제1장 서론1
   1.1 서론 1
      1.1.1 이산치 제어 시스템의 기본 요소 ... 2
      1.1.2 이산치 제어 시스템의 장점 ... 3
   1.2 이산치 시스템과 디지탈 제어 시스템의 예 ... 6
      1.2.1 단순화된 단일축 자동 비행 조종 장치 제어 시스템 ... 7
      1.2.2 디지탈 컴퓨터로 제어되는 압연기 조절 시스템 ... 8
      1.2.3 터빈과 발전기용 디지탈 제어기 ... 9
      1.2.4 스텝 전동기 제어 시스템 ... 10
      1.2.5 마이크로 프로세서 제어 시스템 ... 11
      1.2.6 이자 지불 문제의 이산치 모델 ... 12
   참고문헌 ... 13
제2장 신호변환과 처리 ... 15
   2.1 서론 ... 15
   2.2 디지탈 신호와 부호 ... 17
   2.3 데이타 변환과 양자화 ... 18
   2.4 샘플 - 홀드 장치 ... 23
      2.4.1 S / H 장치의 블럭 선도 ... 27
   2.5 디지탈 - 아날로그(D / A) 변환 ... 29
   2.6 아날로그 - 디지탈 변환 ... 31
      2.6.1 샘플링 주기에 대한 고찰 ... 36
      2.6.2 A / D 및 D ... 38
   2.7 샘플링 과정의 수학적 모델링 ... 39
      2.7.1 유한 펄스폭 샘플러 ... 39
      2.7.2 중복 주파수, Nyquist 주파수, 앨리어스 주파수 ... 46
   2.8 샘플링 정리 ... 48
      2.8.1 샘플링 정리에 대한 추가 사항 ... 49
   2.9 컨벌루션 적분에 의한 샘플링의 수학적 모델링 ... 50
   2.10 유한 펄스폭 샘플링의 플랫-탑 근사 ... 51
      2.10.1 이상적 샘플러 ... 53
      2.10.2 (s)의 다른 표현식 ... 54
   2.11 F^*(s)의 s-평면 특성 ... 59
   2.12 데이타 복원과 샘플 신호의 필터링 ... 62
   2.13 영차 홀드 ... 64
      2.13.1 영차 홀드의 주파수 영역 특성 ... 66
   2.14 일차 홀드 ... 69
   2.15 다각형 홀드와 슬루어 홀드 ... 75
      2.15.1 다각형 홀드의 주파수 영역 특성 ... 77
      2.15.2 슬루어 홀드 ... 78
   연습문제 ... 79
   참고문헌 ... 86
제3장 z-변환 ... 89
   3.1 z-변환 사용 동기 ... 89
      3.1.1 z-변환의 정의 ... 90
      3.1.2 Laplace 변환과 z-변환의 관계 ... 92
      3.1.3 F(z)의 표현 ... 93
   3.2 z-변환을 구하는 예 ... 95
   3.3 s-평면과 z-평면 간의 관계 ... 102
      3.3.1 일정 감쇠 궤적 ... 104
      3.3.2 일정 주파수 궤적 ... 105
      3.3.3 일정 감쇠비 궤적 ... 106
   3.4 역 z-변환 ... 107
      3.4.1 z-변환의 비유일성 ... 108
      3.4.2 역 z-변환식의 정의 ... 108
   3.5 z-변환의 정리 ... 116
   3.6 z-변환 방법의 제한 사항 ... 130
   3.7 z-변환의 응용 ... 131
      3.7.1 이자-지불 문제 ... 132
      3.7.2 제형 회로망 문제 ... 134
      3.7.3 복소 극점을 갖는 차분 방정식의 해 ... 136
   3.8 샘플링 순간 사이의 신호 ... 137
      3.8.1 준다중 샘플링 방법-다중 속도 z-변환 ... 137
      3.8.2 지연된 z-변환과 변형된 z-변환 ... 139
   연습문제 ... 149
   참고문헌 ... 153
제4장 전달 함수, 블럭 선도, 신호 흐름도 ... 155
   4.1 서론 ... 155
   4.2 펄스 전달 함수와 z-전달 함수 ... 155
      4.2.1 샘플러에 의해 분할된 직렬 요소를 갖는 이산치 시스템 ... 159
      4.2.2 샘플러에 의해 분할되지 않은 직렬 요소를 갖는 이산치 시스템 ... 160
   4.3 영차 홀드의 펄스 전달 함수 및 G(s)와 G(z) ... 161
   4.4 페루프 시스템 ... 167
      4.4.1 특성 방정식 ... 171
      4.4.2 인과성 및 물리적 구현 가능성 ... 172
   4.5 샘플 신호 흐름 선도 ... 173
   4.6 변형된 z-전달 함수 ... 181
