Отчёт по лабораторной работе №7 ГОТОВ + контрольное задание

main
Ogarkov Ilya 2 недель назад
Родитель 2a42be9657
Сommit 4f1dadba34

@ -0,0 +1,61 @@
import math
# Ввод параметров
znach = input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',')
k1 = float(znach[0])
T = float(znach[1])
k2 = float(znach[2])
Xm = float(znach[3])
A = float(znach[4])
F = float(znach[5])
N = int(znach[6])
print(f"Параметры системы: k1={k1}, T={T}, k2={k2}, Xm={Xm}")
print(f"Входной сигнал: A={A}, F={F}, N={N}")
# Создание входного сигнала (синусоида)
vhod = []
for i in range(N):
vhod.append(A * math.sin((2 * i * math.pi) / F))
print("Входной сигнал:", vhod[:10]) # Покажем первые 10 значений
# Функции компонентов системы
def realdvig(xtt, kk1, TT, yti1, ytin1):
"""Модель реального двигателя"""
yp = kk1 * xtt # усилитель
yti1 = yp + yti1 # Интегратор
ytin1 = (yti1 + TT * ytin1) / (TT + 1) # Инерционное звено
return [yti1, ytin1]
def tahogen(xtt, kk2, yti2):
"""Модель тахогенератора"""
yp = kk2 * xtt # усилитель
yti2 = yp + yti2 # интегратор
return yti2
def nechus(xtt, gran):
"""Зона нечувствительности"""
if xtt < gran and xtt > (-gran):
ytt = 0
elif xtt >= gran:
ytt = xtt - gran
elif xtt <= (-gran):
ytt = xtt + gran
return ytt
# Моделирование системы
yi1 = 0 # состояние интегратора двигателя
yin1 = 0 # состояние инерционного звена
yi2 = 0 # состояние интегратора тахогенератора
vyhod = [] # выход системы
for xt in vhod:
xt1 = xt - yi2 # отрицательная обратная связь
[yi1, yin1] = realdvig(xt1, k1, T, yi1, yin1)
yi2 = tahogen(yin1, k2, yi2)
yt = nechus(yin1, Xm)
vyhod.append(yt)
print('Выход системы y=', vyhod)

Двоичные данные
TEMA7/Figure_1.png

Двоичный файл не отображается.

После

Ширина:  |  Высота:  |  Размер: 35 KiB

@ -0,0 +1,176 @@
def signal_delay(input_signal, delay_time):
"""
Реализация устройства задержки сигнала
Args:
input_signal: список входного сигнала
delay_time: время задержки (количество тактов)
Returns:
list: задержанный сигнал
"""
# Инициализируем выход нулями для первых delay_time тактов
output = [0] * delay_time
# Добавляем входной сигнал со сдвигом
output.extend(input_signal[:-delay_time] if delay_time > 0 else input_signal)
return output
# Проверка функции задержки
print("=== ПРОВЕРКА ФУНКЦИИ ЗАДЕРЖКИ ===")
test_signal = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
delay = 3
delayed_signal = signal_delay(test_signal, delay)
print(f"Исходный сигнал: {test_signal}")
print(f"Задержка: {delay} тактов")
print(f"Задержанный сигнал: {delayed_signal}")
# Визуализация
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(10, 4))
plt.plot(test_signal, 'bo-', label='Входной сигнал', markersize=8)
plt.plot(delayed_signal, 'ro-', label=f'Выход (задержка {delay})', markersize=6)
plt.title('Устройство задержки сигнала')
plt.xlabel('Время (такты)')
plt.ylabel('Амплитуда')
plt.legend()
plt.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()
def calculate_histogram(data, num_bins):
"""
Расчет гистограммы для выборки данных
Args:
data: список значений выборки
num_bins: количество интервалов разбиения
Returns:
tuple: (границы интервалов, частоты)
"""
if not data:
return [], []
min_val = min(data)
max_val = max(data)
bin_width = (max_val - min_val) / num_bins
# Создаем границы интервалов
bins = [min_val + i * bin_width for i in range(num_bins + 1)]
# Инициализируем счетчики
frequencies = [0] * num_bins
# Подсчитываем элементы в каждом интервале
for value in data:
for i in range(num_bins):
