Identificarea Sistemelor 2018

Responsabil: Lucian Buşoniu, Asistent: Marius Costandin

Navigare: [English version|Evaluare|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 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, iar Marius Costandin predă laboratoarele în limba română.

Reguli de evaluare

Notare:

• 40%=2x20% două teste de laborator, vezi mai jos pentru detalii.
• 30% examen final.
• 30% proiect, vezi mai jos.
• 10% chestionare de curs: la sfârşitul fiecărui curs cu excepţia primului, se răspunde la câteva întrebări scurte din materialul discutat la cursul respectiv.

Date şi locaţii:

• Cursuri: miercurea de la ora 2PM în sala H11 (Bariţiu). Vom avea 13 cursuri în total.
• Laboratoare: joia de la 8AM la 8PM în sălile C13, C12 (Dorobanţilor). Vom avea 11 laboratoare şi două teste de laborator.
• Proiecte: lunea de la 2PM sau 4PM, marţea şi miercurea de la 8AM, în C13 (Dorobanţilor). Vom avea 5 sesiuni de proiect.

Datorită interdependenţelor între cursuri, laboratoare, şi proiecte, precum şi altor motive precum zilele libere naţionale, programul real este puţin diferit de cel din orarul oficial. De exemplu, în săptămânile de test vom avea nevoie şi de anumite 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 şi intervalul de timp menţionate în orarul oficial. Observaţie: joia liberă a fost mutată din 29 Nov în 20 Dec.

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, 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.

• 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: 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 4: 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 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 (click dreapta, Save as).
• Lab 8: Identificarea modelelor de tip Output Error folosind 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 ARX 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. 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.

Update: Alocarea sloturilor de timp a fost mutata in tabelul online cu situatia studentilor, vezi mai sus pentru link. Formatul fiecarui slot este: zi din săptămâna 19-22 noiembrie / ora. Ideal, testul foloseşte sloturile de laborator sau proiect (în săptămâna respectivă nu se ţin proiecte), cu anumite excepşii datorate constrângerilor de program. De notat că separarea între semigrupe este aproximativă, pentru a respecta o limită de 7 studenşi/slot. 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 7 studenţi în paralel.

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

Pentru al doilea test, regulile sunt aceleaşi, doar subiectele se schimbă, fiind din laboratoarele 7-11. Alocarea sloturilor de semigrupe este şi ea la fel, singura diferenţă fiind săptămâna în care dăm testul, anume cea de 14 ianuarie. Pentru alocarea exactă a studenţilor, vezi tabelul detaliat din Google Sheets. O privire rapidă asupra sloturilor pe semigrupe:

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 3.

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):