Python是一種優(yōu)秀的編程語言，它有很多強大的庫和工具，可以方便地處理數(shù)據(jù)和繪制圖形。其中，matplotlib庫就是Python中非常流行的繪圖庫之一，可以繪制各種2D和3D圖形。在本篇文章中，我們將介紹如何使用Python繪制波特圖。

波特圖（Bode plot）是一種常見的頻率響應圖，通常用于描述線性時不變系統(tǒng)的振幅響應和相位響應。它的特點是橫坐標是角頻率，縱坐標是幅度比和相位角的對數(shù)。波特圖可以幫助我們了解系統(tǒng)的頻率特性，從而更好地設計和優(yōu)化控制系統(tǒng)。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定義系統(tǒng)函數(shù)
def H(s):
return 1 / (s**2 + 2*s + 1)
# 定義頻率范圍
w = np.logspace(-2, 2, 1000)
# 計算幅度響應和相位響應
mag = 20 * np.log10(np.abs(H(1j*w)))
phase = np.angle(H(1j*w))
# 繪制波特圖
fig, ax = plt.subplots()
ax.semilogx(w, mag, label='Magnitude')
ax.set_xlabel('Frequency (rad/s)')
ax.set_ylabel('Magnitude (dB)')
ax.set_ylim((-60, 20))
ax2 = ax.twinx()
ax2.semilogx(w, phase, 'r', label='Phase')
ax2.set_ylabel('Phase (rad)')
ax2.set_ylim((-3, 3))
ax.grid()
ax.legend(loc='upper right')
ax2.legend(loc='lower right')
plt.show()

在上面的代碼中，我們首先定義了系統(tǒng)函數(shù)H(s)，然后使用numpy中的logspace函數(shù)創(chuàng)建了頻率范圍，使用H函數(shù)計算了幅度響應和相位響應，并使用matplotlib庫中的semilogx函數(shù)繪制了波特圖。其中，ax.twinx函數(shù)實現(xiàn)了雙坐標軸圖形，即在同一圖表中繪制幅度響應和相位響應。通過調整坐標軸的上下限和標簽，我們可以讓圖形更加美觀和易于觀察。

總之，Python可以方便地繪制波特圖，幫助我們更好地了解系統(tǒng)的頻率特性。希望本文能夠幫助你加深對波特圖的理解，同時也為你掌握Python繪圖技能提供一些有用的參考。