if bins[i] <= value < bins[i + 1]:
frequencies[i] += 1
break
else:
# Обработка максимального значения
if value == bins[-1]:
frequencies[-1] += 1
return bins, frequencies
def print_histogram_table(bins, frequencies):
"""Вывод гистограммы в виде таблицы"""
print("\nГИСТОГРАММА:")
print("Интервал\t\tКоличество элементов")
print("-" * 45)
for i in range(len(frequencies)):
lower = bins[i]
upper = bins[i + 1]
count = frequencies[i]
print(f"{lower:8.3f} - {upper:8.3f}\t\t{count:4d}")
total = sum(frequencies)
print("-" * 45)
print(f"Всего:\t\t\t\t{total:4d}")
# Проверка функции гистограммы
print("\n=== ПРОВЕРКА ФУНКЦИИ ГИСТОГРАММЫ ===")
import random
# Генерируем тестовые данные (нормальное распределение)
test_data = [random.gauss(0, 1) for _ in range(1000)]
bins, freq = calculate_histogram(test_data, 10)
print_histogram_table(bins, freq)
# Визуализация гистограммы
plt.figure(figsize=(12, 5))
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.hist(test_data, bins=10, alpha=0.7, edgecolor='black')
plt.title('Гистограмма (matplotlib)')
plt.xlabel('Значение')
plt.ylabel('Частота')
plt.grid(True, alpha=0.3)
plt.subplot(1, 2, 2)
# Рисуем нашу гистограмму
bin_centers = [(bins[i] + bins[i+1])/2 for i in range(len(bins)-1)]
plt.bar(bin_centers, freq, width=(bins[1]-bins[0])*0.8,
alpha=0.7, edgecolor='black')
plt.title('Наша гистограмма')
plt.xlabel('Значение')
plt.ylabel('Частота')
plt.grid(True, alpha=0.3)
plt.tight_layout()
plt.show()
# Анонимная функция для расчета линейной регрессии
linear_regression = lambda b1, b2, X: b1 + b2 * X
# Проверка анонимной функции
print("\n=== ПРОВЕРКА АНОНИМНОЙ ФУНКЦИИ ЛИНЕЙНОЙ РЕГРЕССИИ ===")
# Тестовые параметры модели
b1_test = 2.5 # intercept
b2_test = 1.8 # slope
X_values = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
print(f"Параметры модели: b1 = {b1_test}, b2 = {b2_test}")
print("Расчет значений Y = b1 + b2*X:")
print("X\tY")
print("-" * 12)
for X in X_values:
Y = linear_regression(b1_test, b2_test, X)
print(f"{X}\t{Y:.2f}")
# Визуализация линейной регрессии
plt.figure(figsize=(10, 6))
# Генерируем больше точек для плавного графика
X_smooth = [i/10 for i in range(0, 51)]
Y_smooth = [linear_regression(b1_test, b2_test, x) for x in X_smooth]
plt.plot(X_smooth, Y_smooth, 'b-', linewidth=2, label=f'Y = {b1_test} + {b2_test}*X')
plt.plot(X_values, [linear_regression(b1_test, b2_test, x) for x in X_values],
'ro', markersize=8, label='Расчетные точки')
plt.title('Линейная регрессия: Y = b1 + b2*X')
plt.xlabel('X')
plt.ylabel('Y')
plt.legend()
plt.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()
# Дополнительная проверка с разными параметрами
print("\n=== ПРОВЕРКА С РАЗНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ===")
test_cases = [
(0, 1, 10), # Y = X
(5, 0.5, 10), # Y = 5 + 0.5*X
(-2, 2, 10) # Y = -2 + 2*X
]
for b1, b2, X in test_cases:
Y = linear_regression(b1, b2, X)
print(f"b1={b1}, b2={b2}, X={X} -> Y = {Y}")

@ -0,0 +1,445 @@
# Отчёт по теме 7. Создание пользовательских функций
Выполнил Огарков Илья, А-03-23
## 1. Начало работы
Создание текстового файла `report.md`
import os
os.getcwd()
'C:\\Users\\Ilya\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313'
os.chdir('C:\\Users\\Ilya\\Desktop\\python-labs\\TEMA7')
os.getcwd()
'C:\\Users\\Ilya\\Desktop\\python-labs\\TEMA7'
## 2. Создание пользовательской функции
2.1. Первый пример: функция – без аргументов
def uspeh():
"""Подтверждение успеха операции"""
print('Выполнено успешно!')
uspeh()
Выполнено успешно!
type(uspeh)
<class 'function'>
dir(uspeh)
['__annotations__', '__builtins__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__getstate__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__type_params__']
help(uspeh)
Help on function uspeh in module __main__:
uspeh()
Подтверждение успеха операции
2.2. Пример функции с аргументами
def sravnenie(a,b):
"""Сравнение a и b"""
if a>b:
print(a,' больше ',b)
elif a<b:
print(a, ' меньше ',b)
else:
print(a, ' равно ',b)
n,m=16,5;sravnenie(n,m)
16 больше 5
n,m = 'sasa','ss'; sravnenie(n,m)
sasa меньше ss
2.3. Пример функции, содержащей return
def logistfun(b,a):
"""Вычисление логистической функции"""
import math
return a/(1+math.exp(-b))
v,w=1,0.7;z=logistfun(w,v)
z
0.6681877721681662
2.4. Сложение для разных типов аргументов
def slozh(a1,a2,a3,a4):
""" Сложение значений четырех аргументов"""
return a1+a2+a3+a4
slozh(1,2,3,4)
10
slozh('1','2','3','4')
'1234'
b1=[1,2];b2=[-1,-2];b3=[0,2];b4=[-1,-1]
q=slozh(b1,b2,b3,b4);q
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
t1=(1,2);t2=(3,4);t3=(5,6);t4=(7,8)
slozh(t1,t2,t3,t4)
(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)
d1={'a':1};d2={'b':2};d3={'c':3};d4={'d':4}
slozh(d1,d2,d3,d4)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#54>", line 1, in <module>
slozh(d1,d2,d3,d4)
File "<pyshell#44>", line 3, in slozh
return a1+a2+a3+a4
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'dict' and 'dict'
s1={1,2};s2={3,4};s3={5,6};s4={7,8}
slozh(s1,s2,s3,s4)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#57>", line 1, in <module>
slozh(s1,s2,s3,s4)
File "<pyshell#44>", line 3, in slozh
return a1+a2+a3+a4
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'
2.5.
def inerz(x,T,ypred):
""" Модель устройства с памятью:
x- текущее значение вх.сигнала,
T -постоянная времени,
ypred - предыдущее значение выхода устройства"""
y=(x+T*ypred)/(T+1)
return y
sps=[0]+[1]*100;sps
[0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
spsy=[]
TT=20
yy=0
for xx in sps:
yy=inerz(xx,TT,yy)
spsy.append(yy)
3. Функции как объекты.
3.1. Получение списка атрибутов объекта-функции.
