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실감나게 배우는 제어공학 - IT CookBook 340
- 한수희, 이영삼, 권보규 외 저
- 한빛아카데미
- 2014년 01월 01일
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ISBN: 9788998756710
620쪽
188 x 257 (㎜)
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- 판매지수 : 1,206
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책 소개
출판사 리뷰
도서 장점(마케팅 포인트)
① 제어 분야의 입문 단계 학습에 필요한 주요 이론을 배울 수 있다.
② 책에서는 기본 수학부터 시스템의 모델링 및 분석, 제어기 설계까지 다루고,
제어기 구현에 대한? 자료는 온라인에서 제공한다.
③ 단순히 수식을 나열하기보다는 물리적인 의미를 파악할 수 있도록 개념 이해에 중점을 두었다.
④ 명확하고 직관적인 개념 이해를 위해 실제 사례, 삽화, 그림 등을 풍부하게 담았다.
⑤ 부록에는 장별 부가내용이 정리되어 있어, 심도 있는 학습을 할 수 있다.
⑥ 매 장이 끝날 때마다 두 종류...
도서 장점(마케팅 포인트)
① 제어 분야의 입문 단계 학습에 필요한 주요 이론을 배울 수 있다.
② 책에서는 기본 수학부터 시스템의 모델링 및 분석, 제어기 설계까지 다루고,
제어기 구현에 대한 자료는 온라인에서 제공한다.
③ 단순히 수식을 나열하기보다는 물리적인 의미를 파악할 수 있도록 개념 이해에 중점을 두었다.
④ 명확하고 직관적인 개념 이해를 위해 실제 사례, 삽화, 그림 등을 풍부하게 담았다.
⑤ 부록에는 장별 부가내용이 정리되어 있어, 심도 있는 학습을 할 수 있다.
⑥ 매 장이 끝날 때마다 두 종류의 문제를 제공한다.
-. 각종 기사 시험에 대비할 수 있는 객관식 유형의 문제
-. 본문의 이해를 높이기 위한 주관식 문제
도서 특징
옛 지식이 아닌 ‘현대 지식’으로
제어공학을 실감나게 배울 수 있다!
【누구를 위한 책인가】
이 책은 전기/전자/제어/정보통신/기계/메카트로닉스 관련 학과 학생을 대상으로 한다. 제어 분야의
입문 단계 학습에 필요한 주요 이론들을 배울 수 있다. 기본 수학부터 시스템의 모델링 및 분석, 제어기 설계 순으로 설명하되, 단순히 수식을 나열하기보다는 물리적인 의미를 파악할 수 있도록 개념 이해에 중점을 두었다. 특히 명확하고 직관적인 개념 이해를 위해서 실제 사례, 삽화, 그림 등을 풍부하게 담았다. 관습처럼 가르치는 옛 지식이 아니라 학생들이 현장감과 창의력을 기를 수 있는 실용적인 ‘현대 지식’을 갖출 수 있게 하였다.
부/장별 내용 요약
? 기본(1장~2장)
? 제어 분야 입문자를 위한 서론
? 선형 상미분방정식의 풀이
? 라플라스 변환에 대한 정의, 성질 및 응용
? 전달함수를 이용한 시스템의 입출력 관계 표현
? 상태방정식을 이용한 시스템의 입출력 및 상태 관계 표현
? 모델링 및 분석(3장~4장)
? 시스템의 모델링에 대한 몇 가지 예
? 전달함수, 상태방정식, 블록선도 사이의 관계
? 비선형 시스템의 선형화
? 제어 목표 : 안정성, (명령추종) 성능, 견실성
? Routh-Hurwitz 안정성 판별법
? 설계(5장~8장)
? 과도응답과 정상상태 응답에 대한 성능지표
? 과도응답 개선을 위한 극점 배치 설계
? 정상상태 응답과 시스템 형과의 관계
? 근궤적 작성과 PID 제어기 설계
? 주파수 영역 해석 : 나이키스트 선도, 보데 선도, 니콜스 선도
? 주파수 영역 설계 : 앞섬 및 뒤짐 보상기
? 상태 공간 해석 : 상태 공간 모델의 안정성 판별
? 상태 공간 설계 : 상태 피드백 제어기, 상태 관측기
저자 소개
- 구분 : 저서
- 국적 : 대한민국
- 분류 : 과학/공학 저자
- 인기지수 : 76
서울대학교 전기공학과에서 학사, 석사를, 미국 브라운 대학교에서 박사 과정을 1975년에 마쳤다. 1977년부터 2008년까지 서울대학교에서 근무하였으며, 2010년부터는 대구경북과학기술원에서 석좌교수로 부임하여 현재까지 재직 중이다. 근래에 사이버 물리 시스템, 시간 지연 시스템, 이동 구간 제어 분야에 많은 관심을 두고 있다.
