《工業(yè)過(guò)程建?！氛n程教學(xué)大綱

《工業(yè)過(guò)程建?！方虒W(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工業(yè)過(guò)程建模Industrialprocessmodeling課程編碼CTL120921020開課院部控制科學(xué)與工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)控制理論教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)34講授28實(shí)驗(yàn)6上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)自動(dòng)化授課語(yǔ)言中文先修課程線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制原理課程簡(jiǎn)介（限選）工業(yè)過(guò)程建摸是自動(dòng)化專業(yè)本科生的一門選修課，也適合于自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握工業(yè)過(guò)程建摸的基本概念與基本方法，熟悉基本算法流程，掌握辨識(shí)常用的輸入信號(hào)和基本算法的Matlab仿真實(shí)現(xiàn)，了解Matlab軟件中系統(tǒng)辨識(shí)工具箱的功能及使用方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用Matlab工具箱；培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)理論建立工業(yè)過(guò)程數(shù)學(xué)模型的能力。關(guān)注辨識(shí)的發(fā)展趨勢(shì)。（對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求：1.3，2.2，4.1，4.3）Industrialprocessmodelingisanelectivecourseforundergraduatesmajoringinautomation,andisalsosuitableforautomationrelatedmajors.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasicconceptsandmethodsofindustrialprocessmodeling,befamiliarwiththebasicalgorithmflow,andmastertheMatlabsimulationrealizationofidentifyingcommonlyusedinputsignalsandbasicalgorithms,understandthefunctionandusageoftheSystemIdentificationToolboxinMatlabsoftware,andlearntousetheMatlabtoolbox;Cultivatestudents'abilitytoestablishmathematicalmodelsofindustrialprocesseswiththetheoriestheyhavelearned.Payattentiontothedevelopmenttrendofidentification.(Correspondinggraduationrequirements:1.3,2.2,4.1,4.3)負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解并掌握工業(yè)過(guò)程建模的基本概念及其主要工程應(yīng)用。是1.31.32M2目標(biāo)2：了解工業(yè)過(guò)程中系統(tǒng)辨識(shí)常用的輸入信號(hào)和經(jīng)典辨識(shí)算法，能夠掌握模型辨識(shí)中參數(shù)的選擇思路。是2.22.23M3目標(biāo)3：針對(duì)具體系統(tǒng)辨識(shí)方案，根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特征，設(shè)計(jì)可行的實(shí)現(xiàn)步驟。是4.14.14M4目標(biāo)4：能夠正確采集、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行建模、分析和解釋，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。是4.34.3三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章第1章概論1.1掌握系統(tǒng)辨識(shí)的基本概念，系統(tǒng)辨識(shí)的一般步驟1.2預(yù)備知識(shí)M12講授2自學(xué)資料2第2章系統(tǒng)辨識(shí)常用輸入信號(hào)及經(jīng)典辨識(shí)方法本章重點(diǎn)：白噪聲信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，產(chǎn)生方法和程序?qū)崿F(xiàn)及偽隨機(jī)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，生成方法及程序?qū)崿F(xiàn)。本章難點(diǎn)：偽隨機(jī)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)M2////32.12.1白噪聲信號(hào)及其產(chǎn)生方法白噪聲信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，產(chǎn)生方法M21講授、討論1課后作業(yè)42.22.2偽隨機(jī)信號(hào)及其產(chǎn)生方法1.介紹偽隨機(jī)序列的定義，產(chǎn)生方法，性質(zhì)2.介紹偽隨機(jī)序列的統(tǒng)計(jì)特性和MATLAB生成方法M22講授/討論2課后作業(yè)52.32.3相關(guān)分析法1.相關(guān)分析法的內(nèi)容，理論推導(dǎo)2.由脈沖響應(yīng)序列到脈沖傳遞函數(shù)到傳遞函數(shù)M22講授2上機(jī)作業(yè)62.42.4傳遞函數(shù)的時(shí)域辨識(shí)對(duì)一階二階和高階傳遞函數(shù)的時(shí)域辨識(shí)方法M22講授2上機(jī)作業(yè)7實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1：輸入信號(hào)的產(chǎn)生(白噪聲、M序列)方法及相關(guān)分析法辨識(shí)和階躍響應(yīng)辨識(shí)在Matlab編程環(huán)境下生成白噪聲和偽隨機(jī)序列的程序、在Simulink環(huán)境下建立雙容水箱模型，實(shí)現(xiàn)階躍響應(yīng)辨識(shí)和相關(guān)分析法辨識(shí)。