Discussion :

[faustinevy]

Bonjour !
J'espère que quelqu'un pourra m'éclairer, car je suis totalement bloquée.
Mon but est de mettre un satellite en orbite autour de la Lune.
J'ai donc réalisé un graphique matplotlib avec la trajectoire du satellite, et je souhaite pourvoir changer la valeur de l'accélération que je lui donne pour être propulsé.
Pour cela j'ai voulu créer une échelle, qui tracerait un nouveau graph dès que l'on change la valeur de l'accélération.
Je ne sais pas si c'est super clair ... L'échelle et le graph s'affichent bien, mais ils ne semblent pas connectés (le graph ne change pas quelque soit la valeur de l'échelle).
J'ai eu beau chercher je ne vois pas mon erreur et pourquoi cela ne marche pas.
Merci d'avance

Voila mon code (je travaille sur Spyder) :

Code :

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import tkinter
from tkinter import*
 
from matplotlib.backends.backend_tkagg import (
    FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk)
# Implement the default Matplotlib key bindings.
from matplotlib.backend_bases import key_press_handler
from matplotlib.figure import Figure
import matplotlib.pyplot as plt
 
import numpy as np
 
 
 
# constantes
G= 6.67428*10**(-20) #km3.kg-1.s-2
Mt= 5.972*10**24 #kg, masse Terre
Rt= 6500 #km, rayon Terrre
d= 20000 #km, distance orbitale basse terrestre (h sat)
xl= 385000 #km, abscisse Lune  # MODIF 380000
yl= 0 #km, ordonnée Lune
Ml= 7.36*10**22 #kg, masse Lune
Rl= 1750 #km, rayon Lune
 
 
 
# compteur de temps
t=0#en s
tmax= 1800000 #en s
dt= 1 #pas de temps en s
lt=[]  #liste avec valeurs prises par t
 
 
#Satellite
v0=np.sqrt(G*Mt/d) #vitesse initiale nécessaire à une orbite initiale circulaire
T= 2*np.pi*np.sqrt(d/(G*Mt))*d  # période avec Kepler
print("Vitesse initiale (orbite circulaire)", v0)
print("Periode initiale (orbite circulaire)", T)
 
 
#coord x
x=0 #en km
vx = v0 #en km.s-1
ax= 0 #en km.s-2
lx=[] #liste pour les abscisses du sat
 
 
#coord y
y=d #en km
vy = 0 #en km.s-1, vitesse orthoradiale
ay= 0 #en km.s-2
ly =[] #liste pour les ordonnées du sat
 
 
dTS= np.sqrt(x**2 + y**2) #distance Terre-sat
dLS= np.sqrt((x-xl)**2 + (y-yl)**2) #distance Lune-sat
 
ldTS=[]
ldLS=[]
 
frein = True
 
acceleration_value = 1.695
 
# on ajoute un compteur pour vérifier la fréquence et diminuer les listes
compteur_enregistrement = 0
 
 
while (t<tmax) and (dTS>Rt) and (dLS>Rl) :  #le code tourne jusqu'à tmax et s'arrête si on touche la Terre ou la Lune
    t=t+dt
    compteur_enregistrement += 1
 
    #mise à jour des distances
    dTS= np.sqrt(x**2 + y**2)
    dLS= np.sqrt((x-xl)**2+(y-yl)**2)
 
    ax= -G*Mt*x/dTS**3 - G*Ml*(x-xl)/dLS**3  # accelération = force de gravitation
    vx= vx+ ax*dt
    x= x+ vx*dt  #x(t+dt) = x(t) +vx(t)*dt
 
    ay= -G*Mt*y/dTS**3 - G*Ml*(y-yl)/dLS**3  # accelération = force de gravitation
 
    if 3/4*T< t < 3/4*T +dt : #quand le sat arrive à gauche il décolle (à environ 3/4T)
        ay= ay+ acceleration_value        #là on change les valeurs de l'accélération pour sortir de l'orbite
 
 
    #aerofreinage
    if (-1<y<1) and (x>xl) and (t>T) and (frein==True):  
        xmax=x-xl
        Mt=0
        vx=0
        vy= vy+0.1
        frein=False
 
    if (-1<y<1) and (x<xl) and (t>T) and ((xl-x)>xmax):
        frein=True
 
 
 
    vy= vy+ ay*dt
    y= y+ vy*dt
 
    #remplissage des listes
 
    # Enregistrement des positions seulement tous les 10 itérations
    if compteur_enregistrement == 20:
        lx.append(x)
        ly.append(y)
        compteur_enregistrement = 0  # Réinitialiser le compteur
    ldTS.append(dTS)
    ldLS.append(dLS)
    lt.append(t)
 