- 구분 : 저서
- 국적 : 대한민국
- 분류 : 과학/공학 저자
- 인기지수 : 76
서울대학교 전기공학과에서 학사, 석사, 박사학위를 1985년에 취득한 후, 1988년부터 인하대학교에 부임하여 현재까지 재직 중이다. 제어공학, 회로이론 등을 주로 강의하고 있다. 근래에는 시스템 식별, 추정 분야에 많은 관심을 두고 있다.
- 구분 : 저서
- 국적 : 대한민국
- 분류 : 과학/공학 저자
- 인기지수 : 76
인하대학교 전자공학과에서 학사를, 서울대학교 전기공학부에서 석사, 박사학위를 2008년에 취득한 후, 삼성중공업에서 근무하였다. 2010년부터 강원대학교에 부임하여 현재까지 재직 중이다. 제어공학, 로봇공학 등을 주로 강의하고 있다. 근래에는 필터링, 추정 분야에 많은 관심을 두고 있다.
- 구분 : 저서
- 국적 : 대한민국
- 분류 : 과학/공학 저자
- 인기지수 : 76
서울대학교 전기공학부에서 학사, 석사, 박사학위를 2003년에 취득한 후, 미국 스탠퍼드 대학교에서 박사후 과정 및 서울대학교 기계항공공학부의 BK 교수로 근무하였다. 2009년부터 건국대학교에 부임하여 현재까지 재직 중이다. 제어공학, 로봇공학 등을 주로 강의하고 있다. 근래에는 에너지 시스템, 전기 자동차, 로봇 SW 분야에 많은 관심을 두고 있다.
- 구분 : 저서
- 국적 : 대한민국
- 분류 : 과학/공학 저자
- 인기지수 : 76
인하대학교 전기공학과에서 학사, 석사학위를 취득한 후, 서울대학교 전기공학부에서 박사 과정을 2003년에 마쳤다. 삼성전자 디지털 미디어 연구소에 근무하기도 했으며, 2004년부터 인하대학교에 부임하여 현재까지 재직 중이다. 제어시스템 설계, 디지털 시스템 등을 주로 강의하고 있다. 근래에는 재활 로봇 분야에 많은 관심을 두고 있다.
목차
목차
Chapter 01 서론
개요 ? 15
1.1｜개념적 제어 ? 17
1.1.1 제어공학이란? ? 17
1.1.2 제어시스템 모델 ? 21
1.2｜수리적 제어 ? 25
1.2.1 개로 제어의 경우 ? 26
1.2.2 폐로 제어의 경우 ? 29
1.2.3 개로/폐로 제어기 비교 ? 30
1.3｜피드백 제어시스템의 실례 ? 32
1.3.1 증기기관의 제어시스템 ? 32
1.3.2 전동기의 고성능 제어시스템 ? 37
1.3.3 우리나라 최초의 자동화 시스템 ? 39
1.3.4 서비스 로봇과 관측기 기반 제어시스템 ? 42
1.3.5 햅틱 기술을 활용한 정보교환 시스템 ? 44
1.3.6 전력 시스템의 주파수 제어시스템 ? 46
1.3.7 통신에서의 전력 제어시스템 ? 48
1.3.8 경제학 및 생태계의 피드백 ? 50
1.3.9 양성 피드백 ? 53
1.3.10 위상 고정 루프 전자회로 ? 54
1.4｜제어시스템의 설계 과정 ? 58
: : 핵심요약 ? 60
: : 연습문제 ? 61
Chapter 02 기본 수학
개요 ? 71
2.1｜미분방정식 ? 76
2.1.1 수열의 점화식 ? 76
2.1.2 간단한 미분방정식 ? 77
2.1.3 미분방정식의 전략적 해법 ? 82
2.1.4 비제차 미분방정식 ? 83
2.2｜라플라스 변환 ? 90
2.2.1 라플라스 변환의 정의 ? 91
2.2.2 라플라스 변환의 성질 ? 93
2.2.3 라플라스 변환의 예 ? 101
2.2.4 라플라스 역변환 ? 105
2.2.5 선형 상미분방정식의 해법 ? 114
2.3｜전달함수 ? 118
2.3.1 극점과 영점 ? 121
2.3.2 극점이 시스템에 미치는 영향 ? 122
2.3.3 영점이 시스템에 미치는 영향 ? 124
2.4｜상태방정식 ? 129
: : 핵심요약 ? 133
: : 연습문제 ? 135
Chapter 03 모델링
개요 ? 149