   4.7 다중 속도 이산치 시스템 ... 186
      4.7.1 저-고 다중 속도 샘플 시스템 ... 187
      4.7.2 고-저 다중 속도 샘플 시스템 ... 193
      4.7.3 전 요소가 디지탈인 다중 속도 시스템 ... 202
      4.7.4 페루프 다중 속도 샘플 시스템 ... 203
      4.7.5 주기 속도 샘플 시스템 ... 210
   연습문제 ... 217
   참고문헌 ... 228
제5장 상태 변수 기법 ... 231
   5.1 서론 ... 231
   5.2 연속치 시스템의 상태 방정식과 상태 천이 방정식 ... 232
      5.2.1 상태 천이 행렬-동차 상태 방정식의 해 ... 234
      5.2.2 상태 천이 행렬의 성질 ... 236
      5.2.3 비동차 상태 방정식의 해-상태 천이 방정식 ... 236
   5.3 샘플 - 홀드 장치를 갖는 이산치 시스템의 상태 방정식 ... 237
   5.4 디지탈 데이타 구성 요소만으로 구성된 디지탈 시스템의 상태 방정식 ... 240
   5.5 디지탈 시뮬레이션과 근사화 ... 241
      5.6.1 순환법 ... 242
      5.6.2 z-변환법 ... 245
   5.7 상태 방정식과 전달 함수의 관계 ... 249
   5.8 특성 방정식, 고유치, 고유 벡터 ... 252
      5.8.1 고유치 ... 253
      5.8.2 고유 벡터 ... 254
   5.9 행렬 A의 대각화 ... 262
   5.10 JORDAN 표준형 ... 265
   5.11 상태 천이 행렬의 계산 방법 ... 269
      5.11.1 Cayley-Hamilton 정리에 의한 방법 ... 270
      5.11.2 z-변환법 ... 271
      5.11.3 상태 천이 행렬 ø(T)의 계산 ... 275
   5.12 상태 방정식과 고계 차분 방정식의 관계 ... 279
   5.13 위상-변수 표준형으로의 변환-극점 배치 설계 ... 281
   5.14 상태 선도 ... 291
      5.14.1 디지탈 시스템의 상태 선도 ... 297
   5.15 이산치 전달 함수의 분해 ... 300
      5.15.1 직접 분해 ... 300
      5.15.2 종속 분해 ... 302
      5.15.3 병렬 분해 ... 303
   5.16 이산치 시스템의 상태 선도-영차 홀드를 갖는 시스템 ... 306
      5.16.1 영차 홀드의 상태 선도 ... 306
   5.17 샘플링 시각 간 응답의 상태 변수 해석 ... 313
   5.18 다중 속도, Skip-Rate 및 비동기 샘플링을 하는 시스템의 상태 변수 해석 ... 315
      5.18.1 주기 속도 샘플치 시스템 ... 316
   연습문제 ... 323
   참고문헌 ... 333
제6장 가제어성, 가관측성 및 안정도 ... 335
   6.1 서론 ... 335
   6.2 선형 시불변 이산치 시스템의 가제어성 ... 337
      6.2.1 가제어성의 정의 ... 337
      6.2.2 가제어성의 재정리 ... 338
   6.3 선형 시불변 이산치 시스템의 가관측성 ... 350
      6.3.1 가관측성의 정의 ... 350
      6.3.2 가관측성의 재정리 ... 350
   6.4 가제어성, 가관측성과 전달 함수의 관계 ... 357
   6.5 이산치 시스템에서 가제어성, 가관측성과 샘플링 주기의 관계 ... 359
   6.6 디지탈 제어 시스템의 안정도-정의와 정리 ... 361
      6.6.1 안정도의 정의 ... 361
      6.6.2 가안정성 ... 368
   6.7 이산치 시스템의 안정도 판별 ... 369
      6.7.1 쌍선형 변환법 ; Routh-Hurwitz 판별법의 확장 ... 369
      6.7.2 Jury 안정도 판별법 ... 378
      6.7.3 Liapunov의 제2방법 ... 386
   연습문제 ... 398
   참고문헌 ... 408
제7장 시간 영역과 z-영역 해석 ... 411
   7.1 서론 ... 411
   7.2 표준 2차 시스템 ... 414
   7.3 연속치와 이산치 시스템의 시간 응답 비교 ... 416
      7.3.1 디지탈 제어 시스템 ... 418
   7.4 연속치 제어 시스템의 정상 상태 오차 해석(요약) ... 428
   7.5 디지탈 제어 시스템의 정상 상태 오차 해석 ... 430
