from OptTimeCalculator import OptTimeCalculator from Params import Params from numpy import cos, sin, sqrt, cbrt, arcsin, linspace class OptAlgorithm(): paramsPath = "." paramsFile = "params.json" def __init__(self, useMins = True, s1 = 0, s2 = 0): self.p = Params(OptAlgorithm.paramsPath, OptAlgorithm.paramsFile) calc = OptTimeCalculator(self.p) if useMins: s1 = self.p.smin1t s2 = self.p.smin2t calc.T(s = s1, s2 = s2) self.Ts = calc.Ts self.TStartOpen = sqrt(self.p.flon / self.p.k * 2 / self.p.a) self.T2 = calc.calcSecond(Tstart = self.TStartOpen, s2 = s2) self.x1Contact = s1 + self.p.x10 self.x2Contact = s2 + self.p.x20 def V1Close(self, t: float): if t < self.Ts["t1"]: return self.p.a * t else: return self.p.a * self.Ts["t1"] def X1Close(self, t: float): t1 = min(t, self.Ts["t1"]) x0 = self.p.a * t1 * t1 / 2 t2 = max(t - self.Ts["t1"], 0) x1 = self.p.a * self.Ts["t1"] * t2 return x0 + x1 + self.p.x10 def V2Close(self, t: float): if t < self.T2["t1"]: return self.p.a2 * t t -= self.T2["t1"] if t < self.T2["t2"]: return self.p.a2 * self.T2["t1"] t -= self.T2["t2"] return self.p.a2 * self.T2["t1"] - self.p.a2 * t def X2Close(self, t: float): t1 = min(t, self.T2["t1"]) x0 = self.p.a2 * t1 * t1 / 2 t2 = max(min(t - self.T2["t1"], self.T2["t2"]), 0) x1 = self.p.a2 * self.T2["t1"] * t2 t3 = max(min(t - self.T2["t2"]- self.T2["t1"], self.T2["t1"]), 0) x2 = self.p.a2 * self.T2["t1"] * t3 - self.p.a2 * t3 * t3 / 2 return x0 + x1 + x2 + self.p.x20 def FClose(self, t: float): return 0 def V1Grow(self, t: float): F = self.FGrow(t) dF0 = self.p.a * self.Ts["t1"] * self.p.k if t < self.Ts["tm"]: dF = sqrt(self.p.k / self.p.m) * self.p.umax / self.p.l * sin(sqrt(self.p.k / self.p.m) * t) + dF0 * cos(sqrt(self.p.k / self.p.m) * t) return dF / self.p.k if t < self.Ts["tend"]: return sqrt(self.p.k/self.p.m)*sqrt((self.p.Fd-self.p.Fprop)**2 - F**2) / self.p.k v0 = sqrt(self.p.k/self.p.m)*sqrt((self.p.Fd-self.p.Fprop)**2 - self.p.Fq**2) b = (1/3 * v0 / cbrt((self.p.Fd - self.p.Fq))**2)**3 dF = 3.0*b*cbrt((F -self.p.Fd)/b)**2 return dF / self.p.k def X1Grow(self, t: float): F = self.FGrow(t) x = F / self.p.k return x + self.x1Contact def V2Grow(self, t: float): """Считается, что верхний электрод не влияет на набор усилия, функция не реализована!, возвращает 0. Устанавливайте kturn = 0 """ return 0 def X2Grow(self, t: float): """Считается, что верхний электрод не влияет на набор усилия, функция не реализована!, возвращает 0. Устанавливайте kturn = 0 """ return self.x2Contact def FGrow(self, t: float): v0 = self.p.a * self.Ts["t1"] dF0 = self.p.a * self.Ts["t1"] * self.p.k Fm = (self.p.Ftg**2 - self.p.m/self.p.k*dF0**2)/(2 * self.p.awork * self.p.m) if t < self.Ts["tm"]: return - self.p.umax / self.p.l * cos(sqrt(self.p.k / self.p.m) * t) + self.p.umax / self.p.l + sqrt(self.p.m / self.p.k) * dF0 * sin(sqrt(self.p.k / self.p.m) * t) t -= self.Ts["tm"] if t < self.Ts["tend"]: tm = arcsin(Fm/(self.p.Ftg)) * sqrt(self.p.m/self.p.k) return self.p.Ftg * sin(sqrt(self.p.k / self.p.m)*(t + tm)) t -= self.Ts["tend"] a = self.p.Fd v0 = sqrt(self.p.k/self.p.m)*sqrt((self.p.Fd-self.p.Fprop)**2 - self.p.Fq**2) b = (1/3 * v0 / cbrt((self.p.Fd - self.p.Fq))**2)**3 q = self.p.Fq return 3 * t**2 * cbrt(b*b*(q-a)) + 3 * t * cbrt(q-a)**2 * cbrt(b) + b * t**3 + q def V1Open(self, t: float): if t < self.Ts["to1"]: return -self.p.a * t t -= self.Ts["to1"] if t < self.Ts["to2"]: return -self.p.a * self.Ts["to1"] t -= self.Ts["to2"] if t < self.Ts["to1"]: return -self.p.a * self.Ts["to1"] + self.p.a * t return 0 def X1Open(self, t: float): xm = self.p.Fd / self.p.k t1 = min(t, self.Ts["to1"]) x0 = -self.p.a * t1 * t1 / 2 t2 = max(min(t - self.Ts["to1"], self.Ts["to2"]), 0) x1 = -self.p.a * self.Ts["to1"] * t2 t3 = max(min(t - self.Ts["to2"]- self.Ts["to1"], self.Ts["to1"]), 0) x2 = -self.p.a * self.Ts["to1"] * t3 + self.p.a * t3 * t3 / 2 return xm + x0 + x1 + x2 + self.x1Contact def V2Open(self, t: float): t = max(t-self.TStartOpen , 0) if t < self.T2["to1"]: return -self.p.a2 * t t -= self.T2["to1"] if t < self.T2["to2"]: return -self.p.a2 * self.T2["to1"] t -= self.T2["to2"] if t < self.T2["to1"]: return -self.p.a2 * self.T2["to1"] + self.p.a2 * t return 0 def X2Open(self, t: float): t = max(t-self.TStartOpen , 0) t1 = min(t, self.T2["to1"]) x0 = -self.p.a2 * t1 * t1 / 2 t2 = max(min(t - self.T2["to1"], self.T2["to2"]), 0) x1 = -self.p.a2 * self.T2["to1"] * t2 t3 = max(min(t - self.T2["to2"]- self.T2["to1"], self.T2["to1"]), 0) x2 = -self.p.a2 * self.T2["to1"] * t3 + self.p.a2 * t3 * t3 / 2 return x0 + x1 + x2 + self.x2Contact def FOpen(self, t: float): x1 = self.X1Open(t) x2 = self.X2Open(t) F = self.p.k * max(0, (x1 + x2 - self.x1Contact - self.x2Contact)) return F def calcPhaseClose(self, t: float): return self.X1Close(t), self.X2Close(t), self.V1Close(t), self.V2Close(t), self.FClose(t) def calcPhaseGrow(self, t: float): return self.X1Grow(t), self.X2Grow(t), self.V1Grow(t), self.V2Grow(t), self.FGrow(t) def calcPhaseOpen(self, t: float): return self.X1Open(t), self.X2Open(t), self.V1Open(t), self.V2Open(t), self.FOpen(t) def getSpecific(self, param : str, phase : str, t : float): """Получить значение величины в определенную фазу в момент времени t (с начала фазы) Args: param (str): Значение из списка X1 | X2 | V1 | V2 | F phase (str): Значение из списка: Close | Grow | Open t (float): Время Returns: Значение величины """ funcName = param + phase try: func = getattr(self, funcName) except: print("Wrong param or phase name") return 0 return func(t) def getVar(self, param : str, t : float): if t < self.Ts["tclose"]: return self.getSpecific(param, "Close", t) t -= self.Ts["tclose"] if t < self.Ts["tgrow"] : return self.getSpecific(param, "Grow", t) t -= self.Ts["tgrow"] return self.getSpecific(param, "Open", t) if __name__ == "__main__": opt = OptAlgorithm() import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib import use print(opt.Ts) print(opt.calcPhaseClose(opt.Ts["tclose"])) print(opt.calcPhaseGrow(opt.Ts["tgrow"])) print(opt.calcPhaseOpen(opt.Ts["topen"])) print(opt.getSpecific("X1", "Close", 0)) use("GTK4Agg", force = True) t = linspace(0, 0.5, 50000) V1 = [opt.getVar("V1", tt) for tt in t] V2 = [opt.getVar("V2", tt) for tt in t] plt.plot(t, V2) plt.plot(t, V1) #plt.legend() plt.show()