M22實(shí)驗(yàn)2撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告8第3章最小二乘法最小二乘估計(jì)的基本思想，統(tǒng)計(jì)性質(zhì)及算法推導(dǎo)和程序?qū)崿F(xiàn)M3////93.1最小二乘估計(jì)及其統(tǒng)計(jì)性質(zhì)最小二乘一次完成算法的理論推導(dǎo)，統(tǒng)計(jì)性質(zhì)和算例M32講授2編程作業(yè)103.23.2最小二乘估計(jì)的遞推算法推導(dǎo)遞推算法推證，算例，程序演示，刨析M32講授/討論2作業(yè)/自學(xué)113.33.3限定記憶法和增廣最小二乘法算法推證，算例演示，例程分析M32講授2作業(yè)/自學(xué)123.43.4廣義最小二乘法和輔助變量法算法推證，算例演示，例程分析M32講授2作業(yè)/自學(xué)133.53.5相關(guān)二步法和多極最小二乘法算法推證M32講授2編程作業(yè)143.63.6夏氏法和夏氏改良法算法推證M32講授2作業(yè)153.73.7多變量系統(tǒng)的最小二乘法和極大似然法理論推導(dǎo)和算法實(shí)現(xiàn)M33講授3作業(yè)16第4章結(jié)構(gòu)辨識(shí)——階辨識(shí)階辨識(shí)算法推導(dǎo)和例程演示M42講授2作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.按照課程需要，安排大約3-4次編程題目。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)系統(tǒng)辨識(shí)只是的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)編程分析、解決問(wèn)題的能力。15%2實(shí)驗(yàn)1.本課程6個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共3次實(shí)驗(yàn)。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。10%3大作業(yè)1.本課程要求利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對(duì)象的模型，根據(jù)要求選擇合適的方法完成結(jié)構(gòu)辨識(shí)和參數(shù)辨識(shí)。2.根據(jù)作業(yè)完成的情況量化評(píng)分。70%4考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等5%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)60%A-課堂測(cè)試，日?？记诒憩F(xiàn)優(yōu)秀。B-課堂測(cè)試，日常考勤表現(xiàn)良好。C-課堂測(cè)試，日常考勤表現(xiàn)合格。D-課堂測(cè)試，日?？记诒憩F(xiàn)不合格。2M1實(shí)驗(yàn)40%A-實(shí)驗(yàn)成績(jī)優(yōu)秀。B-實(shí)驗(yàn)成績(jī)良好。C-實(shí)驗(yàn)成績(jī)合格。D-實(shí)驗(yàn)成績(jī)不合格。3M2平時(shí)作業(yè)20%A-課堂測(cè)試，日?？记诒憩F(xiàn)優(yōu)秀。B-課堂測(cè)試，日常考勤表現(xiàn)良好。C-課堂測(cè)試，日?？记诒憩F(xiàn)合格。D-課堂測(cè)試，日常考勤表現(xiàn)不合格。4M2實(shí)驗(yàn)20%A-實(shí)驗(yàn)成績(jī)優(yōu)秀。B-實(shí)驗(yàn)成績(jī)良好。C-實(shí)驗(yàn)成績(jī)合格。D-實(shí)驗(yàn)成績(jī)不合格。5M2大作業(yè)60%A-大作業(yè)基本概念部分優(yōu)秀。B-大作業(yè)基本概念部分良好。C-大作業(yè)基本概念部分合格。D-大作業(yè)基本概念部分不合格。6M3實(shí)驗(yàn)20%A-實(shí)驗(yàn)成績(jī)優(yōu)秀。B-實(shí)驗(yàn)成績(jī)良好。C-實(shí)驗(yàn)成績(jī)中等。D-實(shí)驗(yàn)成績(jī)不及格。7M3大作業(yè)80%A-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分優(yōu)秀。B-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分良好。C-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分合格。D-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分不合格。8M4考勤10%A-日?？记谌?。B-日常考勤出勤較多。C-日?？记谥械?。D-出勤較少。9M4大作業(yè)70%A-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分優(yōu)秀。B-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分良好。C-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分合格。D-大作業(yè)算法分析和算法設(shè)計(jì)部分不合格。10M4實(shí)驗(yàn)20%A-實(shí)驗(yàn)成績(jī)優(yōu)秀。B-實(shí)驗(yàn)成績(jī)良好。C-實(shí)驗(yàn)成績(jī)中等。D-實(shí)驗(yàn)成績(jī)不及格評(píng)分等級(jí)說(shuō)明：;[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|系統(tǒng)辨識(shí)及自適應(yīng)控制初步,王樹彬,吉林大學(xué)出版社,2017.08.（*主教材）2圖書|法理學(xué)指導(dǎo)書（第二版）,馮培悌,浙江大學(xué)出版社,2014.12.3圖書|systemidentification—theoryoftheuser,L.Ljung,清華大學(xué)出版社,2013.4圖書|系統(tǒng)辨識(shí),李鵬波,中國(guó)水利出版社,2010.12.七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息序號(hào)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)室名稱門牌號(hào)組人數(shù)