      7.5.1 계단 함수 입력에 대한 정상 상태 오차 - 이산 계단 오차 상수 ... 432
      7.5.2 포물선 함수 입력에 대한 정상 상태 오차 - 이산 포물선 오차 상수 ... 435
      7.5.3 이산 오차 상수의 요약 ... 436
   7.6 시간 응답과 s-평면과 z-평면상의 근 위치의 상관 관계 ... 437
   7.7 일정 감쇠 계수 궤적과 감쇠비 궤적 ... 440
   7.8 우세 특성 방정식의 근 ... 442
   7.9 z-평면에서의 극점, 영점 배치가 최대 오버슈트와 피크 시간에 미치는 영향 ... 444
   7.10 샘플링 시각의 데드비트 응답 ... 456
   7.11 디지탈 제어 시스템의 근궤적 ... 457
      7.11.1 z-평면 근궤적의 성질 ... 460
      7.11.2 근궤적의 설명 예제 ... 462
      7.11.3 순수 시간 지연을 갖는 시스템의 근궤적 ... 466
      7.12.1 개루프 전달 함수에 영점 추가시의 영향 ... 469
      7.12.2 개루프 전달 함수에 극점 추가시의 영향 ... 471
   연습문제 ... 473
   참고문헌 ... 488
제8장 주파수 영역 해석 ... 489
   8.1 서론 ... 489
   8.2 GH(z)의 극선도 ... 491
   8.3 Nyquist 경로 ... 495
      8.3.1 Nyquist 경로 ... 495
      8.3.2 Nyquist 안정도 판별법 ... 496
      8.3.3 Nyquist 안정도 판별법의 설명 예제 ... 499
   8.4 Bode 선도 ... 510
   8.5 이득 여유와 위상 여유 ... 515
      8.5.1 이득 여유 ... 515
      8.5.2 위상 여유 ... 517
   8.6 이득-위상 선도와 Nichols 도표 ... 521
   8.7 대역폭 고려 사항 ... 522
   연습문제 ... 527
   참고문헌 ... 530
제9장 디지탈 시뮬레이션과 디지탈 재설계 ... 531
   9.1 서론 ... 531
   9.2 디지탈 시뮬레이션 - 샘플 - 홀드 장치를 갖는 디지탈 모델 ... 532
   9.3 디지탈 시뮬레이션 - 상태 변수 표현 ... 537
   9.4 디지탈 시뮬레이션 - 수치 적분 ... 539
      9.4.1 구형 적분(Rectangular Integration) ... 540
   9.5 주파수 영역 특성 - 주파수 워핑 ... 545
      9.5.1 주파수 프리워핑(prewarping) ... 546
   9.6 디지탈 재설계 ... 549
      9.6.1 G(T)에 대한 폐형해(closed-form solution) ... 553
      9.6.2 상태의 부분적 일치 ... 554
      9.6.3 급수 전개에 의한 피드백 행렬의 해 ... 556
      9.6.4 E(T)의 정확한 해 ... 559
      9.6.5 급수 전개에 의한 E(T)의 해 ... 559
      9.6.6 가중 행렬 H의 선택시 안정도 고찰 및 제약 조건 ... 560
      9.6.7 단순한 스카이랩 인공 위성의 디지탈 재설계 ... 562
   연습문제 ... 570
   참고문헌 ... 576
제10장 이산치 제어 시스템의 설계 ... 577
   10.1 서론 ... 577
   10.2 연속치 제어기들에 의한 종속 보상 ... 580
      10.2.1 샘플 - 홀드 프로세스의 시간 지연 근사화 ... 581
      10.2.2 쌍선형 변환에 의한 설계 ... 585
   10.3 등가 디지탈 제어기를 갖는 연속치 제어기의 설계 ... 594
      10.3.1 종속 연속치 제어기 ... 594
      10.3.2 피드백 연속치 제어기 ... 596
   10.4 디지탈 제어기 ... 597
      10.4.1 물리적 구현 가능성 고려 ... 598
      10.4.2 디지탈 프로그래밍에 의한 디지탈 제어기의 구현 ... 599
      10.4.3 디지탈 PID 제어기 ... 608
   10.5 쌍선형 변환을 통한 디지탈 제어기 부착 디지탈 제어 시스템의 설계 ... 609
      10.5.1 D(r)을 위한 진상 제어기의 기본 특성 ... 611
      10.5.2 D(r)을 위한 지상 제어기의 기본 특성들 ... 613
   10.6 근궤적 선도를 사용한 z-평면에서의 설계 ... 627
      10.6.1 진상 제어기와 지상 제어기 ... 628
      10.6.2 디지탈 PID 제어기 ... 630