 
 
#création graphique 
 
# bornes du graphique
xmax = 500000
xmin = -100000
ymax = 300000
ymin = -300000
 
 
# Création de la fonction qui dessine le graphique
 
def draw_graph():
    # Fermer les figures précédentes sinon ca plante
    plt.close()
    # Création de la figure et des axes
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(5, 5), dpi=200)
    ax.set_xlim(xmin, xmax)
    ax.set_ylim(ymin, ymax)
    ax.set_aspect('equal')  # permet de faire que l'échelle des x et des z soient les mêmes
 
    # Ajout des lignes pointillées horizontales et verticales
    ax.plot([0, 0], [ymin, ymax], linestyle=':', linewidth=1, color='green')
    ax.plot([xmin, xmax], [0, 0], linestyle=':', linewidth=1, color='green')
 
    # Ajout de cercles pour la Terre et la Lune
    Terre = plt.Circle((0, 0), 6500, color='blue')
    Lune = plt.Circle((385000, 0), 1737, color='red')
    ax.add_artist(Terre)
    ax.add_artist(Lune)
 
    # Ajout de la trajectoire du satellite (lx et ly sont à définir)
    ax.plot(lx, ly)
 
    # Affichage du graphique
    canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=cadre_graphique)
    canvas.draw()
    canvas.get_tk_widget().pack()
 
 
def acceleration(value):
    global acceleration_value
    acceleration_value = value
    draw_graph()
 
 
    # Régle le rappel pour surveiller les changements sur l'échelle
    fenetre.after(1000, lambda: acceleration(value))
 
 
# Création de la fenêtre principale
fenetre = tkinter.Tk()
fenetre.title("Trajectoire Satellite")
 
 
# Création d'un cadre pour les widgets principaux
cadre_echelle = Frame (fenetre, width = 520, height = 50, bg='lightyellow')
cadre_echelle.pack()
 
cadre_graphique = Frame(fenetre, width=520, height=230, bg='white')
cadre_graphique.pack()
 
# Création du sélecteur échelle
echelle = Scale(cadre_echelle, from_=1.600, to=1.800, command=lambda value: acceleration(value), \
                orient=HORIZONTAL, length=480, width=30, resolution=0.0005, label="valeur d'accélération : ", \
                showvalue=1, tickinterval=0.05, sliderlength=20)
echelle.set(acceleration_value)
echelle.pack()
 
 
tkinter.mainloop()

[Julien N]

Bonjour,

Il y a plusieurs choses :

• la partie du code qui détermine la trajectoire n'est appelée qu'une fois. Ainsi, quand votre curseur change la valeur de l'accélération, la trajectoire, elle, reste inchangée. Il faudrait encapsuler la section qui commence par la boucle while dans une fonction qui serait appelée lorsque la valeur de l'accélération change.
• si vous placez un print(acceleration_value) à la fin de votre fonction acceleration (assez mauvais choix de nommage je trouve), vous verrez que la valeur oscille constamment entre celle définie avec le curseur et la valeur par défaut. Si vous enlevez cette ligne c'est correct.

Il faudrait aussi essayer, dans un second temps d'optimiser le calcul de la trajectoire. Je n'ai pas mesuré le temps nécessaire, mais ça me semble trop long pour rafraichir aussi vite que l'on voudrait avec le slider.

J

[faustinevy]

Très bien merci beaucoup !
Je vais essayer de rectifier cela en créant une nouvelle procédure.
Par contre je n'ai pas bien compris pourquoi la valeur acceleration_value oscille et quelle ligne je devrai enlever.
C'est mon premier travail avec python et j'avoue que j'ai du mal.
Malheureusement je ne pourrai rien faire pour améliorer le temps de calcul car j'ai utilisé la méthode d'Euler qui impose un pas de temps faible pour rester assez précis (il faudrait que je prenne une autre méthode de calcul numérique mais je n'aurai pas le temps avant ma soutenance).

