Подгонка кривой с помощью SciPy не дает правильной подгонкиPython

Программы на Python
Ответить Пред. темаСлед. тема
Anonymous
 Подгонка кривой с помощью SciPy не дает правильной подгонки

Сообщение Anonymous »

У меня есть два массива NumPy: x_data и y_data. Когда я пытаюсь подогнать свои данные с помощью модели пошагового ответа второго порядка и scipy.optimize.curve_fit с помощью этого кода:

Код: Выделить всё

import numpy as np
from scipy.optimize import curve_fit
import matplotlib.pyplot as plt

x_data = np.array([51.5056, 51.5058, 51.5061, 51.5064, 51.5067, 51.5069, 51.5072,
51.5075, 51.5078, 51.5081, 51.5083, 51.5086, 51.5089, 51.5092,
51.5094, 51.5097, 51.51  , 51.5103, 51.5106, 51.5108, 51.5111,
51.5114, 51.5117, 51.5119, 51.5122, 51.5125, 51.5128, 51.5131,
51.5133, 51.5136, 51.5139, 51.5142, 51.5144, 51.5147, 51.515 ,
51.5153, 51.5156, 51.5158, 51.5161, 51.5164, 51.5167, 51.5169,
51.5172, 51.5175, 51.5178, 51.5181, 51.5183, 51.5186, 51.5189,
51.5192, 51.5194, 51.5197, 51.52  , 51.5203, 51.5206, 51.5208,
51.5211, 51.5214, 51.5217, 51.5219, 51.5222, 51.5225, 51.5228,
51.5231, 51.5233, 51.5236, 51.5239, 51.5242, 51.5244, 51.5247,
51.525 , 51.5253, 51.5256, 51.5258, 51.5261, 51.5264, 51.5267,
51.5269, 51.5272, 51.5275, 51.5278, 51.5281, 51.5283, 51.5286,
51.5289, 51.5292, 51.5294, 51.5297, 51.53  , 51.5303, 51.5306,
51.5308, 51.5311, 51.5314, 51.5317, 51.5319, 51.5322, 51.5325,
51.5328, 51.5331, 51.5333, 51.5336, 51.5339, 51.5342])

y_data = np.array([2.99 , 2.998, 3.024, 3.036, 3.038, 3.034, 3.03 , 3.025, 3.02 ,
3.016, 3.012, 3.006, 3.003, 3.   , 2.997, 2.995, 2.993, 2.99 ,
2.989, 2.987, 2.986, 2.985, 2.983, 2.983, 2.982, 2.98 , 2.98 ,
2.979, 2.978, 2.978, 2.976, 2.977, 2.976, 2.975, 2.975, 2.975,
2.975, 2.974, 2.975, 2.974, 2.974, 2.974, 2.973, 2.974, 2.973,
2.974, 2.973, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974,
2.973, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974, 2.974,
2.975, 2.974, 2.975, 2.975, 2.976, 2.976, 2.976, 2.976, 2.975,
2.976, 2.976, 2.977, 2.977, 2.976, 2.977, 2.977, 2.977, 2.977,
2.978, 2.978, 2.978, 2.979, 2.978, 2.978, 2.979, 2.979, 2.979,
2.979, 2.979, 2.98 , 2.98 , 2.98 , 2.98 , 2.98 , 2.981, 2.981,
2.981, 2.981, 2.982, 2.981, 2.982])

# Second order function definition
def second_order_step_response(t, K, zeta, omega_n):
omega_d = omega_n * np.sqrt(1 - zeta**2)
phi = np.arccos(zeta)
return K * (1 - (1 / np.sqrt(1 - zeta**2)) * np.exp(-zeta * omega_n * t) * np.sin(omega_d * t + phi))

# Initial Guess of parameters
K_guess = y_data.max() - y_data.min()
zeta_guess = 0.5  # Typically between 0 and 1 for underdamped systems
omega_n_guess = 2 * np.pi / (x_data[1] - x_data[0])  # A rough estimate based on data sampling rate

# Fit the model with increased maxfev and parameter bounds
params, covariance = curve_fit(
second_order_step_response, x_data, y_data,
p0=[K_guess, zeta_guess, omega_n_guess],
maxfev=5000,  # Increase max function evaluations
bounds=([0, 0, 0], [np.inf, 1, np.inf])  # Bounds for K, zeta, and omega_n
)
K_fitted, zeta_fitted, omega_n_fitted = params

# Generate data for the fitted model
x_fit = np.linspace(min(x_data), max(x_data), 300)  # More points for a smoother line
y_fit = second_order_step_response(x_fit, K_fitted, zeta_fitted, omega_n_fitted)

# Plot
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.scatter(x_data, y_data, color='red', label='Original Data')  # Original data
plt.plot(x_fit, y_fit, 'blue', label='Fitted Model')  # Fitted model
plt.title('Fitting Second Order System Step Response to Data')
plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Y')
plt.legend()
plt.show()

# Display fitted parameters
print(f"Fitted Parameters: Gain (K) = {K_fitted}, Damping Ratio (zeta) = {zeta_fitted}, Natural Frequency (omega_n) = {omega_n_fitted}")

Это уравнение, которое я использую для подбора данных
[img]https://i.stack.imgur.com /o00p9.png[/img]

У меня получается следующее. K_fitted(усиление) и zeta_fitted(коэффициент демпфирования) находятся в пределах реалистичных значений, но omega_n_fitted слишком велик.
Изображение

В чем проблема?

Подробнее здесь: https://stackoverflow.com/questions/783 ... orrect-fit
Реклама
Ответить Пред. темаСлед. тема

Быстрый ответ

Изменение регистра текста: 
Смайлики
:) :( :oops: :roll: :wink: :muza: :clever: :sorry: :angel: :read: *x)
Ещё смайлики…
   
К этому ответу прикреплено по крайней мере одно вложение.

Если вы не хотите добавлять вложения, оставьте поля пустыми.

Максимально разрешённый размер вложения: 15 МБ.

  • Похожие темы
    Ответы
    Просмотры
    Последнее сообщение

Вернуться в «Python»