中保持一致以避免这种情况 . 例如，所有常量都是简写缩写 . 所以，当你在函数中命名参数时，也许会使用单词，这样你就可以使用'll have a habit of knowing where you' .

  你've made a few similar mistakes where you have a parameter for something in your function but you ignore it in the body of the function, and instead use a constant. For example, you'已经定义了 velocity 来取 (mass, desired, theta, t) 但你传递了 (m, v, theta, time) ，其中 v 是你的起始速度 . 小心！你没有注意到这个错误，因为事实上， velocity 忽略 desired 而只是使用 vr 全局常量 . 相反，这整个应该有类似的东西

  def velocity(mass, desired, theta, t):
      return integrate.odeint(vderivs, desired, t)
  
  plt.plot(time, velocity(m, vr, theta, time), 'k-')
  

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  要将列表转换为numpy数组，您可以使用 np.array(vel, float) 而不是 np.array([x for x in vel], float) ，因为 [x for x in vel] 与 vel 本身相同 .

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  在 vderivs 中，通过 t 的循环可能已完全消除，但至少我认为它应该更像是：

  ti = 0
  while ti < t:
      ...
      ti += 1
  

  哪个不会忽略输入 t .

  ---

  就目前而言， uderivs 采用当前速度和全局定义的所需速度并返回它们的差异：

  def uderivs(v, t):  
      return vr - v
  

  但是你总是传递它 vr （参见 controller 的定义），所以每次集成它时，它只会返回一个长度为 t.size 且值为 vr 的扁平数组 .

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  而不是 theta = 4 你可能想要 theta = np.radians(4)

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  numpy中已存在函数 np.sign ，无需实现自己的 .

  回复于 2024-05-18T20:30:03+08:00
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  我看到的一个错误是函数 controller ;您试图从整数（ vr ）中减去一个函数（ velocity ），这可能是某些问题的根源 .

  "object too deep for desired array"错误可能来自一个单独的问题，其中函数 controller 和 velocity 的返回形状错误;它们需要是一维的numpy数组 . 您可以使用 flatten() 方法解决此问题：

  In [82]: z.shape
  Out[82]: (50, 1)
  
  In [83]: z_flat=z.flatten()
  
  In [84]: z_flat.shape
  Out[84]: (50,)
  

  但是为了完全调试，您需要在控制器功能中修复上述错误 .

  回复于 2024-05-18T20:30:03+08:00