[Julien N]

La façon propre de construire votre interface passerait pas une programmation orientée objet. Il s'agirait alors de créer une classe qui défini votre interface et qui garderait en mémoire via les attributs les différents éléments. Il ne serait alors plus nécessaire de passer par des variables globales et le découpage serait bien plus facile. Il faudrait alors tout réécrire. En pratique, pour quelque chose d'aussi "petit" (rien de péjoratif, on ne parle pas d'une app mais juste d'un script qui démontre quelque chose), on peut s'en sortir avec quelques fonctions sans passer par de l'objet.

Le plus simple c'est de réécrire uniquement l'architecture. Mettre en place les mécanismes : on créé les différentes fonctions qui sortent des trucs un peu bidons mais qui sont très simples et rapides développer.

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import numpy as np
import tkinter as tk
import matplotlib.pyplot as plt 
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
 
# On garde une référence au tracé de la trajectoire via une variable globale
line_traj = None
 
def calc_traj(acc):
    x = np.linspace(0, 100, 100)
    y = np.sin(acc * x)
    return x, y
 
def draw_figure(ax):
    # Seule la trajectoire est mise à jour lorsque la valeur d'accélération change. 
    # On trace l'ensemble des éléments, et on définit une trajectoire "vide" dont on
    # conserve une référence pour être mise à jour ultérieurement
    global line_traj
    line_traj, = ax.plot([], [])
 
def update_graph(acc):
    global line_traj
    # Calcul la trajectoire
    x, y = calc_traj(float(acc))
    # Met à jour le graph
    line_traj.set_data(x, y)
    fig = ax.get_figure()
    fig.gca().relim()               # Pas nécessaire si les limites sont fixées avant
    fig.gca().autoscale_view()      # idem
    fig.canvas.draw()
    return None
 
 
if __name__ == '__main__':
 
    # Création de l'interface
    fenetre = tk.Tk()
    fenetre.title('Trajectoire Satellite')
 
    # Création des principales frames
    cadre_echelle = tk.Frame(fenetre, width=520, height=50, bg='lightyellow')
    cadre_echelle.pack()
    cadre_graphique = tk.Frame(fenetre, width=520, height=230, bg='white')
    cadre_graphique.pack()
 
    # Création du sélecteur échelle
    echelle = tk.Scale(
        cadre_echelle, from_=1.600, to=1.800, 
        command=lambda value: update_graph(value), 
        orient=tk.HORIZONTAL, length=480, width=30, resolution=0.0005, 
        label="valeur d'accélération : ",
        showvalue=1, tickinterval=0.05, sliderlength=20,
        )
    echelle.pack()
 
    # Creation de la figure
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(5, 5), dpi=200)
    draw_figure(ax)
    canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=cadre_graphique)
    canvas.draw()
    canvas.get_tk_widget().pack()
 
    tk.mainloop()

Dans cet exemple, on a un objet line_traj global qui sera un axis de matplotlib. Au changement de valeur du slider, on appel une fonction update() qui prend en entrée la valeur du slider, qui recalcule la trajectoire, et change les coordonnées des points de la trajectoire. Ainsi, on ne récréé pas une figure à chaque changement, on ne retrace que les éléments. Moins couteux en temps calcul.

Ce n'est sans doute pas la meilleure approche, mais vous n'aurez pas de mal à reprendre une bonne part de votre code pour compléter le squelette du mien.

Maintenant, il restera à gérer les variables par défaut (les constantes, les bornes du graph etc). Une idée serait éventuellement de passer par un dictionnaire :

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# Constantes
CONSTANTES = {
    'G': 6.67428 * 10**(-20), # km3.kg-1.s-2
    }
 
...
 
def draw_figure(ax, **kwargs):
    # Seule la trajectoire est mise à jour lorsque la valeur d'accélération change. 
    # On trace l'ensemble des éléments, et on définit une trajectoire "vide" dont on
    # conserve une référence pour être mise à jour ultérieurement
    global line_traj
    print(kwargs.get('G', 0.00))
    line_traj, = ax.plot([], [])
 
...
 
if __name__ == '__main__':
 
    draw_figure(ax, **CONSTANTES)

J

[faustinevy]

Merci !
J'ai réussi à faire marcher le code avec votre aide précédente mais cela prend effectivement beaucoup de temps pour charger chaque graphique.
Je n'ai jamais vu la programmation orientée objet ainsi que les classes, mais je vais essayer de m'y pencher et compléter votre trame pour que ce soit plus performant.