      10.6.3 디지탈 PD 제어기 ... 631
      10.6.4 디자탈 PI 제어기 ... 632
      10.6.5 극점-영점 상쇄 설계 ... 633
      10.6.6 설계 예제 ... 634
   10.7 자유도 2의 보상 ... 649
      10.7.1 전향 제어기 설계 ... 650
      10.7.2 잡음과 외란 제거 ... 652
   10.8 강인 제어 시스템의 설계 ... 654
   10.9 데드비트 응답을 갖는 이산치 시스템들의 설계 ... 664
      10.9.1 데드비트 응답을 갖는 디지탈 제어 시스템의 설계 ... 665
      10.9.2 데드비트 응답이 있는 샘플된 데이타 제어 시스템의 설계 ... 682
      10.9.3 데드비트 이산치 시스템의 근궤적 ... 691
   10.10 Notch 제어기를 이용한 설계 ... 693
   10.11 상태 피드백에 의한 극점 배치 설계(단일 입력에 대해) ... 698
   10.12 상태 피드백에 의한 극점 배치 설계(다중 입력에 대해) ... 709
   10.13 불완전한 상태 피드백이나 출력 피드백에 의한 극점 배치 설계 ... 714
   10.14 상태 피드백과 동적 출력 피드백에 의한 디지탈 제어 시스템의 설계 ... 726
   10.15 동적 제어기에 의한 상태 피드백의 구현 ... 733
   연습문제 ... 745
   참고문헌 ... 768
제11장 최적 제어 ... 769
   11.1 서론 ... 769
   11.2 이산형 Euler-Lagrange 방정식 ... 769
   11.3 이산형 최대(최소) 법칙 ... 778
   11.4 에너지 제약 조건을 가지는 시간 최적 제어 ... 786
   11.5 최적 선형 디지탈 레귤레이터 설계 ... 794
      11.5.1 선형 레귤레이터의 설계(유한 시간 문제) ... 797
      11.5.2 선형 레귤레이터의 설계(무한 시간 문제) ... 805
   11.6 최적성 법칙과 동적 프로그래밍 ... 810
   11.7 이산형 Riccati 방정식의 해 ... 816
      11.7.1 Riccati 방정식의 순환 해법 ... 816
      11.7.2 고유치-고유벡터법 ... 822
   11.8 샘플링 주기 감도 ... 830
   11.9 디지탈 상태 관측기 ... 844
      11.9.1 동일 차원 상태 관측기의 설계 ... 847
      11.9.2 감소 차원 상태 관측기의 설계 ... 861
   연습문제 ... 870
   참고문헌 ... 879
제12장 마이크로프로세서와 DSP설계 ... 881
   12.1 서론 ... 881
      12.2.1 입·출력 장치 ... 883
      12.2.2 메모리 ... 883
      12.2.3 중앙 처리 장치 ... 884
   12.3 제어 시스템의 마이크로 프로세서 제어 ... 887
   12.4 주문 설계 칩을 갖는 단일 기판 제어기 ... 890
      12.4.1 Galil사의 DMC-105 기판 ... 890
   12.5 디지탈 신호 처리기 ... 896
      12.5.1 Texas Instruments사의 TMS320 DSP ... 897
   12.6 유한 워드 길이와 양자화가 가제어성 및 페루프 극점 배치에 미치는 영향 ... 901
   12.7 양자화의 영향-양자화의 최소 상환 ... 907
      12.7.1 상태 변수 해석 ... 913
      12.7.2 z-변환 해석 ... 915
   12.8 마이크로 프로세서에 기반한 제어 시스템에서의 시간 지연 ... 919
부록A 고정 소수점 수와 부동 소수점 수 ... 925
   A-1 고정 소수점 수의 표시 ... 925
   A-2 부동 소수점 수의 표시 ... 928
부록 B 컨벌루션 적분에 의한 샘플링의 수학적 모델링 ... 932
   B-1 유한 펄스폭을 갖는 샘플러 출력 F^*_p(s)에 대한 식 ... 932
   B-2 이상적 샘플러 출력에 대한 식 ... 938
   B-3 변형된 z-변환에 대한 다른 식 ... 940
부록 C Laplace 변환, z-변환 및 변형된 z-변환의 표 ... 944
부록 D 신호 흐름 선도에 대한 일반 이득 공식 ... 948
부록 E 안정도 해석을 위한 Routh 표 ... 949
부록 F Galil사의 DMC-100 Motion Controller Board (GALIL Motion Control사 제공) ... 950
찾아보기(Index) ... 951
