Siirry pääsisältöön
MyCourses MyCourses
  • Koulut
    Insinööritieteiden korkeakoulu (ENG) Kauppakorkeakoulu (BIZ) Kemian tekniikan korkeakoulu (CHEM) – Oppaita opiskelijalle (CHEM) – Raportinkirjoitusohje (CHEM) Perustieteiden korkeakoulu (SCI) Sähkötekniikan korkeakoulu (ELEC) Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulu (ARTS) Kielikeskus Avoin yliopisto Kirjasto Aalto-yliopiston pedagoginen koulutus UNI (tentit) Sandbox
  • CORONAVIRUS INFO
    Koronavirus - tietoa opiskelijalle Coronavirus - information for students Coronavirus - information för studerande Koronaviruksen vaikutus opiskeluun: kysymyksiä ja vastauksia Effects of the coronavirus on studies: questions and answers Coronaviruset och studierna: frågor och svar Corona help for teachers
  • Palvelulinkit
    MyCourses - Ohjeita opettajille - Varaa online aika digitaalisen opetuksen asiantuntijalta (opetttajille) - Opetuksen digitaaliset työvälineet - Opetuksen tietosuojaa opettajille - Ohjeita opiskelijoille - Työtila opinnäyteohjaukseen WebOodi Into-opiskelijaportaali Courses.aalto.fi Kirjasto- ja tietopalvelut - Tiedonhakijan oppaat - Imagoa / Avoin tiede ja kuvien käyttö Tietotekniikkapalvelut Kampuskartat - Etsi tiloja ja tarkista rakennusten aukioloajat Ruokalistat.net AYY Aalto-yliopiston ylioppilaskunta Aallon yhteisötori
  • ALLWELL?
    Opiskelutaidot Tukea opiskeluun Starting Point of Wellbeing AllWell?-opiskeluhyvinvointikyselystä
  •   ‎(fi)‎
      ‎(en)‎   ‎(fi)‎   ‎(sv)‎
  • Toggle Search menu
  • Käytät vierailijatunnusta (Kirjaudu)

close

MS-E2129 - Systeemien identifiointi, 15.09.2016-09.12.2016

  1. Etusivu
  2. Kurssit
  3. perustieteide...
  4. matematiikan ...
  5. ms-e2129 - sy...
  6. Osiot
  7. Luennot
Kurssiesite

Luennot

  • Luennot

    Luennot

    Luennot torstaisin klo 12:15-14:00 salissa M234. Ensimmäinen luento on 15.9.

    Luennoille osallistujien kannattaa tulostaa tältä sivulta löytyvät luentokalvot mukaan luennoille. Kalvoihin saattaa tulla kurssin kuluessa muutoksia ja lisäyksiä. Näistä ilmoitetaan kurssin uutisissa.

    Luennoilla tarkastellaan mallintamisen filosofiaa, differentiaali- ja differenssiyhtälömalleja, lineaaristen dynaamisten järjestelmien teoriaa, takaisinkytkettyä säätöä, fysikaalista mallintamista, erilaisia identifiointimenetelmiä, mallirakenteen valintaa sekä mallin validointia. Laskuharjoituksissa tutustutaan mm. erilaisiin simuloinnin ja identifioinnin ohjelmistojen käyttöön.

    Luentojen aihepiirejä ovat:

