Identificarea Sistemelor 2020-2021

Responsabil: Lucian Buşoniu, Asistenţi: Zoltan Nagy, Mihalis Maer

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.

Anul acesta, vom folosi o serie de platforme online pentru a preda cursul: Microsoft Teams pentru cursuri şi interacţiunea cu studenţii, Matlab Grader pentru laboratoare şi ClassMarker pentru a participa la teste. Ca un ID unic pentru fiecare student, vă rugăm să utilizaţi o adresă de e-mail care este asociată unui cont Mathworks şi ClassMarker. Conturile de Microsoft Teams pot fi asociate cu diferite adrese de e-mail Didatec. Detalii despre modul în care utilizăm aceste platforme pot fi găsite mai jos pentru fiecare activitate.

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. Mihalis Maer şi Zoltan Nagy predau orele de laborator. Lucian şi Zoltan predau orele de proiect.

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, în timpul fiecărui curs, din materialul discutat la cursul respectiv.

Condiţii de eligibilitate: Soluţiile tuturor laboratoarelor cu excepţia primului, cele două teste de laborator, şi soluţii pentru ambele părţi ale proiectului 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 începând cu laboratorul 2. Ele sunt validate automat prin Matlab Grader. Nu este aşadar suficientă participarea la laborator pentru validarea sa; este nevoie şi de o soluţie completă, funcţională, şi originală. Pentru regulile exacte despre câte laboratoare se pot recupera, a se vedea canalul de Teams.

Vă puteţi verifica statusul în tabelul online de aici.

Program

Cursurile sunt miercurea de la ora 4, laboratoarele joia, iar proiectelea lunea, marţea şi joia. Vezi orarul la http://www.aut.utcluj.ro/.

Datorită interdependenţelor între cursuri, laboratoare, şi proiecte, a testelor de laborator şi termenelor de proiect, programul real este puţin diferit de cel din orarul oficial. Se fac următoarele schimbări:

• În săptămânile de test vom avea nevoie şi de sloturi de proiect pentru ca toată lumea să aibă timp să dea test.
• Pentru sesiunea 4 de proiect, semigrupele pare şi impare sunt inversate, pentru a evita un interval prea mare între orele de proiect. Etichetele "impar" şi "par" din tabel se referă la orarul oficial, aşadar "impar" include 4.1 (grupa 4 semigrupa 1), 5.1, şi 6.1, iar "par" include 4.2, 5.2, şi 6.2. Trebuie să veniţi la proiect când vă regăsiţi eticheta în tabel. Toate aceste schimbări sunt fezabile dată fiind configuraţia curentă a orarului; dacă intervin schimbări incompatibile, vom reface planificarea.
• Cum săptămâna cu 30 noiembrie are două zile libere naţionale, vom sări peste întreaga săptămâna, fiindcă o realiniere coerentă a programului după două zile libere este aproape imposibilă.
• Un set de ore de proiect şi curs este rezervat pentru prezentarea părţii a doua a proiectului.

Examinaţi cu atenţie programul de mai jos pentru a determina când trebuie să fiţi la ore:

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).

Cursurile sunt predate online, folosind Microsoft Teams. Studenţii trebuie să se asigure că au un cont de Teams valid, pentru a putea accesa activităţile disciplinei.

În timpul fiecărui curs, la intervale aleatoare, se vor aplica scurte chestionare pentru a testa 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.

Logistică şi platformă

Laboratoarele vor fi ţinute în Matlab Grader: https://grader.mathworks.com/ . Câteva scurte instrucţiuni: Descrieri PDF ale laboratoarelor sunt date pe acest site. Veţi scrie soluţia într-o funcţie Matlab, într-un browser. Pentru fiecare laborator cu excepţia câtorva, veţi primi un index de fişier de date, care trebuie setat în funcţia dvs. Funcţia dvs. trebuie să producă anumite ieşiri specificate, care vor fi validate automat de către Grader. Puteţi pretesta aceste rezultate şi, odată ce sunteţi sigur că totul funcţionează corect, veţi trimite soluţia dvs. Pretestarea se poate face de oricâte ori aveţi nevoie, dar fiecare soluţie poate fi trimisă o singură dată. Consultaţi, de asemenea, documentaţia completă pentru Matlab Grader.

Fiecare student rămâne în semigrupa lui pentru toate activităţile. Nu puteţi accesa testul la laborator decât dacă sunteţi prezenţi la laboratorul semigrupei; şi nu puteţi trimite soluţia la termenul limită al altor semigrupe.

Supravegherea, discuţiile cu studenţii, gestionarea testelor etc. se fac în Microsoft Teams. Trebuie să participaţi în timpul slotului de laborator! Fiecare semigrupă primeşte propriul canal în Teams.

Aveţi nevoie de o adresă de e-mail asociată unui cont Mathworks pentru a participa la Grader. O listă de adrese de e-mail va fi colectată în prealabil şi veţi fi invitat la Grader. NU trebuie să aveţi o licenţă Matlab pentru a participa la Grader (numai dacă doriţi să rulaţi soluţia offline).

