《軟測量技術(shù)及應(yīng)用2》課程教學(xué)大綱

《軟測量技術(shù)及應(yīng)用2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱軟測量技術(shù)及應(yīng)用Soft-sensingTechnologyandApplication課程編碼CTL410221020開課院部控制科學(xué)與工程學(xué)院課程團隊測控儀器學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時34講授28實驗6上機0實踐0課外學(xué)時34適用專業(yè)測控技術(shù)與儀器授課語言中文先修課程概率論與數(shù)理統(tǒng)計、自動控制原理課程簡介（限選）本課程重點介紹軟測量技術(shù)的基本原理、常用的軟測量方法以及軟測量系統(tǒng)的工業(yè)實施過程。在本課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生將了解軟測量的基本概念，熟悉兩類常用的軟測量方法：基于機理模型的方法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，并討論軟測量系統(tǒng)工業(yè)實現(xiàn)中的若干問題。通過本課程的學(xué)習(xí)，進一步拓寬本科生的測控領(lǐng)域?qū)W科前沿知識，提高學(xué)生的文獻查閱和理論分析能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科研素質(zhì)。Thiscoursefocusesonthebasicprincipleofsoftsensing,thecommonlyusedsoftsensingmethodsandtheindustrialimplementationprocedureofsoftsensingsystem.Inthiscourse,studentswilllearnthebasicconceptsofsoftsensing,studytwokindsofsoftsensingmethods,includingthemechanicalmodelbasedmethods,data-drivenmethods,anddiscusssomeproblemsabouttheindustrialpracticeofsoftsensingsystem.Thiscourseaimstowidenthestudents’frontierknowledgeinmeasurementandcontrolsciencefield,improvethestudents’abilityinliteraturesearchingandtheoryanalysis,andcultivatestudents'innovativeconsciousnessandscientificresearchquality.負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：了解軟測量技術(shù)的研究背景，熟悉軟測量建模的基本概念，理解軟測量建模的基本思想，掌握各種軟測量建模方法的特點。是2.32.32M2目標2：針對給定的工業(yè)過程，結(jié)合過程特性構(gòu)建合理的軟測量模型，并設(shè)計相應(yīng)的實驗測試方案。是4.14.13M3目標3：針對不同的軟測量算法，能夠開發(fā)或選用恰當?shù)姆抡婀ぞ?，分析軟測量模型的預(yù)測性能。是5.45.4三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章軟測量技術(shù)概述本章重點：軟測量的研究背景、基本思想；本章難點：軟測量基本思想M1////21.1軟測量技術(shù)概述介紹軟測量技術(shù)的提出背景M11講授1自學(xué)31.2軟測量的基本概念介紹軟測量的基本概念及研究現(xiàn)狀M11講授1閱讀文獻4第2章軟測量技術(shù)的基本原理本章重點：軟儀表的基本結(jié)構(gòu)、輔助變量選擇、數(shù)據(jù)預(yù)處理、在線校正方法；本章難點：輔助變量選擇M1////52.1軟測量儀表的基本結(jié)構(gòu)軟測量系統(tǒng)的基本構(gòu)成，開發(fā)軟測量系統(tǒng)的基本步驟M11講授1自學(xué)62.2輔助變量的選擇基于機理分析選擇輔助變量，基于數(shù)據(jù)挖掘選擇輔助變量M21講授1閱讀文獻72.3軟儀表數(shù)據(jù)預(yù)處理方法數(shù)據(jù)異常點的消除、數(shù)據(jù)的標準化M21講授1閱讀文獻82.4軟測量模型的分類常見的軟儀表模型建立方法M21講授1自學(xué)9第3章基于機理模型的軟測量建模方法本章重點:機理建模方法、狀態(tài)觀測器原理；本章難點：狀態(tài)觀測器原理M2////103.1機理分析的方法過程機理建模，模型參數(shù)辨識，基于機理模型的軟測量，案例討論M22講授/討論2閱讀文獻113.2狀態(tài)觀測器方法狀態(tài)觀測器設(shè)計原理，基于狀態(tài)觀測器的軟測量建模，案例討論/2講授/討論2閱讀文獻12第4章基于多元回歸的軟測量建模方法本章重點：主元回歸方法、偏最小二乘法；本章難點：偏最小二乘法M2////134.1多元線性回歸方法多元線性回歸原理，模型求解，特點分析與案例討論M22講授/討論2閱讀文獻144.2多元逐步回歸方法多元逐步回歸原理，模型求解，特點分析與案例討論M32講授/討論2閱讀文獻154.3主元回歸方法主元回歸原理，模型求解，主元個數(shù)選擇方法，特點分析與案例討論M32講授/討論2閱讀文獻164.4偏最小二乘方法偏最小二乘回歸原理，模型求解，參數(shù)選擇方法，特點分析與案例討論/4講授/討論4閱讀文獻17第5章基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量建模方法本章重點：BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練機制、基于BP網(wǎng)絡(luò)的軟測量建模；本章難點：BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練機制M3////185.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本思想，BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練機制/2講授/討論2自學(xué)195.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量建模以典型案例討論使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立軟測量模型的方法/2講授/討論2閱讀文獻20第6章應(yīng)用與分析本章重點：軟測量的實施步驟、影響因素分析；本章難點：影響因素分析M2////216.1案例介紹介紹不同工業(yè)領(lǐng)域的軟測量案例M22專題研討2閱讀文獻226.2軟測量模型影響因素介紹影響軟測量模型的因素M32專題研討2閱讀文獻四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1實驗1.本課程4個學(xué)時實驗。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。10%2大作業(yè)本課程要求利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型，設(shè)計軟測量方法，解決復(fù)雜工程問題。45%3考勤隨機點名、刷卡點名等5%4課堂表現(xiàn)課上討論、回答問題情況40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1實驗30%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故2M1大作業(yè)30%（見大作業(yè)評分標準）3M1考勤20%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。4M1課堂表現(xiàn)40%（見試卷評分標準）5M2實驗30%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故6M2大作業(yè)30%（見大作業(yè)評分標準）7M2考勤15%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。8M2課堂表現(xiàn)40%（見試卷評分標準）9M3實驗30%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故10M3大作業(yè)60%（見大作業(yè)評分標準）11M3考勤15%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。12M3課堂表現(xiàn)60%（見試卷評分標準）評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號教學(xué)參考資料明細1圖書|軟測量技術(shù)原理與應(yīng)用,潘立登,中國電力出版社,2009.2圖書|工業(yè)過程先進控制技術(shù),俞金壽,華東理工大學(xué)出版社,2008.3圖書|軟測量技術(shù)原理及應(yīng)用,李海青,化學(xué)工業(yè)出版社,2000.4圖書|Softsensorsformonitoringandcontrolofindustrialprocesses,Fortu