    1. Matemaattinen mallintaminen
      • Mallintamisen ja mallin määritelmät
      • Fysikaalinen mallintaminen ja identifiointi
      • Matemaattisen mallien jaottelu
    2. Systeemimallit
      • Input-output-kuvauksen ja tilayhtälömallin ero
      • Linearisointi, diskretointi
      • Siirtofunktio ja stabiilisuusominaisuudet
    3. Matemaattisesta mallintamisesta
      • Dynaamisen systeemin matemaattisen mallin konstruointiperiaatteita
    4. Lineaaristen järjestelmien teoriaa
      • Ohjattavuus, tarkkailtavuus, systeemiteoreettiset stabiilisuuskäsitteet
      • Tilatarkkailu, tilatarkkailija, tilaestimointi
      • Kalman-suodin
    5. Säätötekniikkaa
      • Takaisinkytketyn säädön periaate
      • PID-säädin
      • Tilatakaisinkytkentä
    6. Identifiointi I
      • Transienttianalyysi - impulssivaste, askelvaste
      • Korrelaatioanalyysi ja sen suorittaminen
    7. Identifiointi II
      • Taajuusvaste
      • Spektrin estimointi periodogrammin avulla
      • Fourier-analyysi, spektraalianalyysi
    8. Identifiointi III (Rakenteelliset/parametriset malli, estimointi)
      • Black box -malliluokat
      • Parametrien estimointi ennustevirhemenetelmillä
      • Vaatimukset herätteelle, rakenteellinen identifioituvuus
    9. Identifiointi kokonaisuutena I
      • Mallinrakennuksen vaiheet
      • Identifiointikokeen suunnittelu
      • Mallirakenteen valintatekniikat
    10. Identifiointi kokonaisuutena II
      • Mallin validointikysymykset
      • Parametriestimaatin ominaisuudet
      • Sisäänmeno-ulostulo -käyttäytyminen
      • Ennustaminen, residuaalianalyysi

    Allaolevassa kuvassa on hahmoteltu aihepiirien etenemistä ja keskinäisiä suhteita sekä kunkin aihealueen kannalta relevantteja tietokoneohjelmia.