3.1｜시스템의 모델링 ? 151
3.1.1 동적 시스템 ? 152
3.1.2 직류 및 교류 전동기 ? 158
3.1.3 전력 시스템 ? 173
3.1.4 확산과 파동 ? 182
3.1.5 진자 시스템 ? 188
3.1.6 마스터-슬레이브 시스템 ? 198
3.2｜임펄스 응답과 전달함수 ? 203
3.3｜블록선도와 신호 흐름도 ? 207
3.3.1 블록선도 ? 207
3.3.2 신호 흐름도 ? 211
3.4｜상태방정식과 전달함수의 블록선도 표시 ? 220
3.5｜비선형 시스템의 선형화 ? 229
: : 핵심요약 ? 234
: : 연습문제 ? 238
Chapter 04 제어 목표
개요 ? 255
4.1｜기본 제어 목표 : 안정성과 성능 ? 259
4.2｜주요 제어 목표 : 안정성 ? 262
4.2.1 안정성이란? ? 262
4.2.2 전달함수에서의 안정성 판별 ? 263
4.2.3 상태방정식에서의 안정성 판별 ? 268
4.3｜Routh-Hurwitz 안정성 판별법 ? 271
4.4｜피드백 시스템의 안정성과 성능 ? 277
4.4.1 단위 피드백 시스템의 제어 목표 ? 277
4.4.2 시간 응답과 시간 영역에서의 성능지표 ? 279
4.4.3 주파수 응답과 주파수 영역에서의 성능지표 ? 282
: : 핵심요약 ? 296
: : 연습문제 ? 297
Chapter 05 시간 영역 해석 및 설계
개요 ? 311
5.1｜시간 응답과 성능지표 ? 313
5.2｜1차 및 2차 시스템의 과도응답 ? 316
5.2.1 1차 시스템의 과도응답 ? 316
5.2.2 2차 시스템의 과도응답 ? 321
5.3｜과도응답 개선을 위한 극점 배치 설계 ? 336
5.4｜정상상태 응답과 시스템 형 ? 341
: : 핵심요약 ? 346
: : 연습문제 ? 348
Chapter 06 근궤적 및 PID 제어기 설계
개요 ? 355
6.1｜근궤적의 기본 성질과 작성법 ? 357
6.1.1 근궤적이란? ? 358
6.1.2 근궤적의 기본 성질 ? 365
6.1.3 근궤적의 활용법 ? 374
6.2｜근궤적을 이용한 P 제어기 설계 ? 383
6.3｜정상상태 응답 개선을 위한 PI 제어기 설계 ? 387
6.4｜과도응답 개선을 위한 PD 제어기 설계 ? 390
6.5｜PID 제어기 설계 ? 393
6.5.1 PID 계수 동조법 ? 397
6.5.2 적분 누적 방지법 ? 401
6.5.3 변형된 형태의 PID 제어 ? 404
: : 핵심요약 ? 409
: : 연습문제 ? 412
Chapter 07 주파수 영역 해석 및 설계
개요 ? 419
7.1｜주파수 응답과 성능지표 ? 422
7.1.1 주파수 응답 ? 422
7.1.2 주파수 영역에서의 성능지표 ? 430
7.1.3 1, 2차 시스템의 주파수 응답과 시간 응답과의 관계 ? 433
7.1.4 견실 안정성을 위한 안정성 여유 ? 436
7.2｜나이키스트 선도 ? 441
7.2.1 나이키스트 선도 작성법 ? 441
7.2.2 나이키스트 안정성 판별법 ? 446
7.3｜보데 선도 ? 460
7.3.1 보데 선도 작성법 ? 460
7.3.2 보데 선도의 활용 ? 467
7.4｜니콜스 선도 ? 469
7.4.1 니콜스 선도 작성법 ? 470
7.4.2 니콜스 선도의 활용 ? 473
7.5｜앞섬 및 뒤짐 보상기 설계 ? 476
7.5.1 앞섬 보상기의 설계 ? 478
7.5.2 뒤짐 보상기의 설계 ? 483
7.5.3 앞섬 및 뒤짐 보상기의 설계 ? 487
: : 핵심요약 ? 494
: : 연습문제 ? 496
Chapter 08 상태 공간 해석 및 설계
개요 ? 509
8.1｜상태 공간 모델의 시간 응답 ? 511
8.2｜상태 공간 모델의 안정성 ? 516
