王坤

摘要：《系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制》課程作為控制科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)研究生的學(xué)位課程，在今后的科研過(guò)程中具有重要的作用。針對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，文中總結(jié)了改進(jìn)措施。通過(guò)合理整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，將《系統(tǒng)辨識(shí)》與《自適應(yīng)控制》兩門(mén)課程融合；在授課過(guò)程中，采取啟發(fā)式教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，通過(guò)多媒體手段的改進(jìn)，使學(xué)生對(duì)各種算法有了形象的認(rèn)識(shí)；鼓勵(lì)學(xué)生將科研項(xiàng)目與課程內(nèi)容相結(jié)合；采取互動(dòng)的答辯方式進(jìn)行課程考核，提高學(xué)生各方面的能力；在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)教師提出更高的要求，使教師和學(xué)生在授課過(guò)程中共同提高，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)辨識(shí)；自適應(yīng)控制；教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）14-0167-02

《系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制》是我校控制科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)研究生學(xué)位課程，具有重要的作用。“系統(tǒng)辨識(shí)”與“自適應(yīng)控制”是20世紀(jì)后半葉發(fā)展起來(lái)，屬于現(xiàn)代控制理論范疇的自動(dòng)化學(xué)科的兩個(gè)新學(xué)術(shù)方向，兩者之間有著密切的聯(lián)系。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和綜合，以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)等問(wèn)題中，都要知道系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)辨識(shí)是將被研究的對(duì)象模型化，即建立描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型及論述建立模型的理論和方法。而自適應(yīng)控制的研究對(duì)象是具有不確定性的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的被控對(duì)象或過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性是事先難以獲知的，或者其數(shù)學(xué)模型是經(jīng)常變化的，因此常規(guī)反饋控制的控制效果不佳，自適應(yīng)控制則能夠解決這些問(wèn)題[1，2]。

《系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制》課程理論性和實(shí)用性比較強(qiáng)，內(nèi)容算法繁多[3，4]，因此，如何通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制的基本理論、設(shè)計(jì)思路和主要算法，了解該學(xué)科的前沿和發(fā)展動(dòng)向，通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步采用系統(tǒng)辨識(shí)建立過(guò)程模型的方法，自適應(yīng)控制的基本概念、系統(tǒng)的構(gòu)成原理，掌握兩類(lèi)主要的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，即模型參考自適應(yīng)和自校正自適應(yīng)控制系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)例了解自適應(yīng)控制在工藝過(guò)程控制的應(yīng)用等，是該課程的重點(diǎn)。

在課程的教學(xué)過(guò)程中，從培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力出發(fā)，授課過(guò)程中，有意識(shí)滲透系統(tǒng)科學(xué)與工程的思想，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，提高其適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力，本文對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題及采取的措施進(jìn)行的了總結(jié)。

一、教學(xué)內(nèi)容整合

《系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制》是兩門(mén)聯(lián)系緊密的學(xué)科，在之前《系統(tǒng)辨識(shí)》課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合自適應(yīng)控制形成一門(mén)新的課程，需要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合。

《系統(tǒng)辨識(shí)》中主要包括的內(nèi)容有：系統(tǒng)辨識(shí)的基本概念，動(dòng)、靜態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述及相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；靜態(tài)過(guò)程參數(shù)估計(jì)的最小二乘法，遞推最小二乘法，時(shí)變過(guò)程的參數(shù)估計(jì)等；動(dòng)態(tài)模型的最小二乘法，廣義最小二乘法，遞推增廣最小二乘法，輔助變量法，增廣矩陣法，多級(jí)最小二乘法等；系統(tǒng)模型的定階方法；非參數(shù)模型的辨識(shí)，M序列辨識(shí)；閉環(huán)系統(tǒng)辨識(shí)等。

《自適應(yīng)控制》中主要包括的內(nèi)容有：自適應(yīng)控制的基本概念，兩類(lèi)重要的自適應(yīng)控制及其最新進(jìn)展；最小方差控制器，自校正調(diào)節(jié)器，廣義最小方差控制與自校正控制器等；模型參考自適應(yīng)控制，局部參數(shù)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，基于李雅普諾夫穩(wěn)定性理論的設(shè)計(jì)方法，基于波波夫超穩(wěn)定理論的設(shè)計(jì)方法等。

將兩者內(nèi)容中相聯(lián)系的部分重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)思路清晰，對(duì)于所學(xué)內(nèi)容有清楚的了解，有助于學(xué)生對(duì)該課程的理解和掌握。

二、教學(xué)方法和手段

堅(jiān)持從問(wèn)題出發(fā)的教學(xué)理念，抓住問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，在重要概念引入時(shí)，著重點(diǎn)在概念的來(lái)源和背景上，使學(xué)生學(xué)會(huì)研究問(wèn)題的思想和方法，切實(shí)提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，引入實(shí)例中應(yīng)用的優(yōu)化思想和算法，通過(guò)不斷解決問(wèn)題提高學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。

