Identificarea Sistemelor 2019-2020

Responsabil: Lucian Buşoniu, Asistenţi: Andrei Man, Karoly Lengyel

Navigare: [English version|Evaluare|Program|Cursuri|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. Se discută de asemenea 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 System Identification 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, care predă şi orele de proiect, iar Andrei Man şi Karoly Lengyel predau laboratoarele în limba română.

Reguli de evaluare

Notare:

• 30%=2x15% două teste de laborator, vezi mai jos pentru detalii.
• 10% chestionare de laborator: la începutul fiecărui laborator cu excepţia primului, se răspunde la două întrebări scurte din materialul relevant pentru laboratorul respectiv.
• 30% examen final.
• 30% proiect (15% partea 1 şi 15% partea 2), vezi mai jos pentru detalii.
• 10% chestionare de curs: la sfârşitul fiecărui curs cu excepţia primului, se răspunde la trei întrebări scurte din materialul discutat la cursul respectiv.

Soluţiile laboratoarelor, cele două teste de laborator, şi o soluţie pentru proiect sunt strict necesare pentru ca studentul să fie admis în examen. De notat că soluţiile laboratoarelor, chiar dacă nu sunt notate, sunt cu toate acestea necesare. Ele sunt validate de către asistent în timpul fiecărui laborator. Nu este aşadar suficientă participarea la laborator pentru validarea sa; este nevoie şi de o soluţie completă, funcţională, şi originală. Cel mult două laboratoare se pot recupera la sfârşitul semestrului, aşadar acumularea a trei sau mai multe laboratoare lipsă duce la ineligibilitate pentru examen în anul curent.

Vă puteţi verifica statusul în tabelul online de aici.

Program

Date şi locaţii:

• Cursuri: miercurea de la ora 2 în H11. Vom avea 13 cursuri în total.
• Laboratoare: Joia în C13 şi C12, pe Dorobanţilor. Vom avea 11 laboratoare şi două teste de laborator
• Proiecte: De luni până miercuri în C13, pe Dorobanţilor. Fiecare student va avea 4 sesiuni de proiect şi o prezentare.

Datorită interdependenţelor între cursuri, laboratoare, şi proiecte, precum şi altor motive, programul real este puţin diferit de cel din orarul oficial. De exemplu, în săptămânile de test vom avea nevoie şi de sloturi de proiect pentru ca toată lumea să aibă timp să dea test. Examinaţi cu atenţie programul pentru a determina când trebuie să fiţi la ore:

Toate orele au loc în sala menţionată în orarul oficial. Pentru cursuri şi laboratoare, se păstrează tot timpul slotul oficial. Petru proiecte, câteodată trebuie să reordonăm săptămânile pare/impare, dar ora nu se schimbă niciodată. Mai exact, etichetele "impar" şi "par" din tabel se referă la orarul oficial, aşadar "impar" include 4.2 (grupa 4 semigrupa 2), 5.1, şi 6.2, iar "par" include 4.1, 5.2, şi 6.1. Trebuie să veniţi la proiect când vă regăsiţi eticheta în tabel. De exemplu, chiar dacă săptămâna 11 este impară, fiindcă în tabel scrie "4 par", vor veni la proiect semigrupele 4.1, 5.2, şi 6.1. Toate aceste schimbări sunt fezabile dată fiind configuraţia curentă a orarului; dacă intervin schimbări incompatibile, vom reface planificarea.

5 Dec 2019: o mică schimbare, nu vom ţine curs în săptămâna 12 (pe 18 Dec). Cursurile 12-13 se mută aşadar în săptămânile 13-14. Cursul 13 este de rezervă, de obicei 12 cursuri sunt suficiente pentru a acoperi materialul, deci cel mai probabil studenţii nu vor trebui să vină în săptămâna planificată liberă iniţial (nr. 14).

Cursuri

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).

La sfârşitul fiecărui curs cu excepţia primului, un chestionar de 5 minute cu 3 întrebări testează cunoştinţele din cursul respectiv. Trebuie aşadar să fiţi atenţi la curs. Dacă răspundeţi corect la toate întrebările, primiţi 1 punct la notă; scorurile mai mici sunt scalate liniar între 0 şi 1 puncte.

Pe lângă prezentările de mai sus, se 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. O carte avansată pentru masteranzi sau doctoranzi.

Fiecare laborator cu excepţia primului începe cu un scurt chestionar de 3 minute conţinând două intrebări, care testează materialul relevant pentru laboratorul curent. Dacă răspundeţi corect la toate întrebările pentru toate laboratoarele, primiţi 1 punct la notă; scorurile mai mici scalează liniar, ca şi pentru chestionarele de curs. Aşadar, trebuie să veniţi pregătiţi la laborator.

• 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): ST_Lab1.pdf. Puteti de asemenea folosi tutorial-ul de Matlab automat, cu multumiri lui Tassos Natsakis.
• 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). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8, #9, #10, #11, #12, #13, #14, #15, #16.
• 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: Identificarea modelelor OE cu metoda Gauss-Newton. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 9: Metoda variabilelor instrumentale. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 10: Metoda VI cu variabile instrumentale arbitrare. Identificarea în buclă închisă. (PDF) Fişierele de date pentru partea 1 sunt aceleaşi ca şi pentru Lab 9: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8. Pentru partea 2 (identificarea în buclă închisă), fişierele sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.
• Lab 11: Identificarea recursivă. (PDF). Fişierele de date sunt: #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 maximum 50 de minute, ultimele 10 minute 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. 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, refolosirea soluţiilor dezvoltate pentru laborator, sau comunicarea soluţiilor între studenţi.

Pentru primul test, sloturile de timp sunt cele din coloana "Test 1 slot" din tabelul online; toate testele se dau joi 14 noiembrie, în sala C13. Ideal, testul foloseşte sloturile în care studentul respectiv vine la laborator. Sunt posibile excepţii din motive organizaţionale (de ex. numărul de calculatoare disponibile). Sunteţi rugaţi să vă prezentaţi cu 10 minute în avans, şi cel târziu la ora exactă programată; 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 7 studenţi într-un slot de o oră. De notat că pentru a da primul test, studenţii ar trebui să aibă laboratoarele 2-6 în regulă.

Proiect

Vezi descrierea proiectului pentru subiect, reguli, şi termene limită; citiţi această descriere atent. O descriere detaliata a metodei de regresie liniara necesara pentru prima parte a proiectului poate fi gasita in cursul de anul trecut; anul acesta o vom discuta in cursul 4.

Programarea pentru prezentarile partii a doua a proiectului a fost publicata.

Examen online

Examenele se efectueaza pe o platformă online şi există o procedură specifică pentru acestea. Dacă nu aţi primit o notificare despre acest lucru, dar doriţi totuşi să susţineţi examenul (de exemplu, pentru a vă îmbunătăţi nota), vă rugăm să contactaţi responsabilul de disciplină.

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):