図13.5のプロット

#計算とグラフプロットに必要なモジュールの読み込み
import numpy as np
from control import matlab
from matplotlib import pyplot as plt
from scipy import arange 
from scipy import signal

#伝達関数の分子・分母多項式を与える
num = [0, 0, 1] #分子多項式
den = [1, 2, 1] #分母多項式

#コントローラのパラメータを与える
K1 = 1.0 #K = 1
K2 = 2.4 #K = 2.4
K3 = 3.0 #K = 3

#コントローラの分子・分母多項式を与える
numc1 = [0, K1] #K=1の場合の分子多項式
numc2 = [0, K2] #K=2.4の場合の分子多項式
numc3 = [0, K3] #K=3の場合の分子多項式
denc = [1, 0.1] #分母多項式

#制御対象のコントローラの伝達関数表現を与える
sys = matlab.tf(num, den) #制御対象の伝達関数表現 
c1 = matlab.tf(numc1, denc) #K=1の場合の開ループ伝達関数
c2 = matlab.tf(numc2, denc) #K=2.4の場合の開ループ伝達関数 
c3 = matlab.tf(numc3, denc) #K=3の場合の開ループ伝達関数

#開ループ伝達関数を与える
sysL1 = c1*sys #K=1の場合の開ループ伝達関数
sysL2 = c2*sys #K=2.4の場合の開ループ伝達関数
sysL3 = c3*sys #K=3の場合の開ループ伝達関数

#図13.5のプロット

#図13.5(a)のプロット
plt.subplot(1, 3, 1) #複数の図を並べるためのコマンド．1行3列の1列目という意味
matlab.nyquist(sysL1) #ベクトル軌跡のプロット（ナイキスト線図）
plt.xlim([-5, 30]) #横軸（実軸）の範囲の指定
plt.ylim([-20, 20]) #縦軸（虚軸）の範囲の指定
plt.grid(color='gray') #罫線を灰色で表示
plt.xlabel("Re") #横軸のラベル表示
plt.ylabel("Im") #縦軸のラベル表示
plt.title("K=1") #タイトルの表示

#図13.5(b)のプロット
plt.subplot(1, 3, 2) #複数の図を並べるためのコマンド．1行3列の2列目という意味
matlab.nyquist(sysL2) #ベクトル軌跡のプロット（ナイキスト線図）
plt.xlim([-5, 30]) #横軸（実軸）の範囲の指定
plt.ylim([-20, 20]) #縦軸（虚軸）の範囲の指定
plt.grid(color='gray') #罫線を灰色で表示
plt.xlabel("Re") #横軸のラベル表示
plt.ylabel("Im") #縦軸のラベル表示
plt.title("K=2.4") #タイトルの表示

#図13.5(c)のプロット
plt.subplot(1, 3, 3) #複数の図を並べるためのコマンド．1行3列の3列目という意味
matlab.nyquist(sysL3) #ベクトル軌跡のプロット（ナイキスト線図）
plt.xlim([-5, 30]) #横軸（実軸）の範囲の指定
plt.ylim([-20, 20]) #縦軸（虚軸）の範囲の指定
plt.grid(color='gray') #罫線を灰色で表示
plt.xlabel("Re") #横軸のラベル表示
plt.ylabel("Im") #縦軸のラベル表示
plt.title("K=3") #タイトルの表示

plt.show() #グラフの表示