Control Theory Basic - 1

1. 제어 이론이란?

제어 이론(Control Theory)은 시스템의 출력 을 원하는 목표로 도달하도록 입력을 조절하는 방법을 연구하는 학문이다.
일반적으로 출력(output)이 입력(input)을 따라가도록 제어 를 수행한다. 이 떄문에 input을 desired output 이라고 부르기도 한다.

2. 고전 제어와 현대 제어의 차이

고전 제어와 현대 제어는 여러 면에서 차이가 있으며, 각각의 특징은 아래와 같다.

2.1 고전 제어 이론 (Classical Control Theory)

• 주요 방법론: 전달함수, 주파수응답 등을 고려하여 제어기를 개발
  • 전달 함수(Transfer Function): 입력과 출력 간의 관계를 표현
  • 주파수 응답(Frequency Response): Bode Plot, Nyquist Plot을 사용하여 시스템의 안정성과 성능을 분석
• 설계 기법: Root Locus, Bode Plot, Nyquiest Plot 등을 활용하여 시스템의 안정성과 응답 특성을 설계
• 적용 대상: 주로 단일 입력 단일 출력(SISO, Single Input Single Output) 시스템에 초점을 맞춤

2.2 현대 제어 이론 (Modern Control Theory)

• 주요 방법론: 상태 공간 모델을 고려하여 제어기를 개발
  • 상태 공간 모델(State-Space Model): 시스템의 동적 특성을 상태 변수로 표현하여 다변수 시스템 해석에 유리
• 설계 기법: LQR(Linear Quadratic Regulator), Kalman Filter, H∞ 제어와 같은 최적 제어 및 강인 제어 기법 사용
• 적용 대상: 다중 입력 다중 출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 시스템 및 복잡한 비선형 시스템에 효과적