제1장 서론1
   1.1 서론 1
      1.1.1 이산치 제어 시스템의 기본 요소 ... 2
      1.1.2 이산치 제어 시스템의 장점 ... 3
   1.2 이산치 시스템과 디지탈 제어 시스템의 예 ... 6
      1.2.1 단순화된 단일축 자동 비행 조종 장치 제어 시스템 ... 7
      1.2.2 디지탈 컴퓨터로 제어되는 압연기 조절 시스템 ... 8
      1.2.3 터빈과 발전기용 디지탈 제어기 ... 9
      1.2.4 스텝 전동기 제어 시스템 ... 10
      1.2.5 마이크로 프로세서 제어 시스템 ... 11
      1.2.6 이자 지불 문제의 이산치 모델 ... 12
   참고문헌 ... 13
제2장 신호변환과 처리 ... 15
   2.1 서론 ... 15
   2.2 디지탈 신호와 부호 ... 17
   2.3 데이타 변환과 양자화 ... 18
   2.4 샘플 - 홀드 장치 ... 23
      2.4.1 S / H 장치의 블럭 선도 ... 27
   2.5 디지탈 - 아날로그(D / A) 변환 ... 29
   2.6 아날로그 - 디지탈 변환 ... 31
      2.6.1 샘플링 주기에 대한 고찰 ... 36
      2.6.2 A / D 및 D ... 38
   2.7 샘플링 과정의 수학적 모델링 ... 39
      2.7.1 유한 펄스폭 샘플러 ... 39
      2.7.2 중복 주파수, Nyquist 주파수, 앨리어스 주파수 ... 46
   2.8 샘플링 정리 ... 48
      2.8.1 샘플링 정리에 대한 추가 사항 ... 49
   2.9 컨벌루션 적분에 의한 샘플링의 수학적 모델링 ... 50
   2.10 유한 펄스폭 샘플링의 플랫-탑 근사 ... 51
      2.10.1 이상적 샘플러 ... 53
      2.10.2 (s)의 다른 표현식 ... 54
   2.11 F^*(s)의 s-평면 특성 ... 59
   2.12 데이타 복원과 샘플 신호의 필터링 ... 62
   2.13 영차 홀드 ... 64
      2.13.1 영차 홀드의 주파수 영역 특성 ... 66
   2.14 일차 홀드 ... 69
   2.15 다각형 홀드와 슬루어 홀드 ... 75
      2.15.1 다각형 홀드의 주파수 영역 특성 ... 77
      2.15.2 슬루어 홀드 ... 78
   연습문제 ... 79
   참고문헌 ... 86
제3장 z-변환 ... 89
   3.1 z-변환 사용 동기 ... 89
      3.1.1 z-변환의 정의 ... 90
      3.1.2 Laplace 변환과 z-변환의 관계 ... 92
      3.1.3 F(z)의 표현 ... 93
   3.2 z-변환을 구하는 예 ... 95
   3.3 s-평면과 z-평면 간의 관계 ... 102
      3.3.1 일정 감쇠 궤적 ... 104
      3.3.2 일정 주파수 궤적 ... 105
      3.3.3 일정 감쇠비 궤적 ... 106
   3.4 역 z-변환 ... 107
      3.4.1 z-변환의 비유일성 ... 108
      3.4.2 역 z-변환식의 정의 ... 108
   3.5 z-변환의 정리 ... 116
   3.6 z-변환 방법의 제한 사항 ... 130
   3.7 z-변환의 응용 ... 131
      3.7.1 이자-지불 문제 ... 132
      3.7.2 제형 회로망 문제 ... 134
      3.7.3 복소 극점을 갖는 차분 방정식의 해 ... 136
   3.8 샘플링 순간 사이의 신호 ... 137
      3.8.1 준다중 샘플링 방법-다중 속도 z-변환 ... 137
      3.8.2 지연된 z-변환과 변형된 z-변환 ... 139
   연습문제 ... 149
   참고문헌 ... 153
제4장 전달 함수, 블럭 선도, 신호 흐름도 ... 155
   4.1 서론 ... 155
   4.2 펄스 전달 함수와 z-전달 함수 ... 155
      4.2.1 샘플러에 의해 분할된 직렬 요소를 갖는 이산치 시스템 ... 159
      4.2.2 샘플러에 의해 분할되지 않은 직렬 요소를 갖는 이산치 시스템 ... 160
   4.3 영차 홀드의 펄스 전달 함수 및 G(s)와 G(z) ... 161
   4.4 페루프 시스템 ... 167
      4.4.1 특성 방정식 ... 171
      4.4.2 인과성 및 물리적 구현 가능성 ... 172
   4.5 샘플 신호 흐름 선도 ... 173
   4.6 변형된 z-전달 함수 ... 181
