실감나게 배우는 제어공학

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