Identificarea Sistemelor 2017

Responsabil: Lucian Buşoniu, Asistenţi: Marius Costandin, Zoltan Nagy

Navigare: [English version|Program|Material de curs|Laboratoare|Teste de laborator|Proiect|Contact]          [Înapoi la pagina lui Lucian Buşoniu]

Această disciplină prezintă metode neparametrice pentru identificarea sistemelor, împreună cu metode parametrice, cum ar fi cele bazate pe minimizarea erorii de predicţie şi pe variabile instrumentale. Materialul este completat cu proiectarea semnalelor de intrare, metode recursive online, şi tehnici de validare a modelelor obţinute. Cursul este descris la nivelul potrivit liniei de licenţă, construind baza matematică necesară. Cursul se bazează pe cartea de Soderstrom şi Stoica.

Disciplina face parte din programul de licenţă al Departamentului de Automatică de la UTCluj (anul 3 semestrul 1, seria 2). Cunoştinţe preliminare necesare: sisteme dinamice liniare şi algebră liniară. Responsabilul de disciplină este Lucian Buşoniu, iar Marius Costandin şi Zoltan Nagy predau laboratoarele.

Notare:

• 40%=2x20% două teste de laborator, vezi mai jos pentru detalii.
• 30% examen final.
• 20% proiect, vezi mai jos.
• 15% întrebări laborator: la începutul fiecărui laborator cu excepţia primului, se răspunde în scris la câteva întrebări scurte din materialul de curs relevant laboratorului respectiv.

Date şi locaţii:

• Cursuri: miercurea 2-4PM în H11 (Baritiu 26-28). Vom avea 13 cursuri în total.
• Laboratoare: vinerea dimineaţa (grupa 6 semigrupa 2) respectiv joia (restul semigrupelor) în C13 şi C01, pe Dorobanţilor 71-73. Vom avea 11 laboratoare şi două teste de laborator.
• Proiecte: lunea după-masa, marţea şi miercurea dimineaţa, în C13, pe Dorobanţilor 71-73. Vom avea 5 sesiuni de proiect.

Datorită interdependenţelor între cursuri, laboratoare, şi proiecte, programul real este puţin diferit de cel din orarul oficial. Examinaţi-l cu atenţie pentru a determina când trebuie să fiţi la ore:

Toate orele au loc în sala şi intervalul de timp menţionate în orarul oficial. În schimb, anumite activităţi nu au loc în anumite săptămâni, iar ultima sesiune de proiect este ţinută cu întreaga grupă. În tabel, "par" şi "impar" se referă la săptămâna în care trebuia să veniţi iniţial; trebuie în loc de asta să veniţi în săptămâna indicată în tabel.

Material de curs

Prezentările de curs sunt material obligatoriu; ele vor fi scrise suficient de detaliat pentru a oferi o imagine completă şi de sine stătătoare a subiectelor tratate. Prezentările sunt oferite aici la timp pentru fiecare curs, în format PDF.

• Partea 1: Introducere în identificarea sistemelor (PDF).
• Partea 2: Analiza răspunsurilor la treaptă şi impuls (PDF).
• Partea 3: Baze matematice: Regresie liniară şi statistică (PDF).
• Partea 4: Analiza de corelaţie (PDF).
• Partea 5: Metoda ARX (PDF).
• Partea 6: Semnale de intrare (PDF).
• Partea 7: Metoda minimizării erorii de predicţie, ARMAX, şi OE (PDF).
• Partea 8: Metoda variabilelor instrumentale. Identificarea în buclă închisă (PDF).
• Partea 9: Identificarea recursivă (PDF).
• Partea 10: Validarea modelelor şi probleme practice (PDF).

Pe lângă prezentările de mai sus, cursanţii pot consulta opţional următoarele cărţi:

• T. Soderstrom, P. Stoica. System Identification. Prentice Hall, 1989. Textul complet este disponibil online la: http://user.it.uu.se/~ts/bookinfo.html. Această carte formează baza cursului.
• L. Ljung, System Identification: Theory for the User, ed. 2, Prentice Hall, 1999.

