《智能控制技術(shù)》教學(xué)大綱

《智能控制技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220325英文名稱：IntelligentControl學(xué)分：2.0學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)，其中理論24學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、自動(dòng)控制原理課程類別：專業(yè)拓展課授課對(duì)象：自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是自動(dòng)化專業(yè)的一門控制理論類專業(yè)拓展課，課程結(jié)合自動(dòng)控制原理，概率統(tǒng)計(jì)，以實(shí)際工程應(yīng)用為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用智能控制技術(shù)解決自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)嶋H工程問題的能力。課程目標(biāo)1：通過對(duì)最優(yōu)化理論（遺傳算法）的學(xué)習(xí)，能夠?qū)⒆顑?yōu)化理論和數(shù)學(xué)模型方法用于分析自動(dòng)化領(lǐng)域相關(guān)控制問題。課程目標(biāo)2：通過對(duì)模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，合理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并通過模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)3：通過對(duì)智能控制新技術(shù)（模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和遺傳算法）發(fā)展歷程的了解，認(rèn)識(shí)到自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.3能夠?qū)⒎e分變換、最優(yōu)化理論等相關(guān)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)工程問題；課程目標(biāo)1M4.4能夠運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)頻域分析或其他相關(guān)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，合理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論；課程目標(biāo)2H12.1了解自動(dòng)化相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)，認(rèn)識(shí)到自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性。課程目標(biāo)3L三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1、理論教學(xué)內(nèi)容序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)概述智能控制的基本概念；智能控制系統(tǒng)的特征和性能；智能控制系統(tǒng)的類型；智能控制的發(fā)展概況。?；疽螅赫莆罩悄芸刂频幕靖拍?，理解智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，熟識(shí)智能控制系統(tǒng)的幾大分支，了解智能控制的發(fā)展概況。重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器人的基本概念和特點(diǎn)德育要求：學(xué)習(xí)科學(xué)家傅京孫的初心，愛國情懷2集中講授2、3模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)模糊和模糊關(guān)系的基本概念；模糊關(guān)系的合成與性質(zhì)；模糊邏輯語言；模糊推理?；疽螅豪斫饽：虾湍：P(guān)系的基本概念，掌握模糊關(guān)系的合成，理解模糊邏輯語言與模糊推理。重點(diǎn)難點(diǎn)：模糊關(guān)系的合成和模糊推理德育要求：精益求精。4集中講授，課堂演示2模糊控制模糊控制系統(tǒng)的工作原理；模糊控制器的結(jié)構(gòu)與組成；模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟；模糊控制的應(yīng)用?；疽螅赫莆漳：：刂葡到y(tǒng)的工作原理，掌握模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，理解模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟，了解模糊控制的應(yīng)用。重點(diǎn)難點(diǎn)：模糊控制系統(tǒng)的工作原理、模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟。德育教育：對(duì)立統(tǒng)一的看待問題6集中講授、課堂演示2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本理論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念；BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與算法；RBF網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與算法?；疽螅赫莆丈窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，理解BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與算法，理解RBF網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與算法。重點(diǎn)難點(diǎn)：RBF網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與算法。德育教育：創(chuàng)新意識(shí)4集中講授2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的結(jié)構(gòu)；RBF網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督控制；RBF網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制?；疽螅豪斫馍窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的結(jié)構(gòu)，掌握RBF網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督控制和RBF網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制。重點(diǎn)難點(diǎn)：RBF自適應(yīng)控制。思政元素：整體與部分的辯證統(tǒng)一4集中講授，課堂演示2遺傳算法遺傳算法的基本原理；遺傳算法的特點(diǎn)、發(fā)展及應(yīng)用；遺傳算法的設(shè)計(jì)；遺傳算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)?；疽螅赫莆者z傳算法的基本原理，了解遺傳算法的特點(diǎn)、發(fā)展及應(yīng)用；理解遺傳算法的設(shè)計(jì)；掌握遺傳算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)難點(diǎn)：遺傳算法的設(shè)計(jì)思政元素：科技報(bào)國4集中講授、課堂演示1合計(jì)242、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1模糊推理掌握模糊語句、模糊邏輯推理的基礎(chǔ)上，通過MATLAB仿真平臺(tái)，運(yùn)行實(shí)例進(jìn)行模糊推理，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行計(jì)算比較，來驗(yàn)證模糊推理的有效性。