多体动力学系统的代码生成。
pydy-code-gen的Python项目详细描述
Pydy代码生成
此发行版为PyDy提供代码生成工具。现在，它 生成可以计算普通函数右侧的函数 用sympy.physics.mechanics生成的微分方程 不同的后端：sympy的lambdify、Theano和Cython。
依赖关系
必需
- python:2.7（python 3+可以工作）
- 设置工具
- 纽比：>；=1.6.1
- sympy:>；=0.7.3
可选
- cython:>；=0.15.1
- 序号：>；=0.6.0
- scipy:>；=0.9（仅用于完整示例）
- matplotlib:>；=0.99（仅用于完整示例）
安装这些软件包的方法多种多样。参考scipy 有关详细信息，请参阅堆栈安装说明。
安装
一旦安装了依赖项，就可以从pypi安装包 使用：
$ easy_install pydy-code-gen
或：
$ pip install pydy-code-gen
您还可以获取源代码，然后安装[1]。
使用zip下载：
$ wget https://github.com/PythonDynamics/pydy-code-gen/archive/master.zip $ unzip pydy-code-gen-master.zip $ cd pydy-code-gen-master $ python setup.py install
使用git:
$ git clone https://github.com/PythonDynamics/pydy-code-gen.git $ cd pydy-code-gen $ python setup.py install
| [1] | Note that this is the latest development version. Specific releases can be found here: https://github.com/PythonDynamics/pydy-code-gen/releases or by checking out a tag with Git. |
用法
这是一个简单的1自由度系统的例子：质量，弹簧， 重力和力作用下的阻尼系统：
/ / / / / / / / /
-----------------
| | | | g
\ | | | V
k / --- c |
| | | x, v
-------- V
| m | -----
--------
| F
V
导出系统：
from sympy import symbols
import sympy.physics.mechanics as me
mass, stiffness, damping, gravity = symbols('m, k, c, g')
position, speed = me.dynamicsymbols('x v')
positiond = me.dynamicsymbols('x', 1)
force = me.dynamicsymbols('F')
ceiling = me.ReferenceFrame('N')
origin = me.Point('origin')
origin.set_vel(ceiling, 0)
center = origin.locatenew('center', position * ceiling.x)
center.set_vel(ceiling, speed * ceiling.x)
block = me.Particle('block', center, mass)
kinematic_equations = [speed - positiond]
force_magnitude = mass * gravity - stiffness * position - damping * speed + force
forces = [(center, force_magnitude * ceiling.x)]
particles = [block]
kane = me.KanesMethod(ceiling, q_ind=[position], u_ind=[speed],
kd_eqs=kinematic_equations)
kane.kanes_equations(forces, particles)
将表达式和符号按顺序存储以生成代码：
mass_matrix = kane.mass_matrix_full forcing_vector = kane.forcing_full constants = (mass, stiffness, damping, gravity) coordinates = (position,) speeds = (speed,) specified = (force,)
现在生成数值计算odes所需的函数。这个 生成器可以使用各种后端：lambdify、theano或cython：
from pydy_code_gen.code import generate_ode_function
evaluate_ode = generate_ode_function(mass_matrix, forcing_vector, constants,
coordinates, speeds, specified,
generator='lambdify')
在特定正弦曲线影响下积分运动方程 力：
from numpy import array, linspace, sin
from scipy.integrate import odeint
x0 = array([0.1, -1.0])
args = {'constants': array([1.0, 1.0, 0.2, 9.8]),
'specified': lambda x, t: sin(t)}
t = linspace(0.0, 10.0, 1000)
y = odeint(evaluate_ode, x0, t, args=(args,))
绘制结果：
import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(t, y) plt.legend((str(position), str(speed))) plt.show()
开发环境
发展依赖性
- 鼻子：1.3.0
安装
以下安装假定您拥有virtualenvwrapper和 生成包所需的依赖项：
$ mkvirtualenv pydy-dev (pydy-dev)$ pip install numpy scipy cython nose theano sympy (pydy-dev)$ pip install matplotlib # make sure to do this after numpy (pydy-dev)$ git clone git@github.com:PythonDynamics/pydy-code-gen.git (pydy-dev)$ cd pydy-code-gen (pydy-dev)$ python setup.py develop
运行测试：
(pydy-dev)$ nosetests
运行基准测试N连杆摆问题。
(pydy-dev)$ python bin/benchmark_pydy_code_gen.py <max # of links> <# of time steps>
发行说明
0.1.0
- 初始版本。
欢迎加入QQ群-->： 979659372
