현대 산업사회에서 제어공학의 분야는 그 어느 때보다 눈부신 발전을 하고 있다. 자동제어장치는 가정용 전기기기에서부터 대규모 산업기기에 이르기까지 여러 공학분야에 널리 이용되어 효율적이고 안정된 생산관리가 이루어지고 있다. 즉 이와 같은 자동화에 대한 인간의 욕구는 시대가 흐를수록 점점 높아갈 것이다.
자동제어는 이론적으로나 실제 응용에서도 공학계의 어느 특정한 분야가 아니고 전기, 기계, 화학공학, 계측 등 관련이 깊고 최근의 정보공학, 시스템공학과도 밀접한 관계가 있다. 그리고 최근에는 마이크로 컴퓨터가 시스템의 제어요소로 사용되어 현대문화 및 공학 발전에 크게 기여하고 있다.
이러한 산업분야의 발전에 적응하기 위해서 공학도들은 자동제어공학의 기초이론에서부터 설계 및 응용에 이르기까지 폭넓게, 고전적 및 현대적 이론과 기법을 익혀야 한다.
저자들은 자동제어 강의에 많은 경험이 있는 자들로서 학생들이 자동제어 강의중에 이론을 전개하고 수식을 이해하는 정도로 기본적인 요소나 제어계의 동작 및 특성에 관한 물리적 의미를 이해하지 못하는 점을 인식하여 제어계의 기본요소와 동작원리 및 특성의 이해를 돕고 응용 능력을 배양하기 위하여 고민 끝에 본 교재를 집필하게 되었다. 따라서 본 교재는 제어시스템을 해석하고 설계하는 데 필요한 이론과 기법을 습득할 수 있도록 다음과 같이 특징을 갖도록 집필하였다.
? 자동제어 이론을 기초부터 응용에 이르기까지 체계적으로 이해할 수 있도록 서술하였다.
? 예제를 많이 이용해서 이론을 체계적으로 이해할 수 있게 하였다.
? 자동제어에 필요한 라플라스 변환과 물리계의 전기적 유추법을 다루어 수학적인 해석을 가능한 한 쉽게 설명하였다.
? 전달함수와 상태방정식의 관계 등 기초를 종래의 방법과 비교 대응시켜서 해설하였다.
? 자동제어계에서 많이 사용되는 기기의 특성과 사용법을 설명함으로써 제어계의 활용력을 배양시키도록 하였다.
부록에는 독자들의 이해를 돕기 위하여 자동제어에 많이 사용되는 용어 및 개념, 수학공식, 수치-dB 변환선도, 회로의 전달함수표 등을 기술하였다.
본 서는 전문대학과 공과대학의 교재로 집필되었으며, 현장 실무자들에게도 좋은 지침서가 될 것으로 믿는다. 제한된 지면에 부족한 지식으로 집필하다 보니 내용에 오류가 있을 수 있으므로 앞으로 수정, 보완할 것을 약속드리며, 끝으로 이 책이 출판되기까지 수고하신 복두출판사 송광헌 사장님 이하 임직원들의 노고에 깊은 감사를 표하는 바이다.
저자 씀
Chapter.01 서론
1.1 자동제어의 목적
1.2 자동제어의 역사
1.3 제어 시스템
1.4 폐루프제어 시스템의 기본구성
1.5 자동제어계의 분류
1.6 샘플값 제어 시스템과 디지털 제어 시스템
1.7 자동제어의 필요성 및 효과
1.8 제어 시스템의 응용 예
연습문제
Chapter.02 수학적 기초
2.1 개요
2.2 라플라스 변환
2.3 라플라스 변환의 중요한 정리
2.4 라플라스 역변환
2.5 라플라스 변환에 의한 미분 방정식의 해법
2.6 Z변환
연습문제
Chapter.03 시스템의 수학적 모델
3.1 개요
3.2 제어 시스템 요소들의 모델
3.3 전기회로망의 수학적 모델
3.4 기계적 시스템의 수학적 모델
3.5 제어 시스템의 감지기와 부호기
3.6 아날로그 컴퓨터 및 시뮬레이션
연습문제
Chapter.04 전달함수
4.1 전달함수
4.2 기본적 제어 요소의 전달함수
4.3 전달함수의 예
4.4 제어계 보상기의 전달함수
연습문제
Chapter.05 블록선도와 신호흐름선도
5.1 블록선도
5.2 블록선도의 등가변환
5.3 다중입력
5.4 복잡한 블록선도의 감축(등가변환)
5.5 신호흐름선도
연습문제
Chapter.06 피드백제어 시스템의 동적 특성
6.1 개요
6.2 제어 시스템의 정상상태 오차
6.3 제어 시스템의 과도응답
6.4 과도응답에 대한 평가함수
6.5 전달함수의 주파수 특성
6.6 전형적인 2차 시스템의 주파수 특성
6.7 제어시스템의 감도
6.8 외란의 영햘
연습문제
Chapter.07 제어시스템의 주파수 응답
7.1 주파수 응답의 기초
7.2 주파수 응답과 주파수 전달함수
7.3 벡터 궤적
7.4 보드(Bode)선도
7.5 주파수 응답 특성에 관한 정수
연습문제
Chapter.08 시스템의 안정도
8.1 개요
8.2 후르비쯔(Hurwitz)의 안정판별법
8.3 루스(Routh)의 안정판별법
8.4 나이키스트(Nyquist) 안정도 판별법
8.5 니콜스(Nichols)선도
연습문제
Chapter.09 근궤적법
9.1 서론
9.2 근궤적법
9.3 근궤적의 작성법
연습문제
Chapter.10 상태 변수법에 의한 제어계통 해석
10.1 개요
10.2 상태 변수에 의한 계통방정식의 표현
10.3 상태천이행렬
10.4 상태천이방정식
10.5 특성방정식과 고유값
10.6 상태 변수선도
10.7 전달함수의 분해
10.8 선형계의 가제어성과 가관측성
연습문제
Chapter.11 제어계의 설계와 보상
11.1 설계의 순서
11.2 제어계의 성능
11.3 이득 조정
11.4 보상법
11.5 직렬 보상
11.6 궤환보상
연습문제
부록
부록1. 용어 및 개념
부록2. 수학공식집
부록3. 수치 ?dB 변환선도
부록4. 라플라스 변환표
부록5. Z변환 및 확장 Z변환의 예
부록6. 전달함수와 벡터궤적의 개형
부록7. 각 소자 및 회로의 전달함수표
연습문제 답안
