機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)整體設(shè)計(jì)方案.doc

機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)整體設(shè)計(jì)方案中央電大理工部 冼健生2006年11月10日一、課程的性質(zhì)和任務(wù)機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)智能控制方向?qū)W生必修的一門(mén)專業(yè)課。本課程涉及機(jī)電控制、人工智能、自動(dòng)控制等眾多相關(guān)技術(shù)，其內(nèi)容由模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、遺傳算法和智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等部分組成。通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解機(jī)電系統(tǒng)智能控制的基本結(jié)構(gòu)、各類(lèi)主要智能控制方法的基本知識(shí)；掌握模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的基本理論、算法和基本設(shè)計(jì)方法，為今后從事機(jī)電智能控制系統(tǒng)的控制、設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作打下一定基礎(chǔ)。本課程的課內(nèi)學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)，在第六學(xué)期開(kāi)設(shè)，一學(xué)期授完。它的先修課程有電工電子技術(shù)、機(jī)電控制工程基礎(chǔ)等。二、教學(xué)內(nèi)容1緒論（1）智能控制概述智能控制的應(yīng)用對(duì)象和主要特點(diǎn)；（2）智能控制系統(tǒng)的主要類(lèi)型典型的智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)；（3）智能控制的產(chǎn)生和發(fā)展2模糊控制及應(yīng)用（1）普通集合基礎(chǔ)普通集合及其運(yùn)算，關(guān)系與映射；（2）模糊集合基礎(chǔ)模糊集合及其運(yùn)算，隸屬度函數(shù)及其確定，模糊關(guān)系，模糊語(yǔ)言變量與模糊語(yǔ)句，模糊推理；（3）模糊控制器的工作原理模糊控制概述，模糊控制系統(tǒng)的組成，確定量的模糊化，模糊控制算法的設(shè)計(jì)，模糊推理與輸出信息的模糊判決，基本模糊控制器的設(shè)計(jì)，模糊模型的建立；（4）模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例全自動(dòng)洗衣機(jī)、地鐵機(jī)車(chē)模糊控制，模糊控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用。3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及應(yīng)用（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本特征與功能，生物神經(jīng)元及其信息處理機(jī)制，人工神經(jīng)元模型以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識(shí)原理，系統(tǒng)正模型及逆模型的辨識(shí)；（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)?？刂?，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性預(yù)測(cè)控制；（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例冰柜溫度控制系統(tǒng)，石灰爐窯的內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)，機(jī)器人手臂控制。4專家控制與仿人控制簡(jiǎn)介（1）專家系統(tǒng)基礎(chǔ)專家系統(tǒng)的定義與組成結(jié)構(gòu)，專家系統(tǒng)的知識(shí)表示、推理機(jī)制，專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取；（2）專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理專家控制概述，專家控制的結(jié)構(gòu)與原理，直接式專家控制（專家控制器），間接式專家控制；（3）專家控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例造紙過(guò)程的專家智能控制，直流調(diào)速系統(tǒng)的專家協(xié)調(diào)控制；（4）仿人智能控制原理仿人智能控制的基本思想、特征變量；（5）仿人智能控制系統(tǒng)仿人智能開(kāi)關(guān)控制、比例控制、積分控制，仿人分層遞階智能控制器，仿人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例。5遺傳算法及應(yīng)用（1）遺傳算法的原理與特點(diǎn)；（2）遺傳算法的基本操作與模式理論；（3）遺傳算法的實(shí)現(xiàn)與改進(jìn)編碼問(wèn)題，初始種群的產(chǎn)生，適配度的設(shè)計(jì)，遺傳算法的操作步驟，遺傳算法中的參數(shù)選擇，遺傳算法的改進(jìn)；（4）遺傳算法在智能控制中的應(yīng)用概述，遺傳算法用于控制系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)，遺傳算法在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用，遺傳算法在模糊控制中的應(yīng)用。6.智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用軟件（1）智能控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與需求分析方法；（2）模糊控制軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境；（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制軟件開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)；（4）專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。