كيفية وضع النماذج والتبسيط النظم الهندسية باستخدام أسلوب القفز

وتشكل نظم النمذجة والحفز الهندسية مهاما أساسية في التحليل الهندسي، إذ أن استخدام مكتبات البيتون مثل نومبي وشركة سيبي يبسط هذه العمليات بتوفير أدوات قوية للحساب الرقمي وتحليل النظم، وتستحدث هذه المادة أساليب أساسية لنموذج النظم الهندسية وتحفيزها مع هذه المكتبات.

Setting up the Environment

في البداية، تركيب المكتبات اللازمة إذا لم تكن متاحة بالفعل، استخدم أوامر الشفقة لتنصيب (نومبي) و(سي بي):

pip install numpy scipy]

نظم هندسة نموذجية

وكثيرا ما يمكن تمثيل النظم الهندسية باستخدام نماذج رياضية مثل المعادلة التفاضلية أو وظائف النقل، وتوفر شركة نومباي أدوات لإنشاء مصفوفات وناقلات، في حين توفر شركة سيسي بي وظائف لحل المعادلة وتحفيز استجابات النظام.

فعلى سبيل المثال، يمكن وضع نموذج لنظام بسيط للمصابين بالكتلة الجماعية بمعادلة الفرق:

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

نظم التبسيط

وحدة دمج (سي بي) تسمح بحل المعادلة التفاضلية رقمياً، وظيفة "سولف-يب" تستخدم عادة لهذا الغرض، هذا مثال على تحفيز نظام المصابين بالطوارئ الجماعية

تعريف النظام على أنه وظيفة:

import numpy as np]

From scipy.integrate import solve ivp]

def mass spring damper(t, y, c, k):]

[y[1], - (c / m) * y[1] - (k / m) * y[0]

وضع الشروط الأولية والبارامترات:

initial conditions = [x0, v0]]

t span = [0, 10]]

اتصل بالمحل

solution = solve ivp(mass spring damper, t span, initial conditions, args=(c, k)]

تحليل النتائج

بعد المحاكاة، تحليل النتائج برسم صورة استجابة النظام عبر الزمن، استخدم المكتبات مثل (ماتبولت) لتصوير البيانات

import matplotlib.pyplot as plt]

plt.plot(solution.t, solution.y[0])]

plt.xlabel (Time (s)] ]

plt.ylabel ('Displacement') ]

plt.show stun]