使用指南

本工程使用python语言编写程序仿真模拟单摆系统、双摆系统、连杆系统等常见物理模型，通过数值求解算法对模型进行求解进而得到系统的运动情况，同时还探究了系统中不同参数对运动情况的影响。

工程依赖

• 系统为 Windows10 64-bit，其他系统上的兼容性未经过验证
• 需要安装 python，开发版本为3.10.2
• 需要安装 numpy，开发版本为 1.24.2
• 需要安装 matplotlib，开发版本为 3.5.1

使用方法

举个例子，在codebase文件夹目录下启动终端，键入下面的指令便可以运行python程序了

python '.\undamped double pendulum\demo.py'

当然也可以选择在IDE下运行，开发时使用的IDE为VsCode

文件架构

• System.py 该文件是工程的核心代码文件。不同系统的数学模型以及数值求解方法都封装成了类，对外提供接口

  • Undamped_Pendulum 描述无阻尼单摆的类

  • Damping_Pendulum 描述有阻尼单摆的类

  • Damping_Rod 描述有阻尼连杆的类

  • Undamped_Double_Pendulum 描述无阻尼双摆的类

• damping pendulum 有阻尼单摆的仿真程序

  • graph of function.py 展示角度随着时间变化的函数曲线

  • phase map.py 展示系统的相位图

  • theta_0 vary.py 探究初值的不同对系统运动的影响

• damping rod 有阻尼连杆的仿真程序

  • graph of function.py 展示角度随着时间变化的函数曲线

  • k vary.py 探究不同阻尼系数对系统运动的影响

  • theta_0 vary.py 探究不同初值对系统运动的影响

• undamped double pendulum 无阻尼双摆的仿真程序

  • demo.py 给出双摆系统运动的演示动画以及两个小球的相位图。

• undamped pendulum 无阻尼单摆的仿真程序

  • graph of function.py 展示角度随着时间变化的函数曲线
  • delta_t vary.py 展示欧拉法求解步长对求解结果的影响。
  • phase map.py 系统的相位图
  • theta_0 vary.py 探究不同初值对系统运动的影响