问题是这个;我有一个方程组,它描述了一个系统的工作原理。(在本例中为电子系统。系统具有内部变量以及输入和输出变量。我想要的是,根据输入变量获取输出变量,以便将输出变量描述为输入变量函数的总和+常量。(当然,只有在特殊情况下,这在数学上是可能的。
最好我想使用Maxima计算机代数系统,但我也对在Matlab中做到这一点的方法感兴趣。
让我举两个例子;我希望你明白这个想法。O表示输出变量,I表示输入变量,x表示内部变量,p表示参数。
1:
e1: O = x_1 * p_1 + x_2 * p_2;
e2:x_1 = x_2 + I_1 * p_3;
e3:x_2 = I_2 * p_4 + p_5;
解决方案#1:O = p_1 * p_3 * I_1 + p_4 * (p_1 + p_2) * I_2 + p_5 * (p_1 + p_4)
阿拉伯数字:
e1: O = x_1 * p_1 + x_2 * p_2;
e2: x_1 = sqrt(I_1( * p_3;
e3: x_2 = tan(I_2 * p_4(;
解决方案#2:O = p_1 * p_3 * sqrt(I_1) + p_2 * tan(p_4 * I_2)
Maxima具有一些符号求解方程组的能力,尽管它在这方面不是太强。尽管如此,我认为Maxima至少可以解决给出的例子。
(%i2) e1:O = x_1*p_1+x_2*p_2
(%o2) O = p_2 x_2 + p_1 x_1
(%i3) e2:x_1 = x_2+I_1*p_3
(%o3) x_1 = x_2 + I_1 p_3
(%i4) e3:x_2 = I_2*p_4+p_5
(%o4) x_2 = p_5 + I_2 p_4
(%i5) eliminate([e1,e2,e3],[x_1,x_2])
(%o5) [(p_2 + p_1) p_5 + I_2 (p_2 + p_1) p_4 + I_1 p_1 p_3 - O]
(%i6) solve(%,O)
(%o6) [O = (p_2 + p_1) p_5 + (I_2 p_2 + I_2 p_1) p_4 + I_1 p_1 p_3]
(%i7) e1:O = x_1*p_1+x_2*p_2
(%o7) O = p_2 x_2 + p_1 x_1
(%i8) e2:x_1 = sqrt(I_1)*p_3
(%o8) x_1 = sqrt(I_1) p_3
(%i9) e3:x_2 = tan(I_2*p_4)
(%o9) x_2 = tan(I_2 p_4)
(%i10) eliminate([e1,e2,e3],[x_1,x_2])
(%o10) [p_2 tan(I_2 p_4) + sqrt(I_1) p_1 p_3 - O]
(%i11) solve(%,O)
(%o11) [O = p_2 tan(I_2 p_4) + sqrt(I_1) p_1 p_3]
请注意,在求解O
之前,我调用了eliminate
来消除方程中x_1
和x_2
的偶然变量;在消除偶然变量之后,O
仅用输入和参数表示。
如果您尝试使用更复杂的方程,您可能会遇到 Maxima 的限制。通过使用其他函数(例如to_poly_solve
(可以解决一些涉及根基的方程,可能会取得更多进展。如果您遇到麻烦,您可以考虑将消息发布到 Maxima 邮件列表。请参阅:https://sourceforge.net/projects/maxima/lists/maxima-discuss