2 項進行中

115-1 選課時程

進行中

  • 初選第一階段 6/15 – 6/18
  • 初選第二階段 6/22 – 6/25
  • 校際選修 進行中 8/24 – 9/18
  • 初選第三階段 8/31 – 9/3
  • 開學後加退選 進行中 9/7 – 9/21
  • 逾期加退選 9/21 – 9/24
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系統建模與模擬

Systems Modeling & Simulation

學期
112-1
學分
0 學分
當期課號
536070
永久課號
ENSS30001
開課單位
太空系統工程研究所
授課教師
鄭泗東
校區
光復
類別
選修
上課時間表
週二
A
18:30–19:20
系統建模與模擬
EE210(光復)
3 節連堂
B
19:30–20:20
C
20:30–21:20

* 根據陽明交大上課時間表所列

概述

本課程重點是動態系統的建模、模擬、估測和最佳化。 本課程教授的概念包括基於物理和經驗的建模、動態建模、機器學習與無模型強化學習。以數學方式描述時間演化系統方法、系統建模方法和機電工程系統控制器設計、機器學習的分類和回歸及演算法。 The focus of this course is on modeling, simulation, estimation, and optimization of dynamic systems. Concepts taught in this course include physics-based and empirical modeling, dynamic modeling, machine learning and model-free reinforcement learning. For this purpose, the methods to mathematically describe time-evolving systems, the method of system modeling and design of controller for mechanical and electrical engineering systems, machine learning classification and regression are applied. 課程目標:  培養學生使用基於物理和機器學習的模型動態系統的理論和應用。  能夠利用不同建模方法給予系統適當的動態描述。  使學生具備分析工程問題的能力,運用工程知識和工程模擬程序解決問題。  學生將能夠收集和分析時間序列數據,以構建數據驅動的系統控制策略。  學生將能夠制定和執行一個項目,該項目利用機器學習中的課程主題和針對新應用程序的優化方法。  To train students in the theory and application of modeling dynamical systems using physics and machine learning.  Students will be able to use different modeling methods to give appropriate dynamic description to the system.  Enable students to have the ability to analyze engineering problems, and use engineering knowledge and engineering analysis simulation programs to solve problems.  Students will be able to collect and analyze time-series data to construct data-driven system control strategies.  Students will be able to formulate and execute a project that utilizes course topics and optimization methods for new applications in machine learning.

先修科目

 微積分、工程數學。  C++、Matlab、Labview程式語言

備註

無備註

教學方式

教師未提供此項資料

評分方式

課後作業及平時學期課中表現 Exercise & Attendance : 20% 期中考 Quiz 1: 40% 期末考Final quiz: 40%

課程大綱
  • L1: Introduction to Dynamic System Modeling

    -Describing Systems; -The Nature of Systems ; -Event-Driven Models; -Characterizing Systems ; -Simulation Diagrams; -Introduces a few Dynamical Systems Modeling and Simulation.

  • L2: Time Domain Model of Systems

    -Modeling time-driven systems ; -Higher-Order Systems ; -Multiple-Time-Based Systems ; -Handling Empirical Data; -Convolution

  • L3: Frequency Domain Model of Systems

    -Modeling Input Signals ; -Continue and Discrete systems ; -System Integration ; -Linear Systems ; -Fourier transform, Laplace transform, Z transform

  • L4: Neural Network Modeling, Simulation, and Control

    -Neural Networks: 1-Layer Networks -Multi-Layer Networks and Activation Functions -Backpropagation Algorithm -Stochastic Gradient Descent Algorithm -Adaptive Moment Estimation (Adam) optimizer -Neural Networks for Dynamical Systems

  • L5: Machine Learning Modeling a: 機器學習建模: 音樂情緒辨識與分類 Machine Learning Modeling : Music emotions recognition b: 用於損傷檢測與瑕疵分類的機器學習系統建模與分類 Machine learning algorithms for defect classification and damage detection under operational and environmental variability

    -Regression and Model Selection -Clustering and Classification -Physics-Informed Machine Learning -Supervised Machine Learning Modeling -Unsupervised Machine Learning Modeling -System Identification and simulation; -Machine Learning Algorithm;