8.3｜상태 피드백 제어기 설계 ? 519
8.3.1 극점 배치 제어 ? 519
8.3.2 제어 가능성 ? 522
8.3.3 제어 이득 계산 ? 528
8.4｜상태 관측기 설계 ? 531
8.4.1 상태 관측기 ? 532
8.4.2 관측 가능성 ? 535
8.4.3 상태 관측기 이득 계산 ? 538
8.4.4 축소 차수 상태 관측기 ? 540
8.4.5 출력 피드백 제어기 ? 544
8.5｜최적 제어기와 최적 관측기 설계 ? 551
8.5.1 최적 제어기 설계 ? 551
8.5.2 최적 관측기 설계 ? 554
8.5.3 최적 출력 피드백 제어기 설계 ? 557
8.6｜명령 추종기 ? 561
: : 핵심요약 ? 564
: : 연습문제 ? 566
Appendix A｜장별 부가내용 ? 575
Appendix B｜참고 문헌 ? 615
찾아보기 ? 618
Chapter 01 서론
개요 ? 15
1.1｜개념적 제어 ? 17
1.1.1 제어공학이란? ? 17
1.1.2 제어시스템 모델 ? 21
1.2｜수리적 제어 ? 25
1.2.1 개로 제어의 경우 ? 26
1.2.2 폐로 제어의 경우 ? 29
1.2.3 개로/폐로 제어기 비교 ? 30
1.3｜피드백 제어시스템의 실례 ? 32
1.3.1 증기기관의 제어시스템 ? 32
1.3.2 전동기의 고성능 제어시스템 ? 37
1.3.3 우리나라 최초의 자동화 시스템 ? 39
1.3.4 서비스 로봇과 관측기 기반 제어시스템 ? 42
1.3.5 햅틱 기술을 활용한 정보교환 시스템 ? 44
1.3.6 전력 시스템의 주파수 제어시스템 ? 46
1.3.7 통신에서의 전력 제어시스템 ? 48
1.3.8 경제학 및 생태계의 피드백 ? 50
1.3.9 양성 피드백 ? 53
1.3.10 위상 고정 루프 전자회로 ? 54
1.4｜제어시스템의 설계 과정 ? 58
: : 핵심요약 ? 60
: : 연습문제 ? 61
Chapter 02 기본 수학
개요 ? 71
2.1｜미분방정식 ? 76
2.1.1 수열의 점화식 ? 76
2.1.2 간단한 미분방정식 ? 77
2.1.3 미분방정식의 전략적 해법 ? 82
2.1.4 비제차 미분방정식 ? 83
2.2｜라플라스 변환 ? 90
2.2.1 라플라스 변환의 정의 ? 91
2.2.2 라플라스 변환의 성질 ? 93
2.2.3 라플라스 변환의 예 ? 101
2.2.4 라플라스 역변환 ? 105
2.2.5 선형 상미분방정식의 해법 ? 114
2.3｜전달함수 ? 118
2.3.1 극점과 영점 ? 121
2.3.2 극점이 시스템에 미치는 영향 ? 122
2.3.3 영점이 시스템에 미치는 영향 ? 124
2.4｜상태방정식 ? 129
: : 핵심요약 ? 133
: : 연습문제 ? 135
Chapter 03 모델링
개요 ? 149
3.1｜시스템의 모델링 ? 151
3.1.1 동적 시스템 ? 152
3.1.2 직류 및 교류 전동기 ? 158
3.1.3 전력 시스템 ? 173
3.1.4 확산과 파동 ? 182
3.1.5 진자 시스템 ? 188
3.1.6 마스터-슬레이브 시스템 ? 198
3.2｜임펄스 응답과 전달함수 ? 203
3.3｜블록선도와 신호 흐름도 ? 207
3.3.1 블록선도 ? 207
3.3.2 신호 흐름도 ? 211
3.4｜상태방정식과 전달함수의 블록선도 표시 ? 220
3.5｜비선형 시스템의 선형화 ? 229
: : 핵심요약 ? 234
: : 연습문제 ? 238
Chapter 04 제어 목표
개요 ? 255
4.1｜기본 제어 목표 : 안정성과 성능 ? 259
4.2｜주요 제어 목표 : 안정성 ? 262
4.2.1 안정성이란? ? 262
4.2.2 전달함수에서의 안정성 판별 ? 263
4.2.3 상태방정식에서의 안정성 판별 ? 268
