系統(tǒng)辨識(shí)課程教學(xué)大綱

1、PAGE PAGE - 4 -本科生課程大綱課程名稱系統(tǒng)辨識(shí)System Identification課程代碼082303101215課程屬性專業(yè)知識(shí)課時(shí)/學(xué)分34/2課程性質(zhì)選修實(shí)踐學(xué)時(shí)4責(zé)任教師 課外學(xué)時(shí)30課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識(shí)教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識(shí)/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修一、 課程介紹課程描述： 本課程主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用自動(dòng)控制理論和方法解決工程實(shí)踐中的模式識(shí)別、參數(shù)辨識(shí)等問題的能力，使學(xué)生掌握利用觀測(cè)數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的一些基本方法，為建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型提供現(xiàn)代處理手段。要求學(xué)生掌握系統(tǒng)辨識(shí)的基本概念和基本原理，靈活運(yùn)用經(jīng)典的系統(tǒng)辨識(shí)方法解決實(shí)際問題，并要求學(xué)生完成基于

2、實(shí)際背景的綜合性作業(yè)并能利用計(jì)算機(jī)編程完成仿真計(jì)算。設(shè)計(jì)思路：依照教育部高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)在2010年12月頒布的普通高校自動(dòng)化專業(yè)規(guī)范，系統(tǒng)辨識(shí)是自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的重要部分。依照該規(guī)范，同時(shí)也結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)設(shè)置的自身特點(diǎn)，課程內(nèi)容主要包括：系統(tǒng)辨識(shí)的基本概念、方法和步驟；經(jīng)典的辨識(shí)算法；最小二乘類參數(shù)辨識(shí)方法；系統(tǒng)階次的辨識(shí)；時(shí)間序列的建模分析基礎(chǔ)；系統(tǒng)辨識(shí)的發(fā)展展望等內(nèi)容。課程與其他課程的關(guān)系：先修課程：信號(hào)與系統(tǒng)、現(xiàn)代控制理論、概率論、線性代數(shù)等；并行課程：計(jì)算機(jī)控制、控制系統(tǒng)仿真等。本課程與信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論等構(gòu)成

3、了控制理論課程群，內(nèi)容和要求各有側(cè)重、聯(lián)系密切。二、課程目標(biāo)理解系統(tǒng)辨識(shí)的基本概念、方法和步驟。掌握所需的數(shù)學(xué)知識(shí)：隨機(jī)過程基礎(chǔ)知識(shí)；白噪聲序列；相關(guān)的矩陣知識(shí)。掌握2種經(jīng)典的辨識(shí)算法。掌握基本最小二乘參數(shù)辨識(shí)方法及性質(zhì)，能完成計(jì)算機(jī)仿真。理解各種最小二乘類參數(shù)辨識(shí)遞推算法的特點(diǎn)和適用范圍。理解模型檢驗(yàn)的基本知識(shí)，掌握線性系統(tǒng)的階次辨識(shí)的Hankel矩陣定階方法和AIC準(zhǔn)則。了解時(shí)間序列模型的動(dòng)態(tài)特性；理解時(shí)間序列的建模方法。了解系統(tǒng)辨識(shí)算法的新進(jìn)展，并理解幾種最優(yōu)化方法的思想及其在參數(shù)辨識(shí)中的應(yīng)用。三、學(xué)習(xí)要求要完成所有的課程任務(wù)，學(xué)生必須：（1）按時(shí)上課,上課認(rèn)真聽講，積極參與課堂討論、隨

4、堂練習(xí)和測(cè)試。本課程將包含較多的隨堂練習(xí)、討論、小組作業(yè)展示等課堂活動(dòng)，課堂表現(xiàn)和出勤率是成績(jī)考核的組成部分。（2）按時(shí)完成常規(guī)練習(xí)作業(yè)。這些作業(yè)要求學(xué)生按書面形式提交，只有按時(shí)提交作業(yè)，才能掌握課程所要求的內(nèi)容。延期提交作業(yè)需要提前得到任課教師的許可。（3）完成教師布置的一定量的閱讀文獻(xiàn)和背景資料、案例分析、理論探討和算法軟件應(yīng)用等作業(yè)，其中大部分內(nèi)容要求以小組合作形式完成。這些作業(yè)能加深對(duì)課程內(nèi)容的理解、促進(jìn)同學(xué)間的相互學(xué)習(xí)、并能引導(dǎo)對(duì)某些問題和理論的更深入探討。四、教學(xué)內(nèi)容章節(jié)主題計(jì)劃課時(shí)講授內(nèi)容課下作業(yè)第一章 緒論2辨識(shí)的基本概念；系統(tǒng)辨識(shí)的研究目的；數(shù)學(xué)模型的分類；幾種常見的數(shù)學(xué)模型

5、的數(shù)學(xué)表示；辨識(shí)的步驟調(diào)研系統(tǒng)辨識(shí)的應(yīng)用和發(fā)展，提交報(bào)告第二章 預(yù)備知識(shí)4隨機(jī)過程基礎(chǔ)知識(shí)；白噪聲序列及產(chǎn)生方法；相關(guān)的矩陣知識(shí)補(bǔ)充仿真白噪聲并分析特性第三章經(jīng)典的辨識(shí)算法4階躍響應(yīng)法；脈沖響應(yīng)法習(xí)題matlab仿真第四章最小二乘和遞推最小二乘參數(shù)辨識(shí)方法6最小二乘問題的提出及求解；LS估計(jì)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)；遞推LS算法；關(guān)于遞推算法的討論及說明matlab仿真第五章各種最小二乘類參數(shù)辨識(shí)遞推算法6配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)漸消記憶法；限定記憶法；輔助變量法；廣義最小二乘法；增廣最小二乘法總結(jié)各種最小二乘算法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍第六章系統(tǒng)階次的辨識(shí)2配2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)根據(jù)Hankel矩陣判定模型的階次；根據(jù)殘差特性判定模

6、型的階次；確定階的AIC準(zhǔn)則；階次增加時(shí)的參數(shù)遞推估計(jì)算法面向應(yīng)用的綜合性實(shí)訓(xùn)作業(yè)第七章時(shí)間序列的建模分析基礎(chǔ)4時(shí)間序列模型的動(dòng)態(tài)特性；時(shí)間序列建模；非平穩(wěn)時(shí)序的處理方法；預(yù)報(bào)了解時(shí)間序列建模方法第八章系統(tǒng)辨識(shí)的發(fā)展展望2介紹幾種參數(shù)估計(jì)的最優(yōu)化方法；參數(shù)估計(jì)的梯度校正法；遺傳算法檢索系統(tǒng)辨識(shí)的發(fā)展趨勢(shì)五、參考教材與主要參考書1 系統(tǒng)辨識(shí)基礎(chǔ)，李鵬波，中國水利水電出版社，2006年2 過程辨識(shí)，方崇智，清華大學(xué)出版社，2000年，第二版3 系統(tǒng)辨識(shí)方法及應(yīng)用，劉黨輝, 蔡遠(yuǎn)文, 蘇永芝, 尹云霞，國防工業(yè)出版社，2010年六、成績(jī)?cè)u(píng)定（一）考核方式 A閉卷考試 ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績(jī)綜合評(píng)分體系：作業(yè)、平時(shí)測(cè)試、課堂討論及平常表現(xiàn)10%期末考試90%總計(jì)100%七、學(xué)術(shù)誠信學(xué)習(xí)成果不能造假，如考試作弊、盜取他人學(xué)習(xí)成