《智能控制技術》課程教學大綱（機器人工程專業(yè)）

《智能控制技術》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名智能控制技術課程英文名IntelligentControlTechnology雙語授課□是eq\o\ac(□,√)否課程代碼24122043課程學分2總學時數(shù)32課程類別□通識教育課程□公共基礎課程eq\o\ac(□,√)專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)□必修eq\o\ac(□,√)選修□其他課程形態(tài)□線上eq\o\ac(□,√)線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷□開卷eq\o\ac(□,√)課程論文□課程作品□匯報展示□報告□課堂表現(xiàn)□階段性測試□平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院機器人工程學院開課系(教研室)機器人工程面向專業(yè)機器人工程開課學期第七學期課程負責人吳海濤審核人姚正華先修課程自動控制理論、人工智能技術后續(xù)課程畢業(yè)設計、機器人建模與仿真選用教材劉金琨.智能控制(第5版)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021.參考書目孫增圻.智能控制理論與技術[M].北京：清華大學出版社，2011.課程資源無課程簡介智能控制是導論是機器人工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。課程內(nèi)容主要包括：專家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、以及遺傳算法等內(nèi)容的理論、方法和實驗、案例。本課程的學習有助于掌握和進一步學習深度學習等最新研究方向，能夠使用人工智能的方法搭建控制系統(tǒng)，設計控制算法和程序從而實現(xiàn)被控對象的有效控制功能，同時具有智能、快速、有效的特點，同時能夠把學習者從編程中解放出來，更專注于工程問題的解決。二、課程目標表2-1課程目標序號具體課程目標課程目標1具備應用人工智能的方法搭建控制系統(tǒng)能力。課程目標2掌握應用人工智能技術設計控制算法和程序，能夠不斷獲取相關新知識。表2-2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案【M】指標點3.1：能夠分析復雜工程問題，設計解決方案，并體現(xiàn)出創(chuàng)新意識。1畢業(yè)要求4：研究【L】指標點4.2：能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜機器人工程問題制定實驗方案并實施。2三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1緒論1.智能控制的發(fā)展過程1.預習：整章教材、課件2.拓展閱讀：智能控制技術發(fā)展簡史、學科前沿文獻1、2重點：1.智能控制的重要分支2.智能控制的特點3.智能控制的研究工具及應用難點：1.智能控制的研究工具及應用講授法：針對1、2節(jié)討論法：針對第3節(jié)22.智能控制的重要分支3.智能控制的特點、研究工具及應用2專家控制1.專家系統(tǒng)1.預習：整章教材、課件2.主題討論：如何將專家系統(tǒng)與自動控制技術相結合？1、2重點：1.專家控制的組成2.專家控制的原理及應用難點：1.專家控制的應用講授法：針對1、2節(jié)討論法：針對第3節(jié)42.專家控制3.應用實例3模糊控制的理論基礎1.模糊集合的定義和表示1.預習：整章教材、課件2.主題討論：如何實現(xiàn)模糊關系的合成和實現(xiàn)模糊推理？1、2重點：1.模糊集合的基本運算2.隸屬度及隸屬函數(shù)3.模糊關系及其推理難點：1.模糊關系及其推理講授法：針對1-6節(jié)討論法：針對第7節(jié)82.模糊集合的基本運算3.隸屬度及隸屬函數(shù)4.模糊關系5.模糊推理6.Mamdani推理法7.應用實例4模糊控制1.模糊控制的基本原理1.預習：整章教材、課件2.主題討論：如何將模糊集合理論、模糊邏輯與自動控制技術相結合？1、2重點：1.模糊控制的基本原理2.模糊控制器的設計難點：1.模糊控制器的設計講授法：針對1-3節(jié)討論法：針對第4節(jié)42.模糊控制器的組成3.模糊控制器的設計4.應用實例5神經(jīng)網(wǎng)絡的理論基礎1.人工神經(jīng)網(wǎng)絡概述1.預習：整章教材、課件2.主題討論：神經(jīng)網(wǎng)絡的研究分為哪幾個方面，它們對神經(jīng)網(wǎng)絡的性能有什么影響？1、2重點：1.神經(jīng)元與數(shù)學模型2.人工神經(jīng)網(wǎng)絡3.神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法難點：1.神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法講授法：針對1-5節(jié)討論法：針對第6、7節(jié)62.神經(jīng)元與數(shù)學模型3.人工神經(jīng)網(wǎng)絡4.神經(jīng)網(wǎng)絡學習概述5.神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法6.BP神經(jīng)網(wǎng)絡7.學習的類型6神經(jīng)網(wǎng)絡控制1.神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)辨識1.預習：整章教材、課件2.主題討論：神經(jīng)網(wǎng)絡在自動控制任務中的作用是什么？1、2重點：1.神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)辨識2.神經(jīng)網(wǎng)絡控制難點：1.神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)辨識應用講授法：針對1、2節(jié)討論法：針對第3節(jié)42.神經(jīng)網(wǎng)絡控制3.應用實例7遺傳算法控制參數(shù)優(yōu)化1.遺傳算法的基本原理1.預習：整章教材、課件2.主題討論：遺傳算法的主要作用是什么？為了遺傳算法會具有優(yōu)化計算的作用？有沒有其他類似的算法？1、2重點：1.遺傳算法的基本原理2.遺傳算法的PID參數(shù)優(yōu)化難點：1.遺傳算法的應用講授法：針對1、2節(jié)討論法：針對第3節(jié)42.遺傳算法的設計及PID參數(shù)優(yōu)化3.應用實例四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.智能控制的基本概念、智能控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容160%課堂表現(xiàn)、作業(yè)、課程論文2.專家控制的原理23.模糊控制的原理3、44.神經(jīng)網(wǎng)絡控制的原理5、65.遺傳算法的原理7課程目標21.模糊控制的應用3、440%課堂表現(xiàn)、作業(yè)、課程論文2.專家控制的應用23.神經(jīng)網(wǎng)絡控制的應用5、64.遺傳算法在控制系統(tǒng)設計中的應用7表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比（此處需與上表基本一致）課程論文成績比例50%階段性測驗比例20%作業(yè)完成情況比例20%課堂表現(xiàn)比例10%課程目標160%55%60%60%60%課程目標240%40%50%40%40%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（20%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況和考勤情況，來評價學生相關的能力；（2）作業(yè)完成情況（40%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如讓學生簡述對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，幫助學生將定義轉化為自己的理解；（3）階段性測驗（40%）：學生在平時知識總結中掌握課程的情況。2.期末成績評定期末考核主要考察學生對機器人工程相關學科知識的應用現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢的認識。方式為開放性學術論文，論文主題內(nèi)容應關于機器人工程相關學科。（1）課程論文（100%）：學生收集資料能力，綜合分析能力，解決實際問題能力和合作研究能力。3.總成績評定總成績（100%）=平時成績（50%）+期末成績（50%）（三）評分標準表5評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課程論文（1）論文選題符合課程性質(zhì)，選題范圍適中，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出很強的問題意識。（2）論證過程嚴謹，所使用的證據(jù)或材料充分，結論清晰，具有相當?shù)恼f服力和解釋力。（3）文章結構合理，組織嚴密，連貫一致。（4）語言表達準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語規(guī)范。（5）論文符合學術規(guī)范。（1）論文選題恰當合理，具有較高的研究價值和意義，表現(xiàn)出較強的問題意識。（2）論證過程較為嚴謹，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結論清晰，具有較強的說服力和解釋力。（3）文章結構合理，組織較為嚴密，連貫一致。（4）語言表達較為準確，敘述清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，無明顯錯誤。（1）論文選題較為合理，具有一定的研究價值和意義，表現(xiàn)出一定的問題意識。（2）論證過程具有一定的嚴謹性，所使用的證據(jù)或材料較為充分，結論清晰，具有一定的說服力和解釋力。（3）文章結構較為合理，組織較為嚴密。（4）語言表達較為準確，敘述較為清楚，所使用的教育專業(yè)術語較為規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文主題具有一定的研究價值和意義，但選題凝練不夠，問題意識欠佳。（2）論證過程較為合理但不太嚴謹，具有一定的證據(jù)或材料但不夠充分，結論基本清晰。（3）文章結構較為合理，組織具有一定的嚴密性，但存在部分不連貫現(xiàn)象。（4）語言表達基本清楚，所使用的教育專業(yè)術語基本規(guī)范。（5）論文基本符合學術規(guī)范，有部分錯誤。（1）論文選題不符合課程性質(zhì)，或主題不明確