校際選修

115-1 選課時程

進行中

  • 初選第一階段 6/15/2026
  • 初選第二階段 6/22/2026
  • 校際選修 8/24/2026
  • 初選第三階段 8/31/2026
  • 開學後加退選 9/7/2026
  • 逾期加退選 9/21/2026
選課資源

系統建模與模擬

Systems Modeling & Simulation

學期
114-1
學分
3 學分
當期課號
536071
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
必修
上課時間表
週二
A
18:30–19:20
系統建模與模擬
EE210
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

本課程聚焦動態系統的建模、模擬、估測與最佳化,涵蓋以下核心內容: 1. 建模方法:基於物理機理與數據融合驅動的動態系統建模方法,包含時域/頻域參數化建模、機器學習與深度神經網路建模,以及其對應的數學函式解析與理論推導。 2. 系統分析:時間演化系統的數學描述、機電工程系統控制器設計,以及模型模擬與驗證。 3. 智能演算法:無模型強化學習、機器學習分類分群與回歸演算法之應用。 本課程透過數學建模與計算模擬技術,培養動態系統分析與優化之核心能力,強調理論推導與實務應用的整合。學生將掌握從物理現象抽象化至數學模型,再到電腦模擬的完整方法論,並學習機器學習於動態系統建模與模擬的進階應用技術。 課程大綱 (1) 時域/頻域/神經網路系統建模之基本觀念 ( 2) 工程或物理現象與系統模型數學函式之間的關係 (3) 機器學習(Machine Learning)動態建模、模擬與分類 (4) 強化學習(Reinforcement Learning)建模、模擬與控制 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。

評分方式

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

課程大綱
  • L1: Introduction to Dynamic System Modeling
  • L2: Time Domain Model of Systems
  • L3: Frequency Domain Model of Systems
  • L4: Neural Network Modeling, Simulation, and Control
  • L5: Machine Learning Modeling
  • L6: Reinforcement Learning, Simulation, and Control
  • L7: Modeling and Simulation of Flight Control System
週次計畫
週次主題
第 1 週Introduction of Dynamical Systems Modeling and Simulation
第 2 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 (a) 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 (b) 以機器學習演算之風機葉片損傷偵測建模與模擬 (c) 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. 溫度控制系統建模,模擬與PID Neural Network控制
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,案例簡介: (a) 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 (b) 以機器學習演算之風機葉片損傷偵測建模與模擬 (c) 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. 溫度控制系統建模,模擬與PID Neural Network控制
第 4 週Time Domain Modeling 系統時域建模與模擬 *Input/Output (Unit-pulse response) representation of System *Convolution Model of CTS and DTS *Differential Equation Model of CTS *Difference Equation representation of DTS *Least-Squares Error Modeling of DTS *State Space Modeling of Systems
第 5 週Frequency Domain Modeling 系統頻域建模與模擬
第 6 週Frequency Domain Modeling 系統頻域建模與模擬
第 7 週Neural Network Modeling and Simulation 神經網路系統建模與模擬
第 8 週Neural Network Modeling and Simulation 神經網路系統建模與模擬
第 9 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
第 10 週-Unsupervised Machine Learning Modeling 無監督式機器學習建模,模擬,與應用實例
第 11 週期中考
第 12 週Reinforcement Learning Modeling, Simulation, and Control 強化學習建模,模擬,與控制 >Markov Decision Processes ; >Dynamic Programming ; >Monte-Carlo method ; >Temporal Difference Method ; >Actor-Critic method ; >Policy Gradient Method; ...
第 13 週Reinforcement Learning Modeling, Simulation, and Control 強化學習建模,模擬,與控制-應用實例: 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
第 14 週Reinforcement Learning Modeling, Simulation, and Control 強化學習建模,模擬,與控制-應用實例: 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
第 15 週Flight System Modeling, Simulation, and Control 飛行系統建模,模擬,與控制
第 16 週學期考試
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

Office Hours
地點
EE448
聯絡方式
chengstone@nycu.edu.tw