p3_tlt

波形の簡単なプロット

モジュールのインポート

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

import scienceplots
#Warning : As of version 2.0.0, you need to add import scienceplots before setting the style (plt.style.use('science')).
plt.style.use(['science', 'notebook'])

カラーコードの自作モジュールの関数のインポートして，

import color_html as clr

ユーザ関数

電圧波形は，

def funcv(t,zc): # 関数の定義
    return np.sin(t-zc)

計算値の出力のために，

def table(sh,sv,h,v,f): # 数表の作成（フォーマットで整頓した出力）
    print(f"{sh:>6s}",end=' ')
    nh = len(h)
    nv = len(v)
    [print(f"{h[j]:6.3f}",end=' ') for j in range(nh)]
    print('')
    print(f"{sv:>6s}",end=' ')
    print('')
    for i in range(nv):
        print(f'{v[i]:6.3f}',end=' ')
        [print(f"{f[i,j]:6.3f}",end=' ') for j in range(nh)]
        print('')
    return

時間変化

時間

t

による変化を求めると，

pi2 = 2.0*np.pi
t_min, t_max, nt = 0.0, 4.0*pi2, 401
zc_min, zc_max, nz = 0.0, 4.0*pi2, 17
tt = np.linspace(t_min, t_max, nt)
zz = np.linspace(zc_min, zc_max, nz)
yy2 = np.empty(0)
for i in range(nz): # 0,1,2,...,n-1
    alpha = tt-zz[i]
    x1 = alpha >= 0.0
    x2 = alpha <= pi2
    x3 = np.logical_and(x1, x2)   
    yy = np.where(x3, funcv(tt,zz[i]), 0.0)
    yy2 = np.append(yy2, yy)
yyy = np.reshape(yy2,[nz,nt])

計算値を表として出力すると，

nstep = 25 # 出力データの刻み
yyyt = np.transpose(yyy)
yyy2 = yyyt[0:nt:nstep,:]
tt2 = tt[0:nt:nstep]
print("sin (t - z/c)")
table("z/c/pi","t/pi",zz/np.pi,tt2/np.pi,yyy2) # 表の出力

sin (t - z/c)
z/c/pi  0.000  0.500  1.000  1.500  2.000  2.500  3.000  3.500  4.000  4.500  5.000  5.500  6.000  6.500  7.000  7.500  8.000 
  t/pi 
 0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 0.500  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 1.500 -1.000  0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 2.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 2.500  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 3.000  0.000  0.000 -0.000 -1.000  0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 3.500  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 4.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 4.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 5.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 5.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 6.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -0.000 -1.000  0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 6.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 7.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000 -0.000  1.000  0.000  0.000  0.000 
 7.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -1.000  0.000  1.000  0.000  0.000 
 8.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -0.000 -1.000  0.000  1.000  0.000

カラーコードの自作モジュールの関数を使用して，

colorh = clr.color_code("green")
colorh

['GreenYellow',
 'Chartreuse',
 'LawnGreen',
 'Lime',
 'LimeGreen',
 'PaleGreen',
 'LightGreen',
 'MediumSpringGreen',
 'SpringGreen',
 'MediumSeaGreen',
 'SeaGreen',
 'ForestGreen',
 'Green',
 'DarkGreen',
 'YellowGreen',
 'OliveDrab',
 'Olive',
 'DarkOliveGreen',
 'MediumAquamarine',
 'DarkSeaGreen',
 'LightSeaGreen',
 'DarkCyan',
 'Teal']

プロットすると，

fig = plt.figure() # グラフ領域の作成
plt.text( 3.0, 2.25, "$z/c$", size="large")
plt.xlim(-1, 27) # x軸範囲の設定
plt.ylim(-1.5, 2.5) # y軸範囲の設定
plt.xlabel("$t$ [s]") # x軸のラベル設定
plt.ylabel("$V(t-z/c) / V_{max}$") # y軸のラベル設定
for i in range(nz):
    plt.plot(tt, yyy[i,:], color=colorh[i], label=f"{zz[i]:.2f}")
# fontsize: int or {'xx-small', 'x-small', 'small', 'medium', 'large', 'x-large', 'xx-large'}
plt.legend(ncol=4, loc='upper right', fancybox=False, frameon=True, fontsize="large")
fig.savefig('p3_tlt_s8_1.pdf')

距離による変化

距離

z

による変化を求めると，

t_min, t_max, nt = 0.0, 4.0*pi2, 17
zc_min, zc_max, nz = 0.0, 4.0*pi2, 401
tt = np.linspace(t_min, t_max, nt)
zz = np.linspace(zc_min, zc_max, nz)
yy2 = np.empty(0)
for i in range(nt): # 0,1,2,...,n-1
    alpha = tt[i]-zz
    x1 = alpha >= 0.0
    x2 = alpha <= pi2
    x3 = np.logical_and(x1, x2)   
    yy = np.where(x3, funcv(tt[i],zz), 0.0)
    yy2 = np.append(yy2, yy)
yyy = np.reshape(yy2,[nt,nz])

計算値を表として出力すると，

nstep = 25 # 出力データの刻み
yyyt = np.transpose(yyy)
yyy2 = yyyt[0:nz:nstep,:]
zz2 = zz[0:nz:nstep]
print("sin (t - z/c)")
table("t/pi","z/c/pi",tt/np.pi,zz2/np.pi,yyy2) # 表の出力

sin (t - z/c)
  t/pi  0.000  0.500  1.000  1.500  2.000  2.500  3.000  3.500  4.000  4.500  5.000  5.500  6.000  6.500  7.000  7.500  8.000 
z/c/pi 
 0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 0.500  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 1.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 1.500  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 2.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 2.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 3.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 3.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 4.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 
 4.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000  0.000 
 5.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000  0.000 
 5.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000  0.000 
 6.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 -0.000 
 6.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 -1.000 
 7.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000  0.000 
 7.500  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  1.000 
 8.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000

カラーコードの自作モジュールの関数を使用して，

colorh = clr.color_code("brown")
colorh

['Cornsilk',
 'BlanchedAlmond',
 'Bisque',
 'NavajoWhite',
 'Wheat',
 'BurlyWood',
 'Tan',
 'RosyBrown',
 'SandyBrown',
 'Goldenrod',
 'DarkGoldenrod',
 'Peru',
 'Chocolate',
 'SaddleBrown',
 'Sienna',
 'Brown',
 'Maroon']

プロットすると，

fig = plt.figure() # グラフ領域の作成
plt.text( 3.5, 2.28, "$  t$", size="large")
plt.xlim(-1, 27) # x軸範囲の設定
plt.ylim(-1.5, 2.5) # y軸範囲の設定
plt.xlabel("$z/c$ [s]") # x軸のラベル設定
plt.ylabel("$V(t-z/c) / V_{max}$") # y軸のラベル設定
for i in range(nt):
    plt.plot(zz, yyy[i,:], color=colorh[i], label=f"{tt[i]:.2f}")
# fontsize: int or {'xx-small', 'x-small', 'small', 'medium', 'large', 'x-large', 'xx-large'}
plt.legend(ncol=4, loc='upper right', fancybox=False, frameon=True, fontsize="large")
fig.savefig('p3_tlt_s8_2.pdf')