Foarte preferabil, nu editaţi "Codul pentru a vă apela funcţia". Ar trebui să fie identic cu prima linie (blocată) a funcţiei pe care ar trebui să o creaţi. Editarea acestui cod riscă să invalideze evaluarea automată.

Chestionare de laborator

Fiecare laborator cu excepţia primului începe cu un scurt chestionar de 2 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. Chestionarele sunt completate în ClassMarker, pentru care aveţi nevoie şi de un cont; vă rugăm să utilizaţi aceeaşi adresă de e-mail ca pentru contul Mathworks.

Termene limită

Termenul limită pentru trimiterea soluţiei este la sfârşitul celei de-a doua zile următoare zilei în care aţi avut laboratorul. De exemplu, dacă laboratorul dvs. a fost marţi, trebuie să trimiteţi soluţia cel târziu joi la 23:45 (nu 23:59! datorită unor limitări ale platformei Matlab Grader).

Verificarea originalităţii

Soluliile pentru fiecare laborator sunt supuse unei verificări automate antiplagiat. Fiecare caz suspect este examinat de asistent şi, dacă devine clar că laboratorul este copiat, atât sursa, cât şi destinaţia sunt invalidate. În plus, impunem anul acesta o regulă "cartonaş roşu": primul laborator copiat este invalidat şi îl puteţi recupera la final, dar al doilea laborator copiat invalidează setul complet de soluţii, şi disciplina trebuie recontractată anul viitor.

Descrierile laboratoarelor

• 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.
• Lab 2: Analiza răspunsurilor la treaptă (PDF). Dacă doriţi să rezolvaţi laboratorul şi în Matlab (separat de Grader), 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, împreună cu intrarea de validare: uval.mat.
• 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: Identificarea recursivă. (PDF). Fişierele de date sunt: #1, #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8.

1. 3 puncte: un chestionar ClassMarker cu 9 întrebări, notat liniar (de exemplu, 6 întrebări corecte corespund la 2 puncte), la începutul slotului de laborator. Această parte este eliminatorie pentru celelalte două, după cum urmează. Oricine nu obţine cel puţin 4 răspunsuri corecte nu poate susţine nicio altă parte a testului. 6 răspunsuri corecte sunt necesare pentru a participa la partea 3 a testului. După chestionar, vom începe să vorbim cu studenţii în ordinea calităţii rezultatului ClassMarker. Fiecare persoană are alocate până la 7 minute pentru restul testului. Puteţi opri camera şi microfonul între părţile 1 şi 2, dar trebuie să rămâneţi disponibili şi să le reporniţi când sunteţi chemat.
2. 5 puncte: individual cu fiecare student, întrebări despre codul soluţiilor trimise de studentul respectiv.
3. 2 puncte: individual cu fiecare student, una sau mai multe întrebări ce testează cunoştinţele de nivel mai înalt despre metodele din laboratoare. Se pot acorda şi puncte bonus dacă demonstraţi că înţelegeţi metodele mult peste nivelul aşteptat.

1. 8 puncte: un chestionar ClassMarker cu 10 întrebări, unele mai uşoare (pentru 1 subpunct fiecare) şi altele mai dificile (pentru 3 subpuncte fiecare); unele dintre întrebări vor fi cu răspuns liber. Pentru a obţine cele 8 puncte din notă, trebuie să răspundeţi la 6 întrebări uşoare şi la 4 întrebări dificile (18 subpuncte = 8 puncte la nota testului de laborator). Durata testului va fi alesă astfel încât să aveţi timp pentru a răspunde la setul de întrebări necesar. Cu toate acestea, testul conţine mai multe întrebări şi puteţi continua să răspundeţi în timpul limită, dacă reuşiţi. Nu vă faceţi griji dacă nu puteţi termina toate întrebările; aceasta este intenţia. Oricine nu obţine cel puţin 14 subpuncte nu poate susţine a doua parte a testului. Important: chestionarul are loc pentru toată lumea simultan, în timpul cursului din săptămâna 14 (11 ianuarie).
2. 2 puncte: discuţii individuale cu fiecare student.

Nota de la fiecare test se adaugă cu o pondere de 0.15 la nota finală, indiferent de valoarea sa.

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; o vom discuta in cursul 4.

Sunt disponibile şi ghiduri pentru scrierea raportului, şi pentru crearea şi susţinerea prezentării (ultimul doar în engleză).

Programarea pentru prezentarile partii a doua a proiectului a fost publicata. Se va iniţia un meeting pe canalul General pentru prezentări. Vă rugăm să participaţi cu cel puţin 15 minute înaintea slotului dvs. şi să rezervaţi cel puţin 30 minute după aceea, în cazul întârzierilor cu echipele dinaintea dvs. Porniţi camera în timpul discuţiei cu grupul dvs.

Examene

Examenul exceptional este programat luni 21 iunie de la ora 10, pentru link-ul de Teams va rog sa il contactati pe responsabilul de curs (daca sunteti eligibil si in an terminal).

Contact

Comentariile, sugestiile, întrebările legate de curs sau de website sunt binevenite; reponsabilul de curs sau asistenţii pot fi contactaţi la următoarele adrese de email: