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책소개

제어 시스템에 대한 검증된 설계 기법을 고급 수학을 배우지 않고도 구현한다. 이 책에서는 모든 수준의 독자들에게 효율적인 단계별 접근법을 통해 적합한 제어 시스템 설계 기법들을 제공한다. 수학 공식의 유도를 생략함으로써, 제어 시스템 공학에 대한 배경 지식이 없는 개발자도 이와 같은 기법들에 쉽게 접근할 수 있다. 고급 기법을 위해서 이책은 MATLAB과 그 toolbox를 어떻게 이용할 것인지에 대해 다룬다.

이 책에서 소개된 방법들을 이용하면, 임베디드 시스템(embedded systems) 개발자는 훌륭한 성능 특성을 가지는 제어 시스템을 설계할 수 있게 될 것이다. 제어 이론에 관한 배경지식이 없는 독자가 책의 내용에 손쉽게 접근할 수 있도록, 수학 공식의 유도는 생략하고, 책에서는 반복 실험을 통한 튜닝 과정부터 고급 최적 제어 알고리즘에 관한 내용까지 다룬다.

고급 알고리즘의 경우 가장 적절한 제어 시스템 설계 소프트웨어, MATLAB®과 MATLAB의 Toolbox를 어떻게 적용할 것인가를 보여준다. Toolbox는 MATLAB의 add-on으로, 특수한 목적에 사용할 수 있도록 MATLAB의 기능을 확장시켜준다. 여기서 주로 다룰 Toolbox는 Control System Toolbox며, System Identification Toolbox와 Simulink, SimMechanics등을 포함한 다른 Toolbox들도 다뤘다.

목차

제어 시스템의 기초
1.1 개 괄
1.2 1장의 목표
1.3 피드백 제어 시스템
1.3.1 개회로 제어와 피드백 제어의 비교
1.4 플랜트의 특성
1.4.1 선형 시스템과 비선형 시스템
1.4.2 선형 시스템의 정의
1.4.3 시간 지연
1.4.4 연속 시간 시스템과 이산 시간 시스템
1.4.5 입·출력 개수
1.5 제어기의 구조와 설계 변수
1.6 블록 다이어그램
1.6.1 선형 시스템의 블록 다이어그램 대수
1.7 성능 사양
1.8 시스템 안정성
1.9 제어 시스템의 테스트
1.10 컴퓨터를 이용한 제어 시스템 설계
1.11 정 리
1.12 연 습 문 제
1.13 해답
1.14 관련 서적


PID 제어
2.1 개 괄
2.2 2장의 목표
2.3 PID 제어
2.3.1 비례 제어
2.3.2 비례-미분 제어
2.3.3 비례-적분 제어
2.3.4 비례-적분-미분 제어
2.3.5 PID 제어와 액츄에이터 포화
2.4 C/C++를 이용한 PID 제어기의 구현
2.5 정리
2.6 연습문제
2.7 해답
2.8 관련 서적


플랜트 모델
3.1 개 괄
3.2 3장의 목표 _
3.3 선형 시불변 플랜트 모델
3.3.1 전달 함수 표현
3.3.2 주파수 응답 형식
3.3.3 상태-공간 표현
3.4 시간 지연
3.5 선형 모델의 안정성
3.6 모델 개발 방법
3.6.1 물리학에 기초한 모델링
3.6.2 비선형 모델의 선형화
3.7 시스템 식별 기법
3.7.1 실험 계획
3.7.2 데이터 수집
3.7.3 시스템 식별 모델 고안
3.8 정 리
3.9 연습문제
3.10 해답
3.11 관련서적


제어 시스템 설계의 정통 기법
4.1 개 괄
4.2 4장의 목표
4.3 근궤적 설계
4.3.1 극점 위치의 제약
4.3.2 극점 소거
4.3.3 적분기의 추가
4.3.4 Lead와 Lag 보상기
4.3.5 근궤적법의 요약
4.4 Bode 설계 기법
4.4.1 상 여유(phase margin)와 이득 여유(gain margin)
4.5 정리
4.6 연습문제
4.7 해답
4.8 관련 서적


극점 배치
5.1 개괄
5.2 5장의 목표
5.3 극점 배치의 개념
5.4 가제어성
5.5 가관측성
5.6 극점 배치를 이용한 제어 설계
5.7 상태 추정
5.8 피드포워드 제어 이득
5.9 관측기와 제어기의 결합
5.10 적분 제어
5.11 정 리
5.12 연습문제
5.13 해답


최적 제어
6.1 개 괄
6.2 6장의 목표
6.3 최적 제어의 개념
6.4 선형 이차 안정기의 설계
6.5 Kalman 상태 추정
6.6 관측기와 제어기의 결합
6.7 정 리
6.8 연습문제
6.9 해답
6.10 관련 서적


MIMO 시스템
7.1 개 괄
7.2 7장의 목표
7.3 MIMO 제어기 설계의 어려움
7.4 정 리
7.5 연 습 문 제
7.6 해답
7.7 관련 서적


이산 시간 시스템과 고정 소수점 수학
8.1 개 괄 _
8.2 8장의 목표
8.3 차분 방정식
8.4 이산화 기법
8.5 샘플링 주기의 선택
8.6 고정 소수점 수학
8.6.1 이산 시간 모델을 고정 소수점 형식으로 변환
8.7 C/C++를 이용한 제어 시스템의 구현
8.8 정리
8.9 연 습 문 제
8.10 해 답
8.11 관련서적


제어 시스템의 통합과 시험
9.1 개 괄
9.2 9장의 목표
9.3 비선형 제어기 요소
9.4 Gain Scheduling
9.5 임베디드 시스템상에서 제어기 구현
9.5.1 Pad?근사법
9.5.2 제어기 초기 조건
9.5.3 멀티 태스킹 운영 체제
9.6 제어 시스템 테스트 기법
9.6.1 시스템 시뮬레이션
9.6.2 동작 테스트
9.7 정 리
9.8 연 습 문 제
9.9 해 답
9.10 관련 서적


총정리 및 설계 예제
10.1 개 괄
10.2 10장의 목표
10.3 제어 시스템 설계 방법
10.3.1 PID 제어 - 2장
10.3.2 근궤적 설계 - 4장
10.3.3 Bode 설계 - 4장
10.3.4 극점 배치 - 5장
10.3.5 최적 제어 - 6장
10.4 헬리콥터 시스템
10.5 헬리콥터 모델
10.6 헬리콥터 제어기 설계
10.6.1 모델 차수 줄이기
10.6.2 모델 차수 줄이기
10.7 C++를 이용한 제어기 구현
10.8 시스템 시험
10.9 정 리
10.10 연 습 문 제
10.11 해답
관련서적

용어 해설

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