   4.7 다중 속도 이산치 시스템 ... 186
      4.7.1 저-고 다중 속도 샘플 시스템 ... 187
      4.7.2 고-저 다중 속도 샘플 시스템 ... 193
      4.7.3 전 요소가 디지탈인 다중 속도 시스템 ... 202
      4.7.4 페루프 다중 속도 샘플 시스템 ... 203
      4.7.5 주기 속도 샘플 시스템 ... 210
   연습문제 ... 217
   참고문헌 ... 228
제5장 상태 변수 기법 ... 231
   5.1 서론 ... 231
   5.2 연속치 시스템의 상태 방정식과 상태 천이 방정식 ... 232
      5.2.1 상태 천이 행렬-동차 상태 방정식의 해 ... 234
      5.2.2 상태 천이 행렬의 성질 ... 236
      5.2.3 비동차 상태 방정식의 해-상태 천이 방정식 ... 236
   5.3 샘플 - 홀드 장치를 갖는 이산치 시스템의 상태 방정식 ... 237
   5.4 디지탈 데이타 구성 요소만으로 구성된 디지탈 시스템의 상태 방정식 ... 240
   5.5 디지탈 시뮬레이션과 근사화 ... 241
      5.6.1 순환법 ... 242
      5.6.2 z-변환법 ... 245
   5.7 상태 방정식과 전달 함수의 관계 ... 249
   5.8 특성 방정식, 고유치, 고유 벡터 ... 252
      5.8.1 고유치 ... 253
      5.8.2 고유 벡터 ... 254
   5.9 행렬 A의 대각화 ... 262
   5.10 JORDAN 표준형 ... 265
   5.11 상태 천이 행렬의 계산 방법 ... 269
      5.11.1 Cayley-Hamilton 정리에 의한 방법 ... 270
      5.11.2 z-변환법 ... 271
      5.11.3 상태 천이 행렬 ø(T)의 계산 ... 275
   5.12 상태 방정식과 고계 차분 방정식의 관계 ... 279
   5.13 위상-변수 표준형으로의 변환-극점 배치 설계 ... 281
   5.14 상태 선도 ... 291
      5.14.1 디지탈 시스템의 상태 선도 ... 297
   5.15 이산치 전달 함수의 분해 ... 300
      5.15.1 직접 분해 ... 300
      5.15.2 종속 분해 ... 302
      5.15.3 병렬 분해 ... 303
   5.16 이산치 시스템의 상태 선도-영차 홀드를 갖는 시스템 ... 306
      5.16.1 영차 홀드의 상태 선도 ... 306
   5.17 샘플링 시각 간 응답의 상태 변수 해석 ... 313
   5.18 다중 속도, Skip-Rate 및 비동기 샘플링을 하는 시스템의 상태 변수 해석 ... 315
      5.18.1 주기 속도 샘플치 시스템 ... 316
   연습문제 ... 323
   참고문헌 ... 333
제6장 가제어성, 가관측성 및 안정도 ... 335
   6.1 서론 ... 335
   6.2 선형 시불변 이산치 시스템의 가제어성 ... 337
      6.2.1 가제어성의 정의 ... 337
      6.2.2 가제어성의 재정리 ... 338
   6.3 선형 시불변 이산치 시스템의 가관측성 ... 350
      6.3.1 가관측성의 정의 ... 350
      6.3.2 가관측성의 재정리 ... 350
   6.4 가제어성, 가관측성과 전달 함수의 관계 ... 357
   6.5 이산치 시스템에서 가제어성, 가관측성과 샘플링 주기의 관계 ... 359
   6.6 디지탈 제어 시스템의 안정도-정의와 정리 ... 361
      6.6.1 안정도의 정의 ... 361
      6.6.2 가안정성 ... 368
   6.7 이산치 시스템의 안정도 판별 ... 369
      6.7.1 쌍선형 변환법 ; Routh-Hurwitz 판별법의 확장 ... 369
      6.7.2 Jury 안정도 판별법 ... 378
      6.7.3 Liapunov의 제2방법 ... 386
   연습문제 ... 398
   참고문헌 ... 408
제7장 시간 영역과 z-영역 해석 ... 411
   7.1 서론 ... 411
   7.2 표준 2차 시스템 ... 414
   7.3 연속치와 이산치 시스템의 시간 응답 비교 ... 416
      7.3.1 디지탈 제어 시스템 ... 418
   7.4 연속치 제어 시스템의 정상 상태 오차 해석(요약) ... 428
   7.5 디지탈 제어 시스템의 정상 상태 오차 해석 ... 430
