알기 쉽게 풀어쓴 제어공학
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| Publication Date | 2024/10/31 |
| Pages/Weight/Size | 188*257*35mm |
| ISBN | 9791192932873 |
| Categories | 대학교재 > 공학계열 |
Description
제어공학은 전기전자뿐만 아니라 기계 및 화공 분야를 비롯한 다양한 분야에서 필수적으로 다루는 중요한 전공과목이다. 보통 대학 3학년 과정에 개설되는 제어공학은 제어시스템 해석에서 설계에 이르기까지 학습해야 할 내용이 방대하다. 더욱이 제어시스템의 해석과 설계에 대한 수학적인 기초가 선행되어야 하며, 특히 Laplace 변환과 선형대수학 그리고 복소함수 등에 대한 충분한 지식이 필요하기 때문에 많은 학생들이 어려워하는 교과목이다. 배우기 어려운 과목일수록 수업 시간에 배운 내용을 다시 교재를 읽어가면서 자신의 것으로 소화하는 과정이 필요하다. 이를 위해서는 무엇보다도 먼저 교재가 알기 쉽게 서술되어야 한다. 이러한 생각을 바탕으로 필자는 제어공학의 복잡한 내용을 그림과 도표를 활용하여 알기 쉽게 풀어서 서술함으로써 제어공학을 처음 배우는 학생들도 혼자서 쉽게 읽고 이해할 수 있도록 하였다. 이 책을 쓰면서 필자는 제어공학에서 꼭 알아야만 하는 필수적인 내용만을 엄 선하기 위하여 깊은 고민을 하였으며, 지나치게 복잡하고 어려운 내용은 과감히 생략하였다. 왜냐하면 지나치게 어려운 내용보다는 꼭 필요한 내용만을 개념 위주로 구성하여 학생들의 흥미를 유발하는 것이 오히려 학습에 효과적이기 때문이다.
Contents
CHAPTER 01 제어시스템의 개요
1.1 제어시스템의 개념
1.2 피드백 제어시스템
1.3 제어시스템의 분류
1.4 제어시스템의 해석과 설계
요약 및 복습
CHAPTER 02 제어공학의 기초 수학
2.1 Laplace 변환의 정의와 성질
2.2 Laplace 역변환과 부분분수 분해법
2.3 합성곱 이론
2.4 선형미분방정식의 해법
2.5 행렬식과 역행렬
2.6 고유값과 고유벡터
2.7 행렬의 대각화와 상사변환
2.8 복소수와 복소함수
2.9 복소함수의 맵핑
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 03 블록선도와 신호흐름선도
3.1 전달함수와 임펄스 응답
3.2 블록선도
3.3 신호흐름선도와 Mason의 이득공식
3.4 상태방정식
3.5 상태선도
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 04 물리적 시스템의 수학적 모델링
4.1 전기시스템의 모델링
4.2 병진운동 기계시스템의 모델링
4.3 회전운동 기계시스템의 모델링
4.4 전기기계시스템의 모델링
4.5 제어시스템 센서
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 05 상태공간 해석
5.1 상태방정식과 상태천이행렬
5.2 동적방정식과 전달함수
5.3 특성방정식과 고유값 문제
5.4 상사변환
5.5 전달함수의 분해
5.6 제어시스템의 가제어성
5.7 제어시스템의 가관측성
5.8 가제어성, 가관측성과 전달함수와의 관계
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 06 제어시스템의 안정도 해석
6.1 안정도의 정의
6.2 Routh-Hurwitz 안정도 판별법
6.3 Routh-Hurwitz 안정도 판별법: 특별한 경우
6.4 피드백 제어시스템의 안정성 설계
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 07 제어시스템의 시간영역 해석
7.1 제어시스템의 시간응답
7.2 단위계단응답과 설계 특성
7.3 정상상태오차
7.4 1차 시스템의 시간응답
7.5 2차 시스템의 시간응답
7.6 영점과 극점의 추가: 단위 피드백시스템
7.7 전달함수의 우세극점
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 08 근궤적 기법
8.1 근궤적의 개념
8.2 근궤적의 기본 성질
8.3 2차 피드백 제어시스템의 근궤적 작성
8.4 극점과 영점의 추가에 따른 근궤적의 변화
8.5 근궤적을 이용한 과도응답 개선
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 09 제어시스템의 주파수영역 해석
9.1 주파수응답의 개요
9.2 표준 2차 시스템의 주파수영역 사양
9.3 주파수응답과 시간응답의 관계
9.4 Bode 선도
9.5 Nyquist 안정도 판별법
