《机器人智能控制》课程教学大纲.docx

《机器人智能控制》教学大纲

课程编号英文名称：RobotIntelligentControl

学分：3

学时：总学时56学时，其中理论40学时，实践16学时

先修课程：高等数学、线性代数、自动控制原理

课程类别：专业方向课程

授课对象：机器人工程专业学生

教学单位：机械与电气工程学院

修读学期：第5学期

一、课程描述和目标

本课程是为本专业的三年级学生开设的专业方向课程。课程结合自动控制原理，概率统计，以实际工程应用为导向，培养学生运用智能控制技术解决自动化领域实际工程问题的能力。

课程目标1：通过对智能控制方法的学习，能够将最优化理论和数学模型方法用于分析机器人工程领域相关控制问题，了解工业机器人产品控制软件开发方法，了解影响机器人系统设计目标的各种因素。

课程目标2：通过对智能控制算法的学习与认识，学生能够站在环境保护和可持续发展的角度考虑机器人工程领域的控制算法设计，并对其可能对人类和环境造成的损害和隐患进行评价。

课程目标3：通过对智能控制新技术（模糊控制技术、神经网络控制技术和遗传算法）发展历程的了解，了解工业机器人产品全周期、全流程的成本构成，理解其中涉及的工程管理与经济决策问题。

二、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

权重

3.1掌握机器人工程相关领域工程设计和产品开发全周期、全流程的软硬件设计开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素；

课程目标1

H

7.2能够站在环境保护和可持续发展的角度思考机器人工程相关领域的工程实践的可持续性，评价产品周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患；

课程目标2

M

11.2了解机器人工程相关领域的工程及产品全周期、全流程的成本构成，理解其中涉及的工程管理与经济决策问题；

课程目标3

L

（注：要求课程目标与毕业要求指标点应是一一对应支撑）

三、教学内容、基本要求与学时分配

1、理论教学内容

序号

教学内容

基本要求及重、难点（含德育要求）

学时

教学

方式

对应课程目标

概述

智能控制的基本概念；智能控制系统的特征和性能；智能控制系统的类型；智能控制的发展概况。。

基本要求：掌握智能控制的基本概念，理解智能控制系统的特点，熟识智能控制系统的几大分支，了解智能控制的发展概况。

重点难点：机器人的基本概念和特点

德育要求：学习科学家傅京孙的初心，爱国情怀

4

集中讲授

2、3

专家系统与专家控制

专家系统；专家控制；专家PID控制

基本要求：理解专家系统的概念、构成与建立方法，掌握专家控制与专家PID控制的原理与特点。

重点难点：专家控制的关键技术与特点。

德育要求：理论联系实际。

4

集中讲授，课堂演示

2

模糊控制的数学基础

模糊和模糊关系的基本概念；模糊关系的合成与性质；模糊逻辑语言；模糊推理。

基本要求：理解模糊集合和模糊关系的基本概念，掌握模糊关系的合成，理解模糊逻辑语言与模糊推理。

重点难点：模糊关系的合成和模糊推理

德育要求：精益求精。

4

集中讲授，课堂演示

2

模糊控制

模糊控制系统的工作原理；模糊控制器的结构与组成；模糊控制器的设计步骤；模糊控制的应用。

基本要求：掌握模糊模糊控制系统的工作原理，掌握模糊控制系统的结构与组成，理解模糊控制器的设计步骤，了解模糊控制的应用。

重点难点：模糊控制系统的工作原理、模糊控制器的设计步骤。

德育教育：对立统一的看待问题

6

集中讲授、课堂演示

2

神经网络的基本理论

神经网络的基本概念；BP网络的结构与算法；RBF网络的结构与算法。

基本要求：掌握神经网络的基本概念，理解BP网络的结构与算法，理解RBF网络的结构与算法。

重点难点：RBF网络的结构与算法。

德育教育：创新意识

4

集中讲授

2

神经网络控制

神经网络控制的结构；RBF网络监督控制；RBF网络自适应控制。

基本要求：理解神经网络控制的结构，掌握RBF网络监督控制和RBF网络自适应控制。

重点难点：RBF自适应控制。

思政元素：整体与部分的辩证统一

6

集中讲授，课堂演示

2

遗传算法

遗传算法的基本原理；遗传算法的特点、发展及应用；遗传算法的设计；遗传算法的计算机实现。

基本要求：

掌握遗传算法的基本原理，了解遗传算法的特点、发展及应用；理解遗传算法的设计；掌握遗传算法的计算机实现。

重点难点：遗传算法的设计

思政元素：科技报国

4

集中讲授、课堂演示

1

8

粒子群算法

粒子群算法的基本原理；粒子群算法的特点、发展及应用；粒子群算法的设计；算法的计算机实现。

基本要求：

掌握粒子群算法的基本原理，了解粒子群算法的特点、发展及应用；理解粒子群算法的设计；掌握粒子群算法的计算机实现。

重点难点：粒子群算法的设计

思政元素：科技报国

4

9

蚁群算法

蚁群算法的基本原理；蚁群算法的特点、发展及应用；蚁群