用python绘制三维倒立摆

时间: 2023-11-19 07:59:00 浏览: 30
由于绘制三维图形需要使用专业的图形库,因此需要先安装相关库,比如matplotlib、numpy和mplot3d等。在安装完成后,可以使用下面的代码来绘制三维倒立摆: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D # 定义参数 g = 9.8 # 重力加速度 l = 1.0 # 摆杆长度 m = 1.0 # 摆杆质量 # 定义初始状态 theta1 = np.pi/4 # 摆1的初始角度 theta2 = np.pi/2 # 摆2的初始角度 omega1 = 0.0 # 摆1的初始角速度 omega2 = 0.0 # 摆2的初始角速度 # 定义时间步长和总时间 dt = 0.01 t = np.arange(0, 10, dt) # 定义函数 def f(theta1, theta2, omega1, omega2, t): dtheta1dt = omega1 dtheta2dt = omega2 domega1dt = (-g*(2*m+m)*np.sin(theta1)-m*g*np.sin(theta1-2*theta2)-2*np.sin(theta1-theta2)*m*(omega2**2*l+omega1**2*l*np.cos(theta1-theta2)))/(l*(2*m+m-m*np.cos(2*theta1-2*theta2))) domega2dt = (2*np.sin(theta1-theta2)*(omega1**2*l*(m+2*(2*m+m))+g*(m+2*(2*m+m))*np.cos(theta1)+omega2**2*l*m*np.cos(theta1-theta2)))/(l*(2*m+m-m*np.cos(2*theta1-2*theta2))) return dtheta1dt, dtheta2dt, domega1dt, domega2dt # 计算运动轨迹 theta1s = [] theta2s = [] omega1s = [] omega2s = [] for i in range(len(t)): theta1s.append(theta1) theta2s.append(theta2) omega1s.append(omega1) omega2s.append(omega2) dtheta1dt, dtheta2dt, domega1dt, domega2dt = f(theta1, theta2, omega1, omega2, t[i]) theta1 += dtheta1dt*dt theta2 += dtheta2dt*dt omega1 += domega1dt*dt omega2 += domega2dt*dt # 绘制三维图形 fig = plt.figure() ax = fig.gca(projection='3d') x = l*np.sin(theta1s) + l*np.sin(theta2s) y = -l*np.cos(theta1s) - l*np.cos(theta2s) z = np.zeros(len(t)) ax.plot(x, y, z) ax.set_xlabel('X Label') ax.set_ylabel('Y Label') ax.set_zlabel('Z Label') ax.set_title('Inverted Pendulum') plt.show() ``` 代码中首先定义了重力加速度、摆杆长度和摆杆质量等参数,然后定义了初始状态和时间步长等变量。接着定义了一个函数f来计算摆杆的运动状态,最后使用循环计算摆杆的运动轨迹,并绘制出三维图形。

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