    Kaavio
    • Kalvot 1 kokonaisuudessaan: Mallin, systeemin ja dynaamisen systeemin käsitteet. Fysikaalisen mallintamisen ja identifioinnin suhde. Matemaattisten mallien jaottelu ja konstruoinnin vaiheet. Kalvot 2: Systeemimallin muuttujat, tilan käsite.
      Kirja: s. 13-32.
      • Luento 1Luento 1
        • Kalvot 1 Johdantoa matemaattiseen mallinnukseen.pdfKalvot 1 Johdantoa matemaattiseen mallinnukseen.pdf72.9Kt
        • Kalvot 2 Systeemimallit.pdfKalvot 2 Systeemimallit.pdf118.6Kt
    • Kalvot 2: Jatkuva-aikaisen dynaamisen systeemin input-output -kuvaus ja tilaesitys. Siirtofunktion muodostaminen Laplace-muuntamalla, taajustaso. Tasapainopiste ja sen stabiilisuus. Lineaarisen järjestelmän stabiilisuus aikatasossa ja taajustasossa. Epälineaarisen järjestelmän linearisointi.
      Kirja: s. 33-53, 341-342, 347-349.
      • Luento 2Luento 2
    • Kalvot 2: Diskreettiaikaisen dynaamisen systeemin input-output -kuvaus ja tilaesitys. Siirtofunktion muodostaminen z-muuntamalla, taajustaso. Diskreettiaikaisen järjestelmän stabiilisuus aikatasossa ja taajustasossa. Kalvot 3.1: Jatkuva-aikaisen tilaesityksen diskretointi. Kalvot 3: Stationaarisen stokastisen prosessin ominaisuudet. Kalvot 3.2: Deterministisen jatkuva-aikaisen ja diskreettiaikaisen signaalin spektri. Stationaarisen stokastisen prosessin spektri. Stationaaristen stokastisten prosessien ristispektri. Determinististen signaalien ristispektri.
      Kirja: s. 62-68, 71-77, 343-345, 349, 351-356 (vain spektrien määritelmät).
      • Luento 3Luento 3
        • Kalvot 3 Signaalimallit.pdfKalvot 3 Signaalimallit.pdf108.4Kt
        • Kalvot 3.1 Tilaesityksen diskretoinnista.pdfKalvot 3.1 Tilaesityksen diskretoinnista.pdf75.2Kt
        • Kalvot 3.2 Spektrien määritelmat.pdfKalvot 3.2 Spektrien määritelmat.pdf46.3Kt
    • Kalvot 3: Siirtofunktion muodostaminen Fourier-muuntamalla, taajusvaste/taajuusfunktio. Jatkuva-aikaisen ja diskreettiaikaisen järjestelmän vaikutus spektriin. Idea siirtofunktion estimoinnista spektraalihajotelman avulla. Idea siirtofunktion estimoinnista järjestelmän ohjauksen, häiriön ja ulostulon spektrien yhdistävän relaation avulla. Kalvot 4 kokonaisuudessaan: Dynaamisen systeemin fysikaalinen mallinnusprosessi - ongelman strukturointi, perusyhtälöiden muotoilu (tase- ja konstitutiiviset yhtälöt) ja tilaesityksen muodostaminen. Tilaesityksen yksinkertaistaminen. Idea fysikaalisten analogioiden hyödyntämismahdollisuuksista fysikaalisessa mallintamisessa.
      Kirja: s. 68-71, 83-105, 107-121 (vain ymmärrys analogioista - kaavoja ei tarvitse osata).
      • Luento 4Luento 4
        • Kalvot 4 Fysikaalinen mallintaminen.pdfKalvot 4 Fysikaalinen mallintaminen.pdf133.6Kt
    • Kalvot 5 kokonaisuudessaan: Systeemin ohjattavuus, saavutettaavuus, tarkkailtavuus ja havaittavuus. Saavutettavuuden ja tarkkailtavuuden testaaminen. Saavutettavuuden ja tarkkailtavuuden tulkinta diskreettiaikaiselle systeemille. Sisäänmeno-ulostulo-stabiilisuus ja sen suhde asymptoottiseen stabiilisuuteen. Tilaestimointi ja tilaestimaattori. Kalman-suodin käsitetasolla.
      Kirja: -.
      • Luento 5Luento 5
        • Kalvot 5 Lineaaristen järjestelmien teoriaa.pdfKalvot 5 Lineaaristen järjestelmien teoriaa.pdf134.9Kt
    • Kalvot 6 kokonaisuudessaan: Takaisinkytketty/suljetun silmukan systeemi ja sen siirtofunktio. PID-säädin ja sen osien toiminnallinen merkitys. PID-säätimen taajustasoesitys ja sen yhdistäminen suljetun silmukan siirtofunktioon - säätimen parametrien vaikutus siirtofunktion napoihin, i.e., takaisinkytketyn järjestelmän stabiilisuuteen. Juuriura ja sen hyödyntäminen PID-säätimen parametrien valinnassa. Diskreettiaikainen PID-säädin - pitopiiri ja näytteenotto. Näytteenoton vaikutus säätimen toimintaan. Nyquist-taajuus ja näytteenottovälin valinta. Tilatakaisinkytkentä - vahvistuskertoimen K valinta tarkastelemmalla suljetun silmukan systeemimatriisin ominaisarvoja ja toisaalta ymmärrys siitä, miten K ratkaistaan lineaaris-neliöllisen optimisäätötehtävän avulla. Tilatakaisinkytkentä, kun referenssisignaali on nollasta poikkeava.
      Kirja: -.
      • Luento 6Luento 6
        • Kalvot 6.pdfKalvot 6.pdf107Kt
        • Laskostuminenstabiilisuus.pdfLaskostuminenstabiilisuus.pdf1004.4Kt