9.6 극점과 영점 추가에 따른 Nyquist 선도의 변화
9.7 상대안정도 판별: Nyquist 선도
9.8 상대안정도 판별: Bode 선도
9.9 일정-M 궤적과 Nichols 도표
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 10 제어시스템의 설계
10.1 제어시스템의 설계사양
10.2 PD 제어기 설계
10.3 PI 제어기 설계
10.4 PID 제어기 설계
10.5 진상보상기 설계
10.6 지상보상기 설계
10.7 진상-지상보상기 설계
10.8 상태피드백을 이용한 극점배치 설계
10.9 적분제어를 이용한 상태피드백 제어
10.10 상태관측기를 이용한 상태피드백 제어
요약 및 복습
연습문제
부록
참고문헌
SI 단위계와 접두사
기본 함수의 Laplace 변환표
Laplace 변환의 성질
삼각함수의 기본 공식
연습문제 해답
1.1 제어시스템의 개념
1.2 피드백 제어시스템
1.3 제어시스템의 분류
1.4 제어시스템의 해석과 설계
요약 및 복습
CHAPTER 02 제어공학의 기초 수학
2.1 Laplace 변환의 정의와 성질
2.2 Laplace 역변환과 부분분수 분해법
2.3 합성곱 이론
2.4 선형미분방정식의 해법
2.5 행렬식과 역행렬
2.6 고유값과 고유벡터
2.7 행렬의 대각화와 상사변환
2.8 복소수와 복소함수
2.9 복소함수의 맵핑
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 03 블록선도와 신호흐름선도
3.1 전달함수와 임펄스 응답
3.2 블록선도
3.3 신호흐름선도와 Mason의 이득공식
3.4 상태방정식
3.5 상태선도
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 04 물리적 시스템의 수학적 모델링
4.1 전기시스템의 모델링
4.2 병진운동 기계시스템의 모델링
4.3 회전운동 기계시스템의 모델링
4.4 전기기계시스템의 모델링
4.5 제어시스템 센서
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 05 상태공간 해석
5.1 상태방정식과 상태천이행렬
5.2 동적방정식과 전달함수
5.3 특성방정식과 고유값 문제
5.4 상사변환
5.5 전달함수의 분해
5.6 제어시스템의 가제어성
5.7 제어시스템의 가관측성
5.8 가제어성, 가관측성과 전달함수와의 관계
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 06 제어시스템의 안정도 해석
6.1 안정도의 정의
6.2 Routh-Hurwitz 안정도 판별법
6.3 Routh-Hurwitz 안정도 판별법: 특별한 경우
6.4 피드백 제어시스템의 안정성 설계
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 07 제어시스템의 시간영역 해석
7.1 제어시스템의 시간응답
7.2 단위계단응답과 설계 특성
7.3 정상상태오차
7.4 1차 시스템의 시간응답
7.5 2차 시스템의 시간응답
7.6 영점과 극점의 추가: 단위 피드백시스템
7.7 전달함수의 우세극점
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 08 근궤적 기법
8.1 근궤적의 개념
8.2 근궤적의 기본 성질
8.3 2차 피드백 제어시스템의 근궤적 작성
8.4 극점과 영점의 추가에 따른 근궤적의 변화
8.5 근궤적을 이용한 과도응답 개선
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 09 제어시스템의 주파수영역 해석
9.1 주파수응답의 개요
9.2 표준 2차 시스템의 주파수영역 사양
9.3 주파수응답과 시간응답의 관계
9.4 Bode 선도
9.5 Nyquist 안정도 판별법
9.6 극점과 영점 추가에 따른 Nyquist 선도의 변화
9.7 상대안정도 판별: Nyquist 선도
9.8 상대안정도 판별: Bode 선도
9.9 일정-M 궤적과 Nichols 도표
요약 및 복습
연습문제
CHAPTER 10 제어시스템의 설계
10.1 제어시스템의 설계사양
10.2 PD 제어기 설계
10.3 PI 제어기 설계
10.4 PID 제어기 설계
10.5 진상보상기 설계
10.6 지상보상기 설계
10.7 진상-지상보상기 설계
10.8 상태피드백을 이용한 극점배치 설계
10.9 적분제어를 이용한 상태피드백 제어
10.10 상태관측기를 이용한 상태피드백 제어
요약 및 복습
연습문제
부록
참고문헌
SI 단위계와 접두사
기본 함수의 Laplace 변환표
Laplace 변환의 성질
삼각함수의 기본 공식
연습문제 해답