要求：必修2驗(yàn)證22模糊控制器的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)1，掌握模糊控制基本原理的基礎(chǔ)上，通過MATLAB仿真平臺(tái)，運(yùn)行實(shí)例進(jìn)行模糊控制系統(tǒng)，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，來驗(yàn)證模糊控制效果的有效性，并比較模糊控制和傳統(tǒng)PID控制的性能的差異。要求：必修4驗(yàn)證23神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)熟悉MATLAB中有關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本命令的使用；掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本步驟；理解RBF算法的原理，并利用RBF網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)函數(shù)逼近的功能。要求：必修2驗(yàn)證24遺傳算法求函數(shù)極值遺傳算法求函數(shù)極值要求：必修4驗(yàn)證1、2、35綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)1-4，根據(jù)實(shí)際工程問題設(shè)計(jì)基于模糊控制/神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法的控制器并進(jìn)行仿真。要求：選修4綜合1、2、3合計(jì)16注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，與章節(jié)具體理論知識(shí)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)相匹配，課內(nèi)采用在線學(xué)習(xí)、虛擬仿真與理論知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)方式，課后要求學(xué)生利用仿真軟件和在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站資源對(duì)實(shí)驗(yàn)和作業(yè)進(jìn)行拓展或者舉一反三，采取教、學(xué)、做一體化的方法。理論學(xué)習(xí)：以集中講授為主，課堂演示為輔；實(shí)驗(yàn)教學(xué)：以集中指導(dǎo)為主，個(gè)別答疑為輔；課外學(xué)習(xí)方法：以課前預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)在線課程資源和課后作業(yè)為主，其他文獻(xiàn)資源學(xué)習(xí)為輔。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績、課程論文、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績占50%、平時(shí)作業(yè)成績占20%、實(shí)驗(yàn)成績占20%、課程論文成績占10%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)考核方式課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)10100202實(shí)驗(yàn)成績10100203課程論文0010104期末考試1040050課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值306010100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分平時(shí)作業(yè)能夠?qū)δ：龜?shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行理解并應(yīng)用。完成90%以上的作業(yè)內(nèi)，知識(shí)點(diǎn)理解到位?；灸軌?qū)δ：龜?shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行理解。完成70%以上的作業(yè)，知識(shí)點(diǎn)理解較到位。能夠?qū)δ：龜?shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行部分理解。完成60%以上的作業(yè)，基本知識(shí)點(diǎn)理解基本到位。不能理解模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)。完成50%以下的作業(yè)，知識(shí)點(diǎn)理解有偏差。2.實(shí)驗(yàn)成績與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)成績能夠通過仿真對(duì)模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容完整，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析有理有據(jù)?；灸軌蛲ㄟ^仿真對(duì)模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容較完整，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析基本到位。能夠通過仿真對(duì)模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容基本完整，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析部分準(zhǔn)確。能夠通過仿真對(duì)模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制技術(shù)、遺傳算法等基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行部分驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不交或內(nèi)容不完整，沒有實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。3.課程論文考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程論文能夠?qū)χ悄芸刂菩录夹g(shù)（模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和遺傳算法）的發(fā)展背景進(jìn)行描述?？梢赃\(yùn)用自己的語言組織素材。格式規(guī)范。能夠?qū)χ悄芸刂菩录夹g(shù)（模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和遺傳算法）的發(fā)展背景進(jìn)行一般描述。大部分運(yùn)用自己的語言組織素材。格式基本規(guī)范。能夠?qū)χ悄芸刂菩录夹g(shù)（模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和遺傳算法）的發(fā)展背景進(jìn)行粗略描述。有部分摘抄，格式略規(guī)范。不能對(duì)智能控制新技術(shù)（模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和遺傳算法）的發(fā)展背景進(jìn)行描述。大部分摘抄，格式不規(guī)范。4.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《智能控制》（第5版），劉金琨主編，電子工業(yè)出版社，2021年4月版