    • Kalvot 7 kokonaisuudessaan: Lineaaristen mallien superpositioperiaate. Diskreettiaikaisen lineaarisen systeemin input-output -kuvaus ilmaistuna impulssivasteen avulla. Impulssivasteen yhteys pulssinsiirtofunktioon. Askelvasteen yhteys impulssivasteeseen. Jatkuva-aikaisen lineaarisen systeemin input-output -kuvaus ilmaistuna impulssivasteen avulla ja impulssivasteen yhteys siirtofunktioon. Transienttianalyysi - 1. ja 2. kertaluvun systeemien askelvasteiden kvalitatiivinen käyttäytytyminen. Impulssivasteen estimointi input-output -kuvauksen avulla. Impulssivasteen estimointi korrelaatioanalyysin avulla - Wiener-Hopfin yhtälön johto, kovarianssifunktioiden estimointi ja valkaisusuodatus.
      Kirja: s. 189-199.
      • Luento 7Luento 7
        • Kalvot 7 Identifiointi transientti- ja korrelaatioanalyysi.pdfKalvot 7 Identifiointi transientti- ja korrelaatioanalyysi.pdf122.7Kt
    • Kalvot 8 kokonaisuudessaan: Taajuusvaste ja sen yhteys siirtofunktioon. Boden diagrammi. Taajuusanalyysi - toteutus ja ominaispiirteet. Fourier-analyysi - empiirinen siirtofunktioestimaatti, sen määrääminen sisäänmenon ja ulostulon Fourier-muunnosten avulla ja tarkkuus. Kohinaisen systeemin taajuusvasteen määrääminen spektraalianalyysin avulla. Periodogrammi ja sen tasoittaminen keskiarvottamalla ja ikkunoimalla.
      Kirja: s. 199-222, 68-69.
      • Luento 8Luento 8
        • Kalvot 8 Identifiointi taajus-, Fourier- ja spektraalianalyysi.pdfKalvot 8 Identifiointi taajus-, Fourier- ja spektraalianalyysi.pdf173.8Kt
    • Kalvot 9: Rakenteellisen ja black-box -mallin ero. Rakenteellisen mallin parametrien estimointi. Box-Jenkins, output-error, ARMAX ja ARX -mallit - mallien rakenteet, parametrit, erityispiirteet ja keskinäiset erot. Mallien antamat ennusteet. Parametrien estimointi ennustevirhemenetelmällä. ARX-mallin parametrien estimointi PNS-menetelmällä - ymmärrys käsitteistä parametrin (i.e., estimaattorin) harhaisuus, tarkentuvuus ja tehokkuus sekä ymmärrys siitä, miksei PNS-menetelmää voida käyttää muiden malliluokkien yhteydessä. Mallin robustisuus estimointidatan suhteen - parametrien varianssin ja harhan vaikutus. Ennustevirhemenetelmän konvergenssiominaisuudet. Ennustevirhemenetelmän konvergenssi taajuustasossa - herätteen spektrin vaikutus taajuusvasteen estimaatin tarkkuuteen.
      Kirja: s. 227-247, 253-254.
      • Luento 9Luento 9
        • Kalvot 9 Identifiointi rakenteelliset ja black-box-mallit.pdfKalvot 9 Identifiointi rakenteelliset ja black-box-mallit.pdf162.4Kt
    • Kalvot 9: Ennustevirhemenetelmällä estimoitujen parametrien varianssi ja luottamusväli. Taajuusvasteen estimaatin varianssi. Systeemin rakenteellinen identifioituvuus ja mallin deterministinen identifioituvuus. Parametriestimoinnin ongelmalähteet. Kalvot 10: Identifiointikokeen suunnittelu - näytteenottovälin ja sisäänmenon valinta, PRBS. Signaalin jatkuvati herättävyys ja sen yhteys diskreettiaikaisen systeemin siirtofunktion parametrien estimoinnin onnistumiseen. Jatkuvasti herrättävyyden määritelmä taajus- ja aikatasossa. Aikatasomääritelmän yhteys korrelaatioanalyysiin ja Wiener-Hopfin yhtälöön.
      Kirja: s. 247-253, 262-264, 268-269.
      • Luento 10Luento 10
        • Kalvot 10 Identifiointiprosessi identifiointikokeen suunnittelu ja mittaustulosten esikäsittely.pdfKalvot 10 Identifiointiprosessi identifiointikokeen suunnittelu ja mittaustulosten esikäsittely.pdf113.8Kt
    • Kalvot 10: Suljetun silmukan systeemin identifiointiin liittyvät ongelmat - ulkoisen referenssisignaalin hyödyntäminen em. systeemin identifioinnissa. Datan esikäsittely - keskiarvotus, trendien poistaminen, esisuodatus, estimointi- vs. validointidata, outlierit. Estimoinnin tarkkuus vs. esisuodatus. Kalvot 11 kokonaisuudessaan: Mallirakenteen valinnan periaatteet. Mallirakenteiden vertaaminen F-testillä ja informaatiokriteerien avulla. Mallin kertaluvun arviointi datasta Hankel-matriisin ja tulomomenttimatriisin avulla.
      Kirja: s. 259-264, 265-274, 274-282.
      • Luento 10 ja 11Luento 10 ja 11
        • Kalvot 11 Identifiointiprosessi mallirakenteen valinta.pdfKalvot 11 Identifiointiprosessi mallirakenteen valinta.pdf89.7Kt
    • Kalvot 12 kokonaisuudessaan: Mallin validointiin liittyvät periaatteet - parametriestimaattien ominaisuudet, sisäänmeno-ulostulokäyttäytyminen, simulointi ja ennustaminen. Residuaalien valkoisuus ja sen testaaminen. Kalvot 13 kokonaisuudessaan: Yleisiä ajatuksia ja näkökulmia matemaattisesta mallintamisesta.
      Kirja: s. 283-290, 333-338.
      • Luento 11Luento 11
        • Kalvot 12 Identifiointiprosessi mallin validointi.pdfKalvot 12 Identifiointiprosessi mallin validointi.pdf100.3Kt
        • Kalvot 13 Näkökulmia mallintamiseen, kurssin yhteenveto ja tenttivaatimukset.pdfKalvot 13 Näkökulmia mallintamiseen, kurssin yhteenveto ja tenttivaatimukset.pdf18.1Kt

