System   시스템, 계 (系)

(2017-03-22)

시스템 방정식, 신호 및 시스템

1. 시스템(System) 이란?

  ㅇ 하나의 공통적인 목적 수행을 위해 조직화된 요소들의 집합체
     - 여러 요소 혹은 기구들이 상호연결되어 전체적으로 하나로 동작을 함
        . 일련의 신호를 처리하여 다른 일련의 신호를 만들어내는 실체신호(Signal) 참조

  ㅇ 또는, 관심을 갖는 영역 (연구하려는 대상 범위)
     - 例) 열역학적 계(Thermodynamic System) 등


2. 시스템 분석,설계,표현

  ㅇ 시스템의 수학적 분석 및 설계 : 시스템 모델링
     - 시스템의 동적 특성을 나타내기 위해 수학적 모델링 사용이 필수적

  ㅇ 시스템 수학적 표현 
     - 시간 영역 표현   :  미분방정식(차분방정식), 상태방정식, 임펄스응답
     - 주파수 영역 표현 :  주파수응답, 전달함수

  ㅇ 시스템 방정식 (모델링)
     - 시스템 동작 표현식             : 미분 방정식(연속시스템) 또는 차분 방정식(이산시스템)
        . ☞ 시스템 방정식, 1차 시스템, 2차 시스템, 자유도 참조
     - 시스템 입출력 함수 관계식      : 전달함수
     - 시스템의 동적 상태를 직접 표현 : 동적방정식(상태방정식,출력방정식)

  ㅇ 시스템 요소간 상호 연결 관계의 그림 표현 
     - 블록선도, 신호흐름선도, 상태선도 등

  ㅇ 시스템 함수 또는 시스템 응답  
     - 시스템 입출력의 함수적 관계성 또는 해(解)의 거동 등을 보여줌
        . 例) 고유응답,강제응답,영입력응답,영상태응답,임펄스응답,주파수응답,전달함수 등

  ㅇ 시스템 출력 = 해(解)
     - 시스템 미분방정식해(解)로써 시간에 따라 나타나는 결과를 보여줌


3. 시스템 차수(order) = 상태(State) 수시스템 변수상태 
     - 시스템 변수 : 시스템 입력 및 초기조건에 따라 변하는 시스템 내에 가능한 모든 변수
     - 시스템 상태 : 시스템의 거동(동작상태)를 규정하는 최소 개의 변수들의 모임
        . 즉, 시스템 상태는 여러 시스템 변수 중 시스템을 규정 가능한 최소개 변수들

  ㅇ 시스템 방정식(표현식) 상에서의 차수
     - 일반적으로, 시스템 내의 에너지 저장 요소(커패시터,인덕터 등)의 수

     - LTI 시스템을 나타내는 선형미분방정식 표현 例)
       
        . 여기서, 시스템의 차수 란?
           .. 미분방정식 차수(Order) n = 최고계 도함수의 계수(Order) = 상태(State)의 수
           .. 한편, 시스템 전달함수 표현에서는 분모다항식의 차수

  ㅇ 시스템 차수 구분 (최고차 미분계수)
     -  0차 시스템 : 정적 요소 만 포함
        . 입력 변화에 신속 반응 (단순 비례항 만 포함)
        . 例) 정적 평형 상태에서 압력 게이지 등
     -  1차 시스템 : 저장(메모리) 요소 포함
        . 입력 변화에 즉각 반응 어려움 (1차 도함수항)
        . 例) 온도계 또는 체온계 등 (관성력은 무시할 수 있으나, 저장 방출 능력은 있음)
     -  2차 시스템 : 관성 요소 포함 (2차 도함수항 포함)
        . 例) 가속도계 등

  ※ ☞ 상태 방정식, 자유도 등 참조


4. 시스템의 성질 표현 및 구분선형 또는 비선형
     - 입출력이 직선 비례 관계가 있는지에 따라 구분
 
  ㅇ 시변 또는 시불변
     - 시간에 따라 시스템 특성이 변하는지 여부에 따라 구분

  ㅇ 인과성 또는 비인과성
     - 현재 출력이 현재 및 과거의 입력에 만 의존하는지 여부에 따라

  ㅇ 동적시스템 또는 정적시스템
     - 시스템 변수시간에 따라 변하는지 여부에 따라

  ㅇ 재귀적 또는 비재귀적시스템
     - 출력이 다시 입력으로 사용되는지 여부에 따라 구분

  ㅇ 연속시간시스템 또는 이산시간시스템
     - 시스템 입출력이 모두 연속신호인지 여부에 따라

  ㅇ 일변수 시스템 또는 다변수 시스템
     - 일변수 시스템 : 단일 입력, 단일 출력를 갖는 시스템
     - 다변수 시스템 : 여러 입력 및 출력을 갖는 시스템

  ㅇ 시스템 안정성


[시스템 표현/성질] 1. 시스템 이란?
[시스템 구분] [시스템 응답] [선형시스템]
  1.   기술공통
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    2.   신호 및 시스템
      1.   신호 표현/성질/종류
      2.   시스템 표현/성질
            1. 시스템 이란?
        1.   시스템 구분
        2.   시스템 응답
        3.   선형시스템
      3.   신호처리 기초
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      5.   이산신호 및 이산시스템
      6.   변환 해석
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    3.   회로해석
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