      7.5.1 계단 함수 입력에 대한 정상 상태 오차 - 이산 계단 오차 상수 ... 432
      7.5.2 포물선 함수 입력에 대한 정상 상태 오차 - 이산 포물선 오차 상수 ... 435
      7.5.3 이산 오차 상수의 요약 ... 436
   7.6 시간 응답과 s-평면과 z-평면상의 근 위치의 상관 관계 ... 437
   7.7 일정 감쇠 계수 궤적과 감쇠비 궤적 ... 440
   7.8 우세 특성 방정식의 근 ... 442
   7.9 z-평면에서의 극점, 영점 배치가 최대 오버슈트와 피크 시간에 미치는 영향 ... 444
   7.10 샘플링 시각의 데드비트 응답 ... 456
   7.11 디지탈 제어 시스템의 근궤적 ... 457
      7.11.1 z-평면 근궤적의 성질 ... 460
      7.11.2 근궤적의 설명 예제 ... 462
      7.11.3 순수 시간 지연을 갖는 시스템의 근궤적 ... 466
      7.12.1 개루프 전달 함수에 영점 추가시의 영향 ... 469
      7.12.2 개루프 전달 함수에 극점 추가시의 영향 ... 471
   연습문제 ... 473
   참고문헌 ... 488
제8장 주파수 영역 해석 ... 489
   8.1 서론 ... 489
   8.2 GH(z)의 극선도 ... 491
   8.3 Nyquist 경로 ... 495
      8.3.1 Nyquist 경로 ... 495
      8.3.2 Nyquist 안정도 판별법 ... 496
      8.3.3 Nyquist 안정도 판별법의 설명 예제 ... 499
   8.4 Bode 선도 ... 510
   8.5 이득 여유와 위상 여유 ... 515
      8.5.1 이득 여유 ... 515
      8.5.2 위상 여유 ... 517
   8.6 이득-위상 선도와 Nichols 도표 ... 521
   8.7 대역폭 고려 사항 ... 522
   연습문제 ... 527
   참고문헌 ... 530
제9장 디지탈 시뮬레이션과 디지탈 재설계 ... 531
   9.1 서론 ... 531
   9.2 디지탈 시뮬레이션 - 샘플 - 홀드 장치를 갖는 디지탈 모델 ... 532
   9.3 디지탈 시뮬레이션 - 상태 변수 표현 ... 537
   9.4 디지탈 시뮬레이션 - 수치 적분 ... 539
      9.4.1 구형 적분(Rectangular Integration) ... 540
   9.5 주파수 영역 특성 - 주파수 워핑 ... 545
      9.5.1 주파수 프리워핑(prewarping) ... 546
   9.6 디지탈 재설계 ... 549
      9.6.1 G(T)에 대한 폐형해(closed-form solution) ... 553
      9.6.2 상태의 부분적 일치 ... 554
      9.6.3 급수 전개에 의한 피드백 행렬의 해 ... 556
      9.6.4 E(T)의 정확한 해 ... 559
      9.6.5 급수 전개에 의한 E(T)의 해 ... 559
      9.6.6 가중 행렬 H의 선택시 안정도 고찰 및 제약 조건 ... 560
      9.6.7 단순한 스카이랩 인공 위성의 디지탈 재설계 ... 562
   연습문제 ... 570
   참고문헌 ... 576
제10장 이산치 제어 시스템의 설계 ... 577
   10.1 서론 ... 577
   10.2 연속치 제어기들에 의한 종속 보상 ... 580
      10.2.1 샘플 - 홀드 프로세스의 시간 지연 근사화 ... 581
      10.2.2 쌍선형 변환에 의한 설계 ... 585
   10.3 등가 디지탈 제어기를 갖는 연속치 제어기의 설계 ... 594
      10.3.1 종속 연속치 제어기 ... 594
      10.3.2 피드백 연속치 제어기 ... 596
   10.4 디지탈 제어기 ... 597
      10.4.1 물리적 구현 가능성 고려 ... 598
      10.4.2 디지탈 프로그래밍에 의한 디지탈 제어기의 구현 ... 599
      10.4.3 디지탈 PID 제어기 ... 608
   10.5 쌍선형 변환을 통한 디지탈 제어기 부착 디지탈 제어 시스템의 설계 ... 609
      10.5.1 D(r)을 위한 진상 제어기의 기본 특성 ... 611
      10.5.2 D(r)을 위한 지상 제어기의 기본 특성들 ... 613
   10.6 근궤적 선도를 사용한 z-평면에서의 설계 ... 627
      10.6.1 진상 제어기와 지상 제어기 ... 628
      10.6.2 디지탈 PID 제어기 ... 630