• Lab 1: (Re)familiarizare cu Matlab (PDF) -- două exerciţii pentru refamiliarizarea cu programarea în Matlab. Pentru o scurtă introducere în Matlab, puteţi folosi următorul document (cu mulţumiri Paulei Raica pentru permisiunea de a-l folosi): http://rocon.utcluj.ro/st/Files/ST_Lab1.pdf.
• Lab 2: Analiza răspunsurilor la treaptă (PDF). Fişierele de date sunt: pentru sisteme de ordinul 1, #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8 (unde # înseamnă index). Pentru sisteme de ordinul 2, #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 3: Analiza răspunsurilor la impuls. (PDF). Fişierele de date sunt: pentru sisteme de ordinul 1, #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8. (unde # înseamnă index). Pentru sisteme de ordinul 2, #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 4: Regresia liniară pentru aproximarea funcţiilor (PDF). Descărcaţi funcţia rbfapprox, şi scriptul lab4_template. Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8, #9, #10, #11, #12, #13, #14, #15.
• Lab 5: Analiza de corelaţie. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 6: Metoda ARX. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 7: Semnalul pseudo-aleator binar. (PDF). Descărcaţi şi funcţia de simulare a sistemului: system_simulator.p.
• Lab 8: Minimizarea erorii de predicţie, ARMAX şi OE. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8. Descărcaţi şi funcţia de identificare a modelului OE: oeidentify.m.
• Lab 9: Metoda variabilelor instrumentale. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 10: Identificarea recursivă. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 11: Identificarea în buclă închisă. Validarea modelelor. Fişierele de date pentru partea 1: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8; şi pentru partea a 2-a: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.

Fiecărui student i se alocă o metodă aleasă aleator dintre cele studiate la laborator, împreună cu un set de date ales tot aleator. Studentul trebuie să aplice metoda setului de date. Soluţia constă din cod Matlab, care trebuie predat la finalul testului, şi care va fi rulat pentru verificare de către profesor. Testul durează o oră, iar soluţia trebuie dezvoltată în primele 50 de minute, ultimele 10 fiind rezervate discutării soluţiei cu profesorul. Pentru a asigura fezabilitatea rezolvării în acest interval, anumite metode pot fi aplicate într-un mod simplificat. Simplificările vor fi indicate explicit în materialul de test.

Studenţii sunt liberi să folosească materialul de curs, descrierea şi datele de laborator, precum şi codul Matlab de start furnizat la unele laboratoare. Toate acestea vor fi disponibile offline pe calculatoarele pe care se va desfăşura testul. Documentaţia Matlab este evident disponibilă. Conexiunea la internet este însă dezactivată şi nu este permisă folosirea altor dispozivite conectate la internet, sau refolosirea soluţiilor dezvoltate pentru laborator.

Pentru primul test, sloturile de timp sunt alocate după cum urmează: Program test 1 (PDF), unde formatul este: zi din săptămâna 13-17 noiembrie / ora. Ideal, testul foloseşte sloturile de laborator sau proiect (în săptămâna respectivă nu se ţin proiecte). De notat că a fost făcută o modificare pentru semigrupa 7.2 (testul a fost mutat de vineri pe marti). Sunteţi rugaţi să vă prezentaţi la timp; intervalul de o oră nu poate fi depăşit fiindcă urmează alţi colegi imediat după dvs. Dacă din motive întemeiate nu puteţi da testul în slotul alocat, vă rugăm să contactaţi responsabilul de curs cât mai repede pentru a fi realocat. Realocările nu pot fi efectuate dacă duc la mai mult de 8 studenţi în paralel în C01; sau 6 în C13. De notat că pentru a da primul test, studenţii trebuie să aibă laboratoarele 2-6 în regulă (soluţii trimise şi validate). Dacă nu, trebuie să corectaţi urgent situaţia.

O privire rapidă asupra sloturilor pe semigrupe, cu sala asociată:

Pentru al doilea test, sloturile de timp sunt alocate după cum urmează: Program test 2 (PDF), unde formatul este: zi din săptămâna 15-19 ianuarie / ora. Se aplică aceleaşi reguli ca şi la primul test, iar subiectele vor fi din laboratoarele 7-11. O privire rapidă asupra sloturilor pe semigrupe, cu sălile asociate:

Proiect: Identificarea neliniară de tip cutie neagră

Obiectivul proiectului este de a depăşi cazul sistemelor liniare tratat la curs. Aproape orice sistem real este de fapt caracterizat de neliniarităţi, şi în anumite circumstanţe aceste neliniarităţi nu pot fi aproximate suficient prin dinamici liniare, ducând la necesitatea folosirii modelelor neliniare. Acest proiect se concentrează pe o variantă neliniară a modelelor de tip ARX. Detalii, incluzând termenele limită pentru predarea soluţiilor, se regăsesc în descrierea proiectului; citiţi-o cu atenţie.

Contact

Comentariile, sugestiile, întrebările legate de curs sau de website sunt binevenite; reponsabilul de curs sau asistentul pot fi contactaţi la următoarele adrese de email (în format imagine pentru protecţia anti-spam):