使用scipy.signal.lti从状态矩阵创建Python中的LTI系统

Question

scipy.signal.lti声称能够接受四个数组( A、B、C和D )来定义系统(除了其他方法)。然而，它给了我一个错误，我找不到任何例子来说明这一点。

我的代码很简单：

A=np.array([[0,0,1,0],[0,0,0,1],[-2,1,-.02,.01],[1,-2,.01,-.02]])
B=np.array([[0],[0],[-1],[0]])
C=np.array([[0,0,1,0],[0,0,0,1]])
D=np.array([[0],[0]])
sys=scipy.signal.lti(A,B,C,D) #spelled out

有错误：

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/site-packages/scipy/signal/ltisys.py", line 317, in __init__
    self._update(N)
  File "/opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/site-packages/scipy/signal/ltisys.py", line 428, in _update
    self.C, self.D)
  File "/opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/site-packages/scipy/signal/ltisys.py", line 259, in ss2zpk
    return tf2zpk(*ss2tf(A, B, C, D, input=input))
  File "/opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/site-packages/scipy/signal/filter_design.py", line 315, in tf2zpk
    z = roots(b)
  File "/opt/local/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.4/lib/python3.4/site-packages/numpy/lib/polynomial.py", line 203, in roots
    raise ValueError("Input must be a rank-1 array.")
ValueError: Input must be a rank-1 array.

我在这里错过了什么？矩阵(数组)大小是正确的。

Answer 1

在状态空间表示中，输入向量D的大小为2，这意味着该控制系统有2个输出变量。我认为scipy.signal.lti的当前实现不支持这一点。

例如，具有一个输出变量的以下输入确实有效。

C=np.array([[0,0,1,0]])
D=np.array([[0]])

进一步详细介绍了。问题是原来的输入参数，

num, den =  scipy.signal.ss2tf(A, B, C, D)

为分母提供一维数组，为分子提供2D数组(即其中几个，因为有多个输出变量)。但是scipy.signal.tf2zpk(num, den)期望num和den都是多项式(即一维数组)。因此，无法初始化lte类。