      10.6.3 디지탈 PD 제어기 ... 631
      10.6.4 디자탈 PI 제어기 ... 632
      10.6.5 극점-영점 상쇄 설계 ... 633
      10.6.6 설계 예제 ... 634
   10.7 자유도 2의 보상 ... 649
      10.7.1 전향 제어기 설계 ... 650
      10.7.2 잡음과 외란 제거 ... 652
   10.8 강인 제어 시스템의 설계 ... 654
   10.9 데드비트 응답을 갖는 이산치 시스템들의 설계 ... 664
      10.9.1 데드비트 응답을 갖는 디지탈 제어 시스템의 설계 ... 665
      10.9.2 데드비트 응답이 있는 샘플된 데이타 제어 시스템의 설계 ... 682
      10.9.3 데드비트 이산치 시스템의 근궤적 ... 691
   10.10 Notch 제어기를 이용한 설계 ... 693
   10.11 상태 피드백에 의한 극점 배치 설계(단일 입력에 대해) ... 698
   10.12 상태 피드백에 의한 극점 배치 설계(다중 입력에 대해) ... 709
   10.13 불완전한 상태 피드백이나 출력 피드백에 의한 극점 배치 설계 ... 714
   10.14 상태 피드백과 동적 출력 피드백에 의한 디지탈 제어 시스템의 설계 ... 726
   10.15 동적 제어기에 의한 상태 피드백의 구현 ... 733
   연습문제 ... 745
   참고문헌 ... 768
제11장 최적 제어 ... 769
   11.1 서론 ... 769
   11.2 이산형 Euler-Lagrange 방정식 ... 769
   11.3 이산형 최대(최소) 법칙 ... 778
   11.4 에너지 제약 조건을 가지는 시간 최적 제어 ... 786
   11.5 최적 선형 디지탈 레귤레이터 설계 ... 794
      11.5.1 선형 레귤레이터의 설계(유한 시간 문제) ... 797
      11.5.2 선형 레귤레이터의 설계(무한 시간 문제) ... 805
   11.6 최적성 법칙과 동적 프로그래밍 ... 810
   11.7 이산형 Riccati 방정식의 해 ... 816
      11.7.1 Riccati 방정식의 순환 해법 ... 816
      11.7.2 고유치-고유벡터법 ... 822
   11.8 샘플링 주기 감도 ... 830
   11.9 디지탈 상태 관측기 ... 844
      11.9.1 동일 차원 상태 관측기의 설계 ... 847
      11.9.2 감소 차원 상태 관측기의 설계 ... 861
   연습문제 ... 870
   참고문헌 ... 879
제12장 마이크로프로세서와 DSP설계 ... 881
   12.1 서론 ... 881
      12.2.1 입·출력 장치 ... 883
      12.2.2 메모리 ... 883
      12.2.3 중앙 처리 장치 ... 884
   12.3 제어 시스템의 마이크로 프로세서 제어 ... 887
   12.4 주문 설계 칩을 갖는 단일 기판 제어기 ... 890
      12.4.1 Galil사의 DMC-105 기판 ... 890
   12.5 디지탈 신호 처리기 ... 896
      12.5.1 Texas Instruments사의 TMS320 DSP ... 897
   12.6 유한 워드 길이와 양자화가 가제어성 및 페루프 극점 배치에 미치는 영향 ... 901
   12.7 양자화의 영향-양자화의 최소 상환 ... 907
      12.7.1 상태 변수 해석 ... 913
      12.7.2 z-변환 해석 ... 915
   12.8 마이크로 프로세서에 기반한 제어 시스템에서의 시간 지연 ... 919
부록A 고정 소수점 수와 부동 소수점 수 ... 925
   A-1 고정 소수점 수의 표시 ... 925
   A-2 부동 소수점 수의 표시 ... 928
부록 B 컨벌루션 적분에 의한 샘플링의 수학적 모델링 ... 932
   B-1 유한 펄스폭을 갖는 샘플러 출력 F^*_p(s)에 대한 식 ... 932
   B-2 이상적 샘플러 출력에 대한 식 ... 938
   B-3 변형된 z-변환에 대한 다른 식 ... 940
부록 C Laplace 변환, z-변환 및 변형된 z-변환의 표 ... 944
부록 D 신호 흐름 선도에 대한 일반 이득 공식 ... 948
부록 E 안정도 해석을 위한 Routh 표 ... 949
부록 F Galil사의 DMC-100 Motion Controller Board (GALIL Motion Control사 제공) ... 950
찾아보기(Index) ... 951