dir(inerz)
['__annotations__', '__builtins__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__getstate__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__type_params__']
inerz.__doc__ #__doc__ - атрибут, который выводит документационную строку (docstring) функции
'Модель устройства с памятью:\nx- текущее значение вх.сигнала,\nT -постоянная времени,\nypred - предыдущее значение выхода устройства'
help(inerz)
Help on function inerz in module __main__:
inerz(x, T, ypred)
Модель устройства с памятью:
x- текущее значение вх.сигнала,
T -постоянная времени,
ypred - предыдущее значение выхода устройства
3.2. Сохранение ссылки на объект-функцию в другой переменной
fnkt=sravnenie
v=16
fnkt(v,23)
16 меньше 23
3.3. Возможность альтернативного определения функции в программе
typ_fun=8
if typ_fun==1:
def func():
print('Функция 1')
else:
def func():
print('Функция 2')
func()
Функция 2
4. Аргументы функции
4.1. Изучите возможность использования функции в качестве аргумента другой функции
def fun_arg(fff,a,b,c):
"""fff-имя функции, используемой
в качестве аргумента функции fun_arg"""
return a+fff(c,b)
zz=fun_arg(logistfun,-3,1,0.7);zz
-2.3318122278318336
4.2. Обязательные и необязательные аргументы
def logistfun(a,b=1):
"""Вычисление логистической функции"""
import math
return b/(1+math.exp(-a))
logistfun(0.7)
0.6681877721681662
logistfun(0.7,2)
1.3363755443363323
4.3. Изучите возможность обращения к функции с произвольным (непозиционным) расположением аргументов
logistfun(b=0.5,a=0.8)
0.34498724056380625
4.4. Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в списке или кортеже
b1234=[b1,b2,b3,b4]
qq=slozh(*b1234) ;qq # Оператор * распаковывает элементы
[1, 2, -1, -2, 0, 2, -1, -1]
uslovniy_list = [1,2,3,4]
slozh(*uslovniy_list)
10
4.5. Пример со значениями аргументов функции, содержащимися в словаре
dic4={"a1":1,"a2":2,"a3":3,"a4":4}
qqq=slozh(**dic4);qqq # Распаковываем значения словаря
10
qqq_usl=slozh(*dic4);qqq_usl # Распаковываем ключи словаря
'a1a2a3a4'
4.6. Смешанные ссылки
e1=(-1,6);dd2={'a3':3,'a4':9}
qqqq=slozh(*e1,**dd2)
qqqq
17
4.7. Переменное число аргументов у функции
def func4(*kort7):
"""Произвольное число аргументов в составе кортежа"""
smm=0
for elt in kort7:
smm+=elt
return smm
func4(-1,2)
1
func4(-1,2,0,3,6)
10
4.8. Комбинация аргументов
def func4(a,b=7,*kort7):
"""Кортеж - сборка аргументов - должен быть последним!"""
smm=0
for elt in kort7:
smm+=elt
return a*smm+b
func4(-1,2,0,3,6)
-7
4.9. Изменение значений объектов, используемых в качестве аргументов функции
a=90
def func3(b):
a=5*b+67
func3(a);a
90
sps1=[1,2,3,4]
def func2(sps):
sps[1]=99
func2(sps1)
print(sps1)
[1, 99, 3, 4]
5. Специальные типы пользовательских функций
5.1. Анонимные функции.
anfun1=lambda: 1.5+math.log10(17.23)
anfun1()
2.7362852774480286
anfun2(17,234)
19.369215857410143
anfun3=lambda a,b=234: a+math.log10(b)
anfun3(100)
102.36921585741014
5.2. Функции-генераторы
def func5(diap,shag):
""" Итератор, возвращающий значения
из диапазона от 1 до diap с шагом shag"""
for j in range(1,diap+1,shag):
yield j
for mm in func5(7,3):
print(mm)
1
4
7
alp=func5(7,3)
print(alp.__next__())
1
print(alp.__next__())
4
print(alp.__next__())
7
print(alp.__next__())
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#26>", line 1, in <module>
print(alp.__next__())
StopIteration
6. Локализация объектов в функциях
6.1. Примеры на локализацию объектов
glb=10
def func7(arg):
loc1=15
glb=8
return loc1*arg
res=func7(glb);res
