研究生“最优控制”课程教学案例建设研究_梁卫征.pdf
《研究生“最优控制”课程教学案例建设研究_梁卫征.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《研究生“最优控制”课程教学案例建设研究_梁卫征.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、DOI:1019392/jcnki1671-7341202308017研究生“最优控制”课程教学案例建设研究梁卫征张瑞成王晓爽李鹏飞孙伟良华北理工大学电气工程学院河北唐山063210摘要:“最优控制”课程是控制科学与工程学科硕士研究生的一门必修课程,课程以经典变分法、极小值原理、动态规划为基本理论,重点讲述了线性二次型控制中的状态调节器、输出调节器和跟踪问题的综合设计方法。由于该课程理论性强、综合程度高,难度较大,为了提高教学效果,结合课程的教学目标,开展了基于 Matlab/Simulink 仿真的教学案例研究。结合工程应用重点针对经典变分法、极小值原理、状态调节器和跟踪问题开发具体教学案例
2、,使学生从控制原理、对象模型、仿真程序和仿真结果几方面进行深入了解,提高了学生学习的兴趣,增加了教学的交互性、启发性与创新性,对“最优控制”课程教学改革具有良好的意义。关键词:最优控制;教学;案例;线性二次型控制(LQ);极小值原理最优控制理论主要研究使控制系统的性能指标实现最优化的基本条件和综合方法。其基本原理主要是贝尔曼(ichard Bellman)提出的动态规划和庞特里亚金等人提出的极小值原理,它是现代控制理论的重要组成部分,也是控制科学与工程学科硕士研究生的一门必修课程,该课程理论性强、综合程度较高,学生学习的难度较大。目前,在大多数的高校中,对这门课程的讲授仍以课堂教学为主和课下作
3、业为辅的教学方式,学生学习兴趣差,学习效果不好。因此,选择合适的教学方法和手段是教师面临的主要任务。杨自军指出高质量的教学案例建设是案例教学质量的保障,科学运用教学案例是提升案例教学效果的关键1。张西文等针对“岩土工程数值分析”课程精选了 10个岩土工程典型工程问题,并进行教学案例库建设2。谭中标等针对“现代生物技术”课程,建设了包括理论综合、思维训练、实践操作等类型的教学案例,激发了学生的学习兴趣3。刘同海等围绕“农业物联网技术”课程教学目标和内容,开发了课堂理论教学+网络在线演示+现场操作等分阶段、多层次、重应用、动手操作的教学新模式4。高斌等为提高食品专业硕士学位研究生的食品安全事件的分
4、析回应能力,以食品安全经典案例为切点,将案例教学法融入“食品安全案例”课程中5。综上可知,为了激发学生的学习兴趣,提升教学效果,很多研究生课程都开发了教学案例,而最优控制的教学案例还比较少见。为此,根据课程教学目标与工程应用,开发了基于 Matlab/Simulink 的仿真教学案例。从控制原理、对象模型、仿真程序和仿真结果几方面入手,重点针对经典变分法、极小值原理、线性二次型控制等开发教学案例,构建了理论教学、仿真演示、实践操作的教学模式。一、“最优控制”课程的体系结构“最优控制”是控制科学与工程相关学科硕士研究生的一门学位课程。课程内容主要包含最优控制的变分法、极小值原理及其应用、动态规划
5、、二次型目标函数的最优控制问题等。其中经典变分法、极小值原理和动态规划是“最优控制”课程的三大基石6。经典变分法是研究对泛函求极值的一种数学方法,仅适用于控制变量的取值范围不受限制的情况。极小值原理是基于分析力学中哈密顿方法的推广,它可用于控制变量受限制的情况,能给出所求问题中最优控制所满足的条件。它既适用于连续系统,也适用于离散系统求解。动态规划是数学规划方法之一,同样适用于控制变量受限制的情况。它既适用于连续系统,也适用于离散系统求解,而且是非常适合于在计算机上进行计算的有效方法之一。二、“最优控制”课程教学案例构建(一)基本思路根据“最优控制”课程的体系结构,结合科学研究将工程应用引入进
6、来,重点开发经典变分法、极小值原理、状态调节器和跟踪问题几个典型的教学案例。下面对几个典型案例所研究的对象数学模型进行简单概述,其控制的基本原理参见文献 6,仿真程序和结果将在下一小节论述。(二)教学案例构建1经典变分法教学案例设一艘轮船驶经一水流区域。水流方向为已知的位置函数:p=p(x,y)=1q=q(x,y)=0(1)式中 x 和 y 为直角坐标;p 和 q 分别是水流在 x 和 y 方94科技风 2023 年 3 月科教论坛向的速度分量;V 是轮船相对水的速度,为一常数。试问怎样驾驶轮船,使船以最短时间从起点(0,0)驶至终点(10,20)?轮船运动微分方程可写为x(t)=Vcosu+
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 研究生 最优 控制 课程 教学 案例 建设 研究 梁卫征
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。