如何在MIMO系统中使用scipy信号

Question

我正在寻找一种模拟各种输入信号的信号输出的方法。更确切地说，我有一个由传递函数H定义的系统，它接受一个输入并具有一个输出。我生成了几个信号（存储在numpy数组中）。我想做的是获得系统的响应，对每个输入信号没有使用for循环。有办法继续吗？下面是我到目前为止编写的代码。

from __future__ import division
import numpy as np
from scipy import signal

nbr_inputs = 5
t_in = np.arange(0,10,0.2)
dim = (nbr_inputs, len(t_in))

x = np.cumsum(np.random.normal(0,2e-3, dim), axis=1)
H = signal.TransferFunction([1, 3, 3], [1, 2, 1])
t_out, y, _ = signal.lsim(H, x[0], t_in) # here, I would just like to simply write x

感谢您的帮助

Answer 1

这不是一个MIMO系统，它是一个SISO系统，但你有多个输入。

您可以创建一个MIMO系统并同时应用所有输入，这些输入将逐个通道同时计算。此外，您还不能将scipy.signal.lsim用于MIMO系统。你可以使用其他选项，例如python-control（如果你有slycot扩展名，否则再没有MIMO）或harold如果你有Python 3.6或更高版本（免责声明：我是作者）。

import numpy as np
from harold import *
import matplotlib.pyplot
nbr_inputs = 5
t_in = np.arange(0,10,0.2)
dim = (nbr_inputs, len(t_in))

x = np.cumsum(np.random.normal(0,2e-3, dim), axis=1)

# Forming a 1x5 system, common denominator will be completed automatically
H = Transfer([[[1, 3, 3]]*nbr_inputs], [1, 2, 1])

关键字per_channel=True将第一个输入应用于第一个通道，将第二个输入应用于第二个，依此类推。否则返回组合响应。你可以通过玩它来检查形状，看看我的意思。

# Notice it is x.T below -> input shape = <num samples>, <num inputs>
y, t = simulate_linear_system(H, x.T, t_in, per_channel=True)

plt.plot(t, y)

这给出了