150
def func8(arg):
loc1=15
print(glb)
glb=8
return loc1*arg
res=func8(glb);res
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#40>", line 1, in <module>
res=func8(glb);res
File "<pyshell#39>", line 3, in func8
print(glb)
UnboundLocalError: cannot access local variable 'glb' where it is not associated with a value
glb=11
def func7(arg):
loc1=15
global glb
print(glb)
glb=8
return loc1*arg
res=func7(glb);res
11
165
6.2. Выявление локализации объекта с помощью функций locals() и globals() из builtins
globals().keys()
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
locals().keys()
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
def func8(arg):
loc1=15
glb=8
print(globals().keys())
print(locals().keys())
return loc1*arg
hh=func8(glb)
dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8'])
dict_keys(['arg', 'loc1', 'glb'])
hh
120
'glb' in globals().keys()
True
6.3. Локализация объектов при использовании вложенных функций
def func9(arg2,arg3):
def func9_1(arg1):
loc1=15
glb1=8
print('glob_func9_1:',globals().keys())
print('locl_func9_1:',locals().keys())
return loc1*arg1
loc1=5
glb=func9_1(loc1)
print('loc_func9:',locals().keys())
print('glob_func9:',globals().keys())
return arg2+arg3*glb
kk=func9(10,1)
glob_func9_1: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
locl_func9_1: dict_keys(['arg1', 'loc1', 'glb1'])
loc_func9: dict_keys(['arg2', 'arg3', 'func9_1', 'loc1', 'glb'])
glob_func9: dict_keys(['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__annotations__', '__builtins__', 'anfun1', 'math', 'anfun2', 'anfun3', 'func5', 'mm', 'alp', 'glb', 'func7', 'res', 'func8', 'hh', 'func9'])
6.4.
import math
# Ввод параметров
znach = input('k1,T,k2,Xm,A,F,N=').split(',')
k1 = float(znach[0])
T = float(znach[1])
k2 = float(znach[2])
Xm = float(znach[3])
A = float(znach[4])
F = float(znach[5])
N = int(znach[6])
print(f"Параметры системы: k1={k1}, T={T}, k2={k2}, Xm={Xm}")
print(f"Входной сигнал: A={A}, F={F}, N={N}")
# Создание входного сигнала (синусоида)
vhod = []
for i in range(N):
vhod.append(A * math.sin((2 * i * math.pi) / F))
print("Входной сигнал:", vhod[:10]) # Покажем первые 10 значений
# Функции компонентов системы
def realdvig(xtt, kk1, TT, yti1, ytin1):
"""Модель реального двигателя"""
yp = kk1 * xtt # усилитель
yti1 = yp + yti1 # Интегратор
ytin1 = (yti1 + TT * ytin1) / (TT + 1) # Инерционное звено
return [yti1, ytin1]
def tahogen(xtt, kk2, yti2):
"""Модель тахогенератора"""
yp = kk2 * xtt # усилитель
yti2 = yp + yti2 # интегратор
return yti2
def nechus(xtt, gran):
"""Зона нечувствительности"""
if xtt < gran and xtt > (-gran):
ytt = 0
elif xtt >= gran:
ytt = xtt - gran
elif xtt <= (-gran):
ytt = xtt + gran
return ytt
# Моделирование системы
yi1 = 0 # состояние интегратора двигателя
yin1 = 0 # состояние инерционного звена
yi2 = 0 # состояние интегратора тахогенератора
vyhod = [] # выход системы
for xt in vhod:
xt1 = xt - yi2 # отрицательная обратная связь
[yi1, yin1] = realdvig(xt1, k1, T, yi1, yin1)
yi2 = tahogen(yin1, k2, yi2)
yt = nechus(yin1, Xm)
vyhod.append(yt)
print('Выход системы y=', vyhod)
k1,T,k2,Xm,A,F,N=1,2,3,4,5,6,7
Параметры системы: k1=1.0, T=2.0, k2=3.0, Xm=4.0
Входной сигнал: A=5.0, F=6.0, N=7
Входной сигнал: [0.0, 4.330127018922193, 4.330127018922194, 6.123233995736766e-16, -4.330127018922193, -4.330127018922193, -1.2246467991473533e-15]
Выход системы y= [0, 0, 0, 0, -3.430711797903516, -4.909726376383112, 0]
Загрузка…
Отмена
Сохранить