  • L6: Reinforcement Learning, Simulation, and Control

    -Aerial Vehicles Modeling and Control by Machine Learning -Unmanned Aerial Vehicle system using Reinforcement Learning Trajectory Generation and Control

  • L7: Modeling and Simulation of Flight Control System

    -Satellite Attitude Stabilization Platform Model Based on Reaction Wheel; -Flight control system of rocket engine levitating platform model;

週次計畫
週次主題
第 1 週

Introduction of Dynamical Systems Modeling and Simulation

2023-09-12(二)
第 2 週

Introduction of Dynamical Systems Modeling and Simulation -Modeling and Control of Dynamical Systems -Introduces a few Controlled Dynamical Systems 1. 光學物鏡致動器建模,模擬,與控制 2. 機器學習系統建模與模擬 2-1. 結合時變情緒軌跡界面之機器學習自動音樂情緒追蹤系統 2-2. 以機器學習演算之風機葉片損傷偵測建模與模擬 2-3. Reinforcement Learning 強化學習在無人飛行器之建模,模擬,與飛行控制 3. 基於反應輪的衛星姿態穩定平台系統建模,模擬,與控制 4. PID Neural Network建模,模擬,與溫度控制

2023-09-19(二)
第 3 週

Introduction of Dynamical Systems Modeling and Simulation -Introduces a few Controlled Dynamical Systems 1. 光學物鏡致動器建模,模擬,與控制 2. 機器學習系統建模與模擬 2-1. 結合時變情緒軌跡界面之機器學習自動音樂情緒追蹤系統 2-2. 以機器學習演算之風機葉片損傷偵測建模與模擬 2-3. Reinforcement Learning 強化學習在無人飛行器之建模,模擬,與飛行控制 3. 基於反應輪的衛星姿態穩定平台系統建模,模擬,與控制 4. PID Neural Network建模,模擬,與溫度控制

2023-09-26(二)
第 4 週

Time Domain Modeling 系統時域建模

2023-10-03(二)
第 5 週

假日

2023-10-10(二)
第 6 週

Frequency Domain Modeling 系統頻域建模

2023-10-17(二)
第 7 週

Neural Network Modeling, Simulation, and Control 神經網路建模與模擬

2023-10-24(二)
第 8 週

Neural Network Modeling, Simulation, and Control 神經網路建模與模擬

2023-10-31(二)
第 9 週

期中考

2023-11-07(二)
第 10 週

Machine Learning Modeling 機器學習建模與模擬 -Supervised Machine Learning Modeling 監督式機器學習建模,模擬,與應用實例

2023-11-14(二)
第 11 週

Unsupervised Machine Learning Modeling 無監督式機器學習建模,模擬,與應用實例

2023-11-21(二)
第 12 週

Reinforcement Learning Modeling, Simulation, and Control 強化學習建模,模擬,與控制

2023-11-28(二)
第 13 週

Reinforcement Learning Modeling, Simulation, and Control 強化學習建模,模擬,與控制 -基於強化學習軌跡生成的無人飛行器 全方位自主垂直棲息系統建模,模擬,與控制 Omni-Directional Autonomous Perching of Unmanned Aerial Vehicle using Reinforcement Learning Trajectory Generation, Modeling, and Simulation

2023-12-05(二)
第 14 週

Reinforcement Learning Modeling, Simulation, and Control 強化學習建模,模擬,與控制 -多軸組態無人飛行器之強化學習系統建模,模擬,與控制 Reinforcement Learning for Multi-Rotor Configuration UAV

2023-12-12(二)
第 15 週

Flight System Modeling, Simulation, and Control 飛行系統建模,模擬,與控制

2023-12-19(二)
第 16 週

Flight System Modeling, Simulation, and Control 飛行系統建模,模擬,與控制 學期考試

2023-12-26(二)
教科書

David L. Smith., ”Introduction to Dynamic Systems Modeling for Design”, Prentice Hall. Simon Haykin. "Neural Networks and Learning Machines", Pearson. StevenL. Brunton, J. Nathan Kutz, "Data-Driven Science and Engineering machine Learning, Dynamical Systems, and Control", 2nd edition, Cambridge

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