제어 시스템 공학
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책 소개
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저자가 오랫동안 학생들을 가르치면서 느낀 것은 학생들이 시간 영역과 주파수 영역에서의 방법들의 명확한 개념을 잡는 것에 대해서 어려움을 겪는다는 점이다. 따라서 그러한 점을 되도록 명확히 하기 위해서 1장에서 시간 영역과 주파수 영역의 개념에 대해서 설명하였고, 이후의 장에 대해서도 시간 영역의 방법과 주파수 영역의 방법에 관련된 장들을 구분하여 나누었다. 또한, 많은 제어 공학 서적들이 주파수 영역에서의 제어기 설계에 대해서 많은 지면을 할애하는 반면 상태 변수를 이용한 제어기 설계는 다소 적게 다루고 있지만, 이 책에서는 그 두 가지 방법에 대해서
가급적 균형 있게 다루려고 노력하였다. 물론 대학생 수준의 독자들을 위한 제어 공학 서적의 성격상 주파수 영역에서의 설계가 많이 포함되지만, 상태 변수를 이용한 제어기 설계도 기본적인 내용은 포함하려고 노력하였다.
공학 분야에서 컴퓨터 소프트웨어를 이용한 해석 및 설계의 과정은 중요하고 유용하다. 제어 공학 분야에 사용되는 컴퓨터 소프트웨어는 여러 가지가 있으며, The MathWorks, Inc.의 MATLAB은 가장 많이 사용되는 소프트웨어 중의 하나이다. 이러한 소프트웨어를 사용하여 복잡하고 시간이 많이 걸리는 계산은 컴퓨터에게 맡기고 엔지니어는 보다 창조적인 일에 시간을 쓰도록 해야 할 것이며, 학생들도 이러한 컴퓨터 소프트웨어에 익숙해지도록 해야 한다. 본 서적에서는 많은 예제에서 MATLAB을 이용한 풀이 방법을 포함하였다.
개정판에서 추가되거나 달라진 부분
- 수학 기초가 부족한 학생들을 위하여 기초 수학 내용을 포함한 장을 추가하였다. 별도의 수학책이 없어도 필요한 수학 내용의 복습이 가능하도록 기술하였다.
- 각 장의 도입부에 쉬운 예제를 이용하여 개념 설명을 시작하였다. 가급적 쉬운 예제를 이용하여 쉽게 설명을 시작한 후 일반적인 내용으로 진행되도록 하였다.
- 각 예제에서 필요한 MATLAB 내용들을 예제에 포함하였다. MATLAB을 별도로 공부하지 않아도 예제의 MATLAB 명령어들을 따라하면서 자연스럽게 MATLAB을 익힐 수 있도록 하였다.
작가정보
저자(글) 임동진
1975년 3월~1979년 2월 서울대학교 전기공학과(공학사)
1979년 3월~1981년 2월 서울대학교 전기공학과(공학석사)
1983년 9월~1988년 12월 미국 University of Iowa, Electrical and Computer Engineering(Ph.D.)
