Google Colab で Python-Control

Google Colaboratory (Google Colab) は，Google が提供している無料のクラウドサービスです。教育や研究機関へ機械学習の普及を目的として提供されています。Pythonや必要なライブラリがあらかじめある程度準備されていますので，環境構築の手間がかかりません。必要なものは，インターネット環境，ブラウザ，そして，Googleアカウントです。

この記事では，Google Colabの初期設定とPython-Controlのインストール手順を説明します。

Google Colab の初期設定

まず，Google のアカウントを作成します。Google Drive や Gmail を使われている方は，そのアカウントを使うことができます。そして，Google アカウントにログインし，Google Drive で Google Colab 用の新しいフォルダを作成します。左上の [新規] をクリックし，そのあと，[フォルダ] を選択します。

作成したフォルダを Google Colab と連携させます。フォルダ名のドロップダウンをクリックし，[アプリで開く]→[アプリを追加]を選択します。

検索窓で「colaboratory」と調べると，Google Colabが絞り込まれますので，選択して「接続」します。

連携ができれば，ノートブックを作成します。ノートブックは，左上の [新規] から，[その他]→[Colaboratory] を選択します。すると，Untiltled0.ipynb という名前のノートブックが作成されます。

Python-Controlのインストール

ノートブックの最初のセルに，

!pip install slycot control

を打ち込み実行します。実行は，[Shift]+[Enter] をタイプするか，セルの左端の実行ボタン（三角印）を押します。これで，Python-Controlが使える状態になりました。

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うまくいかないとき

2023.9 現在，Slycotが正常にインストールできません。そのため，Python-controlの一部の関数（minrealやmixsyn）を実行すると，クラッシュします。これを解決する方法は以下のとおりです。

!apt-get install gfortran cmake --fix-missing
!apt-get install libblas-dev liblapack-dev

import os
os.environ['BLA_VENDOR']="Generic"
!echo Using $$BLA_VENDOR BLAS implementation

!pip install -v slycot

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以下は過去の情報です

2022.6.8現在，Python-Controlでstep関数を実行すると，クラッシュする不具合が生じます。これを解決する方法を二つ紹介します。

（１）MKLライブラリを更新する

mklをアップグレードします

!pip install -upgrade mkl

古いコードの場合，mklを更新するだけではうまく動かないことがあるようです。その場合は，slycotのバージョンを落としてみてください（最新は0.4.0）

!pip install slycot==0.3.5

（２）minicondaを利用する

Minicondaをインストールしてconda環境を構築します。
- Minicondaのインストール

!wget https://repo.continuum.io/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
!bash Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh -b -f -p /usr/local

・ライブラリのインストール

!conda install -c conda-forge slycot control

・設定

import sys
sys.path.append(‘/usr/local/lib/python3.9/site-packages/’)

ちなみに，Google ColabのPythonのバージョンは3.7ですが，この方法だと，Python3.9が利用できるようになります。