无法将表达式转换为浮点问题

Question

我正在尝试将“subs”函数用于微分方程 但我收到错误：“无法将表达式转换为浮点数”

我试图检查数组的类型，但它们都是浮动的

import sympy as sym
from sympy.integrals import inverse_laplace_transform
from sympy.abc import s,t,y
import numpy as np

U = 1
G =(s+1)/(s*(s+2))
Y = G*U
y = inverse_laplace_transform(Y, s, t)
tm = np.linspace(0,2,3)
y_val = np.zeros(len(tm))
for i in range(len(tm)):
    y_val[i] = y.subs(t, tm[i])

print(y)
print(y_val)

第 17 行 y_val[i] = y.subs(t, tm[i]) TypeError: 无法将表达式转换为浮点数

Answer 1

这里的问题是，因为tm[0] == 0，在循环的第一次迭代中评估的y 是Heaviside(0)，默认情况下它没有定义的实际值（参见https://docs.sympy.org/latest/modules/functions/special.html#heaviside）。这是因为你有

from sympy.functions import exp, Heaviside
assert y == Heaviside(t) / 2 + exp(-2 * t) * Heaviside(t) / 2

这里最简单的解决方法是定义一个不包括0 的线性空间，例如

epsilon = 1e-15
tm = np.linspace(epsilon, 2, 3)

Answer 2

使用y_val = np.zeros(len(tm))，数组的默认数据类型为float。修改代码后发现y_val元素之一是object，不是float。您可以使用列表对象作为占位符，也可以将numpy 数组的数据类型指定为object：

import sympy as sym
from sympy.integrals import inverse_laplace_transform
from sympy.abc import s,t,y
import numpy as np

U = 1
G =(s+1)/(s*(s+2))
Y = G*U
y = inverse_laplace_transform(Y, s, t)
tm = np.linspace(0,2,3)
# y_val = [0 for _ in range(len(tm))]
y_val = np.zeros(len(tm), dtype=object)
for i in range(len(tm)):
    y_val[i] = y.subs(t, tm[i])

print(y_val)

结果：[Heaviside(0.0) 0.567667641618306 0.509157819444367]

Answer 3

我有类似的问题，你的答案对我有用，但我仍然需要将数据放入图表中。我针对这个问题修改了我的问题：

import sympy as sym
from sympy.integrals import inverse_laplace_transform
from sympy.abc import s,t,y
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

Y = (5*(1 - 5*s))/(s*(4*(s**2) + s + 1))*(1/s)

y = inverse_laplace_transform(Y, s, t)
tm = np.linspace(1e-15, 20, 100)

y_val = np.zeros(len(tm), dtype=object)
for i in range(len(tm)):
    y_val[i] = y.subs(t, tm[i])

plt.plot(y_val, tm)
plt.show()

运行这段代码我得到了同样的错误：

TypeError: can't convert expression to float