1988년 10월~1991년 2월 산업과학기술연구소 주임연구원
1991년 3월~현재 한양대학교 ERICA 전자공학부 교수
목차
- 이 책의 차례
Chapter 01 제어 시스템의 개념
1.1 제어 시스템
1.2 피드백 제어
1.3 시간 영역과 주파수 영역
Chapter 02 제어 시스템 공학의 기초 수학
2.1 복소수 및 복소 함수
2.1.1 복소수
2.1.2 복소 함수
2.2 미분 방정식
2.3 미분 방정식과 제어 시스템의 관계
2.4 라플라스 변환
2.4.1 라플라스 변환의 정의
2.4.2 라플라스 변환의 특징
2.4.3 역라플라스 변환
2.4.4 라플라스 변환을 이용한 미분 방정식의 해
2.4.5 라플라스 변환의 의미
2.5 행렬
2.5.1 행렬의 정의
2.5.2 행렬의 연산
2.5.3 행렬식
2.5.4 역행렬
2.5.5 연립 방정식과 특이 행렬
2.5.6 고윳값과 고유 벡터
연습문제
Chapter 03 제어 시스템의 모델링
3.1 미분 방정식을 이용한 동적 시스템 모델링
3.2 전달 함수
3.3 블록 선도
3.4 신호 흐름도
3.5 상태 변수 방정식
3.6 상태 변수를 이용한 동적 시스템 모델링
3.7 비선형 시스템의 선형화
연습문제
Chapter 04 제어 시스템의 성능
4.1 제어 시스템 성능 개요
4.2 제어 시스템의 과도 성능
4.3 과도 상태 응답
4.3.1 1차 시스템의 과도 상태 응답
4.3.2 2차 시스템의 과도 상태 응답
4.4 제어 시스템의 안정도
4.4.1 제어 시스템 안정도의 정의
4.4.2 Routh-Hurwitz의 방법
4.5 정상 상태 성능
4.5.1 단위 피드백 시스템의 정상 상태 오차
4.5.2 단위 피드백이 아닌 시스템의 정상 상태 오차
연습문제
Chapter 05 근 궤적 법
5.1 근 궤적 법의 개요
5.2 근 궤적의 특징 및 근 궤적을 그리는 방법
5.3 극점과 영점이 근 궤적에 미치는 영향
5.3.1 극점이 근 궤적에 미치는 영향
5.3.2 영점이 근 궤적에 미치는 영향
5,4 제어기와 근 궤적
5.4.1 PD 제어기와 근 궤적
5.4.2 진상 제어기와 근 궤적
5.4.3 PI 제어기, 지상 제어기와 근 궤적
연습문제
Chapter 06 주파수 응답을 이용한 해석 법
6.1 주파수 응답
6.1.1 주파수 응답의 정의
6.1.2 주파수 응답과 극점의 관계
6.2 보드 선도
6.3 나이퀴스트 안정도 판별법
6.4 안정도 여유
6.5 보드의 이득과 위상의 관계
6.6 폐루프 전달 함수의 주파수 응답
6.6.1 개루프 전달 함수와 폐루프 전달 함수의 관계
6.6.2 니콜스 선도
연습문제
Chapter 07 주파수 영역에서의 제어기 설계
7.1 PD 제어기의 설계
7.2 진상 제어기의 설계
7.3 PI 제어기의 설계
7.4 지상 제어기의 설계
7.5 PID 제어기와 진상-지상 제어기
연습문제
Chapter 08 상태 변수 방정식을 이용한 제어 시스템 해석
8.1 상태 변수 방정식과 전달 함수의 관계
8.2 상태 변수 방정식의 안정도
8.3 상태 변수 방정식과 시스템 응답
8.4 제어 가능성
8.5 관측 가능성
8.6 상태 변수의 변환
8.7 전달 함수와 제어/관측 가능성의 관계
연습문제
Chapter 09 상태 변수 방정식을 이용한 제어 시스템 설계
9.1 상태 변수 피드백 제어기
9.1.1 기준 입력이 0인 경우의 상태 변수 피드백 제어기
9.1.2 기준 입력이 0이 아닌 경우의 상태 변수 피드백 제어기
9.2 상태 변수 추정기
9.3 상태 변수 추정기 기반 제어기
9.3.1 기준 입력이 0인 경우의 상태 변수 추정기 기반 제어기
9.3.2 기준 입력이 0이 아닌 경우의 상태 변수 추정기 기반 제어기
9.4 적분형 상태 변수 피드백 제어기
연습문제
[부록 A] 라플라스 변환 표
[부록 B] 수학 공식
참고문헌
기본정보
ISBN | 9788970509846 | ||
---|---|---|---|
발행(출시)일자 | 2019년 08월 02일 (1쇄 2005년 02월 10일) | ||
쪽수 | 584쪽 | ||
크기 |
189 * 258
* 26
mm
/ 1161 g
|
||
총권수 | 1권 | ||
이 책의 개정정보 |
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