Scipy与Matlab传递函数的不同结果

nue99wik  于 2023-05-07  发布在  Matlab
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我不明白为什么scipy.signal.ss2tf()scipy.signal.StateSpace().to_tf()给予了(相同的)意外结果。
示例:

A=[[0, 1, 0], [0, 0, 1], [-3, -4, -2]]
B=[[0], [0], [1]]
C=[[5, 1, 0]]
D=[[0]]

scipy的结果是

num = array([[0, 0, 0, 4]]),
den = array([1., 2., 4., 3.])

在Matlab中,结果是

num = [0,0,1,5],
den = [1,2,4,3]

似乎分母总是正确的,我试过其他例子,但传递函数的分子不对应。
我是否以不正确的方式使用scipy?
(另一个例子)

A=[[0, 1, 0], [0, 0, 1], [-8, -14, -7]]
B=[[0], [0], [1]]
C=[[15, 5, 0]]
D=[[0]]
iqxoj9l9

iqxoj9l91#

这是在SciPy 1.6.0中修复的bug in SciPy。当ss2tf创建数组来保存分子时,它使用输入的数据类型来确定分子数组的数据类型。在您的示例中,这些值都是整数,因此分子的数据类型是整数。然而,分子的系数是浮点计算的结果,因此会损失精度。当计算出的值被复制到分子数组中时,这些值被截断为整数。在您的示例中,这将导致一个很大的错误。当我重现分子的浮点计算时,我得到[0.0, 0.0, 0.9999999999999947, 4.999999999999995],当这些值被复制到整数数组中时,结果是[0, 0, 0, 4]
一种变通方法是确保输入(或至少A)包含浮点值。比如说

In [33]: A = [[0., 1., 0.], [0., 0., 1.], [-8., -14., -7.]] 
    ...: B = [[0], [0], [1]] 
    ...: C = [[15, 5, 0]] 
    ...: D = [[0]]                                                              

In [34]: num, den = ss2tf(A, B, C, D)                                           

In [35]: num                                                                    
Out[35]: array([[0.00000000e+00, 1.77635684e-15, 5.00000000e+00, 1.50000000e+01]])

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