作為研究生來(lái)講，和本科生授課要有區(qū)別，通過(guò)課堂的啟發(fā)式教學(xué)來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，教與學(xué)融合，改變?cè)械摹袄蠋熤v，學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)方式，讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到教學(xué)中來(lái)，積極思考，提高教學(xué)效果。就某一個(gè)問(wèn)題與學(xué)生進(jìn)行課堂討論，傾聽(tīng)學(xué)生的想法并對(duì)其想法進(jìn)行補(bǔ)充或改進(jìn)，提高學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的認(rèn)可度。

現(xiàn)代化的教學(xué)手段也可在課堂上起到非常大的作用。采用多媒體課件授課，克服理論的酷造型，調(diào)節(jié)教學(xué)節(jié)奏、活躍課堂起風(fēng)。通過(guò)圖像、視頻等教學(xué)手段，播放一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的視頻或照片，并通過(guò)Matlab仿真進(jìn)行實(shí)例演示[6]，將系統(tǒng)建模、分析等過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行演示，給學(xué)生形象的說(shuō)明系統(tǒng)建模的過(guò)程，加深其對(duì)算法的理解，培養(yǎng)他們應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)的綜合能力，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，開(kāi)闊學(xué)生的思路和眼界。

三、結(jié)合科研項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

剛剛進(jìn)入研究生階段學(xué)習(xí)的學(xué)生，大多數(shù)缺乏系統(tǒng)的科研經(jīng)驗(yàn)，因此，在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，與學(xué)生導(dǎo)師溝通聯(lián)系，將科研課題內(nèi)容與課程相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基本課程內(nèi)容的同時(shí)提前進(jìn)入課題組研究，通過(guò)具體的實(shí)際系統(tǒng)研究、分析和設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、綜合應(yīng)用能力、分析和仿真能力、論文寫(xiě)作等進(jìn)行全面的培養(yǎng)。

四、課程考核方式的改進(jìn)

研究生考核在于其研究和學(xué)習(xí)能力的考察，因此，在課程考核中，除了平時(shí)授課中的問(wèn)題討論等之外，為了加深學(xué)生對(duì)該課程的理解，采取答辯的形式。給每個(gè)學(xué)生布置一篇論文，論文內(nèi)容是與所研究課題相聯(lián)系的針對(duì)某種辨識(shí)或控制方法的論文，答辯過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生針對(duì)自己所寫(xiě)論文在課堂上進(jìn)行15分鐘左右的演講，學(xué)生講述完畢后，由大家和教師提問(wèn)，最后由教師進(jìn)行補(bǔ)充分析，這樣，既培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和自學(xué)能力，又加深了學(xué)生對(duì)課程的理解熟悉程度，培養(yǎng)了思維、應(yīng)變、溝通等方面的能力，也鍛煉了他們撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文的能力。

五、教師能力的提高

對(duì)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程其實(shí)也是對(duì)教師的鍛煉過(guò)程，為適應(yīng)實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的要求，教師自身也要時(shí)刻注重對(duì)自身整體素質(zhì)的提升。教師自身要跟蹤掌握理論前沿，要學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)的教學(xué)方法并自然的融合到教學(xué)中，積極參與科研項(xiàng)目，通過(guò)科研課題提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

六、結(jié)語(yǔ)

《系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制》課程是控制科學(xué)與工程研究生培養(yǎng)過(guò)程中重要的一門(mén)學(xué)位基礎(chǔ)課，是學(xué)生今后學(xué)術(shù)研究的基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生為核心，互動(dòng)式的教學(xué)方式等多方面對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行引導(dǎo)，鍛煉其分析、解決問(wèn)題的能力，把已經(jīng)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與最新技術(shù)相結(jié)合，提高其學(xué)術(shù)素養(yǎng)，為將來(lái)要從事的科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[6]劉娣，許有熊，林健.基于MATLAB的“系統(tǒng)辨識(shí)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].中國(guó)電力教育，2013，01：139-140.

Abstract："System identification and adaptive control" is an important course in the future scientific research process as a graduate student in science and engineering. The paper summarizes the improvement measures in view of some problems in the course of teaching，. The "system identification" and "adaptive control" two courses are integrated through the rational integration and optimization of teaching content. In the course of teaching，taking the heuristic teaching，improve the learning initiative. Through the improvement of the multimedia means，the students have the image of a variety of algorithms. Encourage students to combine scientific research projects with curriculum content. To take an interactive approach to the examination of the course assessment，improve the ability of all aspects of the students. In the teaching process，the teacher put forward higher requirements，so that teachers and students in the teaching process to improve，and achieved good teaching results.

Key words：system identification；adaptive control；teaching