二自由度摩托车运动微分方程python

时间: 2023-07-06 19:43:52 浏览: 44
下面是用 Python 实现的二自由度摩托车运动微分方程: ```python import numpy as np from scipy.integrate import odeint def motorbike_equations(state, t, m1, m2, l1, l2, g): theta1, theta2, dtheta1, dtheta2 = state # Compute second derivatives of theta1 and theta2 c = np.cos(theta1 - theta2) s = np.sin(theta1 - theta2) denominator = m1 * l1**2 + m2 * l2**2 + 2 * m2 * l1 * l2 * c d2theta1 = (m2 * l2**2 * (dtheta2**2) * s - 2 * m2 * l1 * l2 * dtheta1 * dtheta2 * s + \ (m1 + m2) * g * l1 * np.sin(theta1) - m2 * g * l2 * np.sin(theta2)) / denominator d2theta2 = ((m1 + m2) * l1**2 * (dtheta1**2) * s + 2 * m2 * l1 * l2 * dtheta1 * dtheta2 * s + \ (m1 + m2) * g * l1 * np.cos(theta1) * s + (m1 + m2) * g * l2 * np.sin(theta2)) / denominator # Return state derivatives return [dtheta1, dtheta2, d2theta1, d2theta2] # Initial conditions theta1_0 = np.pi / 2 theta2_0 = np.pi / 2 dtheta1_0 = 0 dtheta2_0 = 0 state0 = [theta1_0, theta2_0, dtheta1_0, dtheta2_0] # Parameters m1 = 100 # mass of body m2 = 20 # mass of wheel l1 = 1.5 # distance from body center of mass to front wheel center of mass l2 = 1 # distance from front wheel center of mass to rear wheel center of mass g = 9.81 # acceleration due to gravity # Time points to solve for t = np.linspace(0, 10, 100) # Solve the equations sol = odeint(motorbike_equations, state0, t, args=(m1, m2, l1, l2, g)) # Plot the results import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(t, sol[:, 0], 'b', label='theta1(t)') plt.plot(t, sol[:, 1], 'g', label='theta2(t)') plt.legend(loc='best') plt.xlabel('t') plt.grid() plt.show() ``` 这段代码中,我们使用了 `odeint` 函数来求解微分方程,给出了初始状态和时间点等参数。最后,我们使用 Matplotlib 库来将结果可视化。

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