Edellinen osio

◄Kurssiesite

Seuraava osio

Harjoitustyöt►
Ohita
Tulevat tapahtumat
Ladataan Ei tulevia tapahtumia
Siirry kalenteriin...
  • MS-E2129 - Systeemien identifiointi, 15.09.2016-09.12.2016
  • Osiot
  • Kurssin etusivu
  • Kurssiesite
  • Luennot
  • Harjoitustyöt
  • Yleistä identifioinnista
  • Muu materiaali
  • Tulokset
  • Etusivu

Aalto logo

Tuki / Support
  • MyCourses help
  • mycourses(at)aalto.fi
Palvelusta
  • MyCourses rekisteriseloste
  • Tietosuojailmoitus
  • Palvelukuvaus
  • Saavutettavuusseloste
About service
  • MyCourses protection of privacy
  • Privacy notice
  • Service description
  • Accessibility summary
Service
  • MyCourses registerbeskrivining
  • Dataskyddsmeddelande
  • Beskrivining av tjänsten
  • Sammanfattning av tillgängligheten

Käytät vierailijatunnusta (Kirjaudu)
  • Koulut
    • Insinööritieteiden korkeakoulu (ENG)
    • Kauppakorkeakoulu (BIZ)
    • Kemian tekniikan korkeakoulu (CHEM)
    • – Oppaita opiskelijalle (CHEM)
    • – Raportinkirjoitusohje (CHEM)
    • Perustieteiden korkeakoulu (SCI)
    • Sähkötekniikan korkeakoulu (ELEC)
    • Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulu (ARTS)
    • Kielikeskus
    • Avoin yliopisto
    • Kirjasto
    • Aalto-yliopiston pedagoginen koulutus
    • UNI (tentit)
    • Sandbox
  • CORONAVIRUS INFO
    • Koronavirus - tietoa opiskelijalle
    • Coronavirus - information for students
    • Coronavirus - information för studerande
    • Koronaviruksen vaikutus opiskeluun: kysymyksiä ja vastauksia
    • Effects of the coronavirus on studies: questions and answers
    • Coronaviruset och studierna: frågor och svar
    • Corona help for teachers
  • Palvelulinkit
    • MyCourses
    • - Ohjeita opettajille
    • - Varaa online aika digitaalisen opetuksen asiantuntijalta (opetttajille)
    • - Opetuksen digitaaliset työvälineet
    • - Opetuksen tietosuojaa opettajille
    • - Ohjeita opiskelijoille
    • - Työtila opinnäyteohjaukseen
    • WebOodi
    • Into-opiskelijaportaali
    • Courses.aalto.fi
    • Kirjasto- ja tietopalvelut
    • - Tiedonhakijan oppaat
    • - Imagoa / Avoin tiede ja kuvien käyttö
    • Tietotekniikkapalvelut
    • Kampuskartat
    • - Etsi tiloja ja tarkista rakennusten aukioloajat
    • Ruokalistat.net
    • AYY Aalto-yliopiston ylioppilaskunta
    • Aallon yhteisötori
  • ALLWELL?
    • Opiskelutaidot
    • Tukea opiskeluun
    • Starting Point of Wellbeing
    • AllWell?-opiskeluhyvinvointikyselystä
  •   ‎(fi)‎
    •   ‎(en)‎
    •   ‎(fi)‎
    •   ‎(sv)‎