機電系統(tǒng)智能控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)整體設(shè)計方案.doc

機電系統(tǒng)智能控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)整體設(shè)計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)機電系統(tǒng)智能控制技術(shù)是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)智能控制方向?qū)W生必修的一門專業(yè)課。本課程涉及機電控制、人工智能、自動控制等眾多相關(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)計等部分組成。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解機電系統(tǒng)智能控制的基本結(jié)構(gòu)、各類主要智能控制方法的基本知識；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)計方法，為今后從事機電智能控制系統(tǒng)的控制、設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)工作打下一定基礎(chǔ)。本課程的課內(nèi)學(xué)時為72學(xué)時，在第六學(xué)期開設(shè)，一學(xué)期授完。它的先修課程有電工電子技術(shù)、機電控制工程基礎(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)用對象和主要特點；（2）智能控制系統(tǒng)的主要類型典型的智能控制系統(tǒng)的特點與結(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)普通集合及其運算，關(guān)系與映射；（2）模糊集合基礎(chǔ)模糊集合及其運算，隸屬度函數(shù)及其確定，模糊關(guān)系，模糊語言變量與模糊語句，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，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，模糊模型的建立；（4）模糊控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例全自動洗衣機、地鐵機車模糊控制，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)辨識神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識原理，系統(tǒng)正模型及逆模型的辨識；（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)測控制；（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例冰柜溫度控制系統(tǒng)，石灰爐窯的內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)，機器人手臂控制。4專家控制與仿人控制簡介（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)的知識表示、推理機制，專家系統(tǒng)的知識獲取；（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)計與應(yīng)用實例造紙過程的專家智能控制，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)計與應(yīng)用實例。5遺傳算法及應(yīng)用（1）遺傳算法的原理與特點；（2）遺傳算法的基本操作與模式理論；（3）遺傳算法的實現(xiàn)與改進編碼問題，初始種群的產(chǎn)生，適配度的設(shè)計，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；（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，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)計及其應(yīng)用軟件（1）智能控制系統(tǒng)總體設(shè)計與需求分析方法；（2）模糊控制軟件的開發(fā)環(huán)境；（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制軟件開發(fā)基礎(chǔ)；（4）專家系統(tǒng)的開發(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，主教材是機械工業(yè)出版社出版的機電系統(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，對其基本概念、基本原理和基本設(shè)計方法進行了提煉，并分析了多種智能控制系統(tǒng)在機電系統(tǒng)中的應(yīng)用實例。根據(jù)現(xiàn)代遠程開放教育的特點和成人業(yè)余學(xué)習(xí)的實際情況，教材內(nèi)容力求簡明實用，深入淺出，便于自學(xué)和理解。輔導(dǎo)教材為機電系統(tǒng)智能控制技術(shù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，該教材對課程各章節(jié)的教學(xué)重點內(nèi)容進行了更為詳細的闡述，并針對各章的思考題與習(xí)題進行了解答。2電視錄像錄像教材作為文字教材的強化媒體側(cè)重表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的重點和難點，利用錄像教材的形象化優(yōu)勢，講述不宜于文字表述的內(nèi)容、特別是涉及實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，可強化視聽效果，是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的重要手段，有利于學(xué)生對基本教學(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)機械類或機電類的專科畢業(yè)生。他們是在職的成人，主要特征是：學(xué)習(xí)的目的明確，他們或為提高自身的業(yè)務(wù)水平而學(xué)習(xí)，或為就業(yè)做準(zhǔn)備而學(xué)習(xí)。因此要求所學(xué)內(nèi)容針對性強，能夠?qū)W以致用。他們實踐經(jīng)驗豐富，自學(xué)能力較強，但工學(xué)矛盾突出、缺少必要的學(xué)習(xí)環(huán)境，負擔(dān)較重，希望學(xué)習(xí)媒體具有方便、經(jīng)濟和高效的特點。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、做到因材施教。為使學(xué)生做到理論聯(lián)系實際，提高分析問題和解決問題的能力。我們把導(dǎo)學(xué)的重點放在引導(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)與自測習(xí)題。同時，在本課程網(wǎng)頁上還將列出本課程的教學(xué)大綱、課程教學(xué)設(shè)計方案、參考書目錄等欄目，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)容的重點及教學(xué)要求，并對課程的重點難點作出必要的分析與說明。文本輔導(dǎo)具體內(nèi)容的安排見附表。文本輔導(dǎo)內(nèi)容安排表課程名稱：機電系統(tǒng)智能控制技術(shù)序號文本輔導(dǎo)內(nèi)容備注1智能控制概述；智能控制系統(tǒng)的主要類型和特點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)教師評定后計入形考成績，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行網(wǎng)上討論和答疑活動，解答學(xué)生的疑難問題，對學(xué)生的個體化、自主化學(xué)習(xí)提供支持；與各級輔導(dǎo)教師保持信息暢通，了解各地的教學(xué)情況。本課程每次實時文本答疑或教研活動的時間為2小時。網(wǎng)上教學(xué)進度安排見附表