三、課程多媒體資源情況1文字教材本課程的教材為分立型，主教材是機(jī)械工業(yè)出版社出版的機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)。教材為學(xué)習(xí)者提供了智能控制技術(shù)中最常用的三種主要智能控制技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家控制，對(duì)其基本概念、基本原理和基本設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了提煉，并分析了多種智能控制系統(tǒng)在機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。根據(jù)現(xiàn)代遠(yuǎn)程開(kāi)放教育的特點(diǎn)和成人業(yè)余學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，教材內(nèi)容力求簡(jiǎn)明實(shí)用，深入淺出，便于自學(xué)和理解。輔導(dǎo)教材為機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，該教材對(duì)課程各章節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了更為詳細(xì)的闡述，并針對(duì)各章的思考題與習(xí)題進(jìn)行了解答。2電視錄像錄像教材作為文字教材的強(qiáng)化媒體側(cè)重表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，利用錄像教材的形象化優(yōu)勢(shì)，講述不宜于文字表述的內(nèi)容、特別是涉及實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，可強(qiáng)化視聽(tīng)效果，是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的重要手段，有利于學(xué)生對(duì)基本教學(xué)內(nèi)容的掌握和理解。本課程錄像教材20 講，每講50 分鐘。四、學(xué)生學(xué)習(xí)狀況分析進(jìn)入本專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生，大多數(shù)是廣播電視大學(xué)機(jī)械類(lèi)或機(jī)電類(lèi)的?？飘厴I(yè)生。他們是在職的成人，主要特征是：學(xué)習(xí)的目的明確，他們或?yàn)樘岣咦陨淼臉I(yè)務(wù)水平而學(xué)習(xí)，或?yàn)榫蜆I(yè)做準(zhǔn)備而學(xué)習(xí)。因此要求所學(xué)內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)，能夠?qū)W以致用。他們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，自學(xué)能力較強(qiáng)，但工學(xué)矛盾突出、缺少必要的學(xué)習(xí)環(huán)境，負(fù)擔(dān)較重，希望學(xué)習(xí)媒體具有方便、經(jīng)濟(jì)和高效的特點(diǎn)。此外，他們的基礎(chǔ)和素質(zhì)參差不齊，要求學(xué)習(xí)媒體能具備較低起點(diǎn)、做到因材施教。為使學(xué)生做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。我們把導(dǎo)學(xué)的重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生高質(zhì)量地完成規(guī)定的習(xí)題作業(yè)，并給出更多的學(xué)習(xí)資料供學(xué)生選用。五、網(wǎng)上教學(xué)內(nèi)容及表現(xiàn)形式設(shè)計(jì)本課程的網(wǎng)上教學(xué)媒體采用文本輔導(dǎo)材料,主要有輔導(dǎo)答疑、課程作業(yè)與自測(cè)習(xí)題。同時(shí)，在本課程網(wǎng)頁(yè)上還將列出本課程的教學(xué)大綱、課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案、參考書(shū)目錄等欄目，供學(xué)生上網(wǎng)瀏覽查詢。（一）文本輔導(dǎo)文本輔導(dǎo)主要是介紹本課程學(xué)習(xí)的思路和方法，課程教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)及教學(xué)要求，并對(duì)課程的重點(diǎn)難點(diǎn)作出必要的分析與說(shuō)明。文本輔導(dǎo)具體內(nèi)容的安排見(jiàn)附表。文本輔導(dǎo)內(nèi)容安排表課程名稱：機(jī)電系統(tǒng)智能控制技術(shù)序號(hào)文本輔導(dǎo)內(nèi)容備注1智能控制概述；智能控制系統(tǒng)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)2模糊集合基礎(chǔ)3模糊控制器的工作原理（1）4模糊控制器的工作原理（2）5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)6神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識(shí)7神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制8專家控制與仿人控制9遺傳算法及應(yīng)用（二）課程作業(yè)按照教學(xué)進(jìn)度要求分四次發(fā)布課程作業(yè)，學(xué)生課程作業(yè)的完成情況經(jīng)教師評(píng)定后計(jì)入形考成績(jī)，每期作業(yè)中較難的題目均給出必要的解題思路或提示。（三）網(wǎng)上討論利用電大在線的課程討論板進(jìn)行網(wǎng)上討論和答疑活動(dòng)，解答學(xué)生的疑難問(wèn)題，對(duì)學(xué)生的個(gè)體化、自主化學(xué)習(xí)提供支持；與各級(jí)輔導(dǎo)教師保持信息暢通，了解各地的教學(xué)情況。本課程每次實(shí)時(shí)文本答疑或教研活動(dòng)的時(shí)間為2小時(shí)。網(wǎng)上教學(xué)進(jìn)度安排見(jiàn)附表