4.3｜Routh-Hurwitz 안정성 판별법 ? 271
4.4｜피드백 시스템의 안정성과 성능 ? 277
4.4.1 단위 피드백 시스템의 제어 목표 ? 277
4.4.2 시간 응답과 시간 영역에서의 성능지표 ? 279
4.4.3 주파수 응답과 주파수 영역에서의 성능지표 ? 282
: : 핵심요약 ? 296
: : 연습문제 ? 297
Chapter 05 시간 영역 해석 및 설계
개요 ? 311
5.1｜시간 응답과 성능지표 ? 313
5.2｜1차 및 2차 시스템의 과도응답 ? 316
5.2.1 1차 시스템의 과도응답 ? 316
5.2.2 2차 시스템의 과도응답 ? 321
5.3｜과도응답 개선을 위한 극점 배치 설계 ? 336
5.4｜정상상태 응답과 시스템 형 ? 341
: : 핵심요약 ? 346
: : 연습문제 ? 348
Chapter 06 근궤적 및 PID 제어기 설계
개요 ? 355
6.1｜근궤적의 기본 성질과 작성법 ? 357
6.1.1 근궤적이란? ? 358
6.1.2 근궤적의 기본 성질 ? 365
6.1.3 근궤적의 활용법 ? 374
6.2｜근궤적을 이용한 P 제어기 설계 ? 383
6.3｜정상상태 응답 개선을 위한 PI 제어기 설계 ? 387
6.4｜과도응답 개선을 위한 PD 제어기 설계 ? 390
6.5｜PID 제어기 설계 ? 393
6.5.1 PID 계수 동조법 ? 397
6.5.2 적분 누적 방지법 ? 401
6.5.3 변형된 형태의 PID 제어 ? 404
: : 핵심요약 ? 409
: : 연습문제 ? 412
Chapter 07 주파수 영역 해석 및 설계
개요 ? 419
7.1｜주파수 응답과 성능지표 ? 422
7.1.1 주파수 응답 ? 422
7.1.2 주파수 영역에서의 성능지표 ? 430
7.1.3 1, 2차 시스템의 주파수 응답과 시간 응답과의 관계 ? 433
7.1.4 견실 안정성을 위한 안정성 여유 ? 436
7.2｜나이키스트 선도 ? 441
7.2.1 나이키스트 선도 작성법 ? 441
7.2.2 나이키스트 안정성 판별법 ? 446
7.3｜보데 선도 ? 460
7.3.1 보데 선도 작성법 ? 460
7.3.2 보데 선도의 활용 ? 467
7.4｜니콜스 선도 ? 469
7.4.1 니콜스 선도 작성법 ? 470
7.4.2 니콜스 선도의 활용 ? 473
7.5｜앞섬 및 뒤짐 보상기 설계 ? 476
7.5.1 앞섬 보상기의 설계 ? 478
7.5.2 뒤짐 보상기의 설계 ? 483
7.5.3 앞섬 및 뒤짐 보상기의 설계 ? 487
: : 핵심요약 ? 494
: : 연습문제 ? 496
Chapter 08 상태 공간 해석 및 설계
개요 ? 509
8.1｜상태 공간 모델의 시간 응답 ? 511
8.2｜상태 공간 모델의 안정성 ? 516
8.3｜상태 피드백 제어기 설계 ? 519
8.3.1 극점 배치 제어 ? 519
8.3.2 제어 가능성 ? 522
8.3.3 제어 이득 계산 ? 528
8.4｜상태 관측기 설계 ? 531
8.4.1 상태 관측기 ? 532
8.4.2 관측 가능성 ? 535
8.4.3 상태 관측기 이득 계산 ? 538
8.4.4 축소 차수 상태 관측기 ? 540
8.4.5 출력 피드백 제어기 ? 544
8.5｜최적 제어기와 최적 관측기 설계 ? 551
8.5.1 최적 제어기 설계 ? 551
8.5.2 최적 관측기 설계 ? 554
8.5.3 최적 출력 피드백 제어기 설계 ? 557
8.6｜명령 추종기 ? 561
: : 핵심요약 ? 564
: : 연습문제 ? 566
Appendix A｜장별 부가내용 ? 575
Appendix B｜참고 문헌 ? 615
찾아보기 ? 618
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