1. 시스템 (System) 이란?
ㅇ 하나의 공통적인 목적 수행을 위해 조직화된 요소들의 집합체 또는 체계
- 여러 요소 혹은 기구들이 상호연결되어 전체적으로 하나로 동작을 함
- 입출력 관점에서 볼 때, 시스템은,
. 일련의 신호를 처리하며, 이와다른 일련의 신호를 만들어내는 실체
ㅇ 또는, 관심을 갖는 영역 (연구하려는 대상 범위) ☞ 계(열역학적 계) 참조
- 연구 대상이 되는 공간 영역이나 물질의 양을 추상화시킨 것
※ 공학자/과학자들은, 종종 계(系)의 경계(境界)를 적당히 선택하여,
- 다루는 문제를(대상을), 단순하게 흥미롭게 유용하게, 때론 서로 연결되어 보이게 만듬
. 例) 전력 계통, 인체의 기관 계통, 생물 계통 분류 등
2. 시스템의 분석, 설계, 모형
ㅇ 시스템의 분석 및 설계 : 시스템의 모델링화
- 시스템의 동적 특성을 나타내기 위해,
- 수학적 모델링 사용이 필수적
ㅇ 시스템의 수학적 모델링 : 동적 거동의 추상화를 수학적으로 묘사함
* (즉, 시스템의 동적 거동을 묘사하는, `시스템 방정식`으로 전환(추상화)시키는 것)
- 시스템 동작 표현식 (시스템 방정식) : 미분 방정식(연속시스템) 또는 차분 방정식(이산시스템)
- 시스템 방정식 내 계수(coefficient) : 구성 요소 간 상호작용에 의한 속성 및 특성을 나타냄
- 시스템 입출력 함수 관계식 : 전달함수
- 시스템의 동적 상태의 표현 : 동적방정식 (상태방정식, 출력방정식)
3. 시스템의 표현
ㅇ (변환영역별 표현) 시스템의 표현 방식
- 시간 영역 표현 방식들 : 미분방정식(차분방정식), 상태방정식, 임펄스응답
- 주파수 영역 표현 방식들 : 주파수응답, 전달함수
ㅇ (그림 표현) 시스템 요소 간 상호 연결 관계의 그림(도형적) 표현
- 블록선도, 신호흐름선도, 상태선도 등
ㅇ (함수적 표현) 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 (출력 표현) 시스템 응답 = 시스템 출력 = 해(解)
- 시스템 미분방정식의 해(解)로써, 시간에 따라 나타나는 출력 결과를 보여줌
ㅇ (제약 표현) 시스템의 자유도
- 계의 모든 상태(위치 등)를, 완전히 기술하는데 필요한, 최소개 독립변수(좌표)들의 수
4. 시스템의 차수(order) = 상태(State) 수
ㅇ 시스템 변수 및 상태
- 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 변수들로 이루어짐
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 시스템의 차수 구분 (최고차 미분계수) ☞ 시스템 차수 구분 참조
- 0차 시스템 : 정적 요소 만 포함
- 1차 시스템 : 저장(메모리) 요소 포함
- 2차 시스템 : 관성 요소 포함 (2차 도함수항 포함)
5. 시스템의 성질 표현 및 구분
※ ☞ 시스템 성질 구분
- 선형/비선형, 시변/시불변, 인과성/비인과성, 동적시스템/정적시스템,
재귀적/비재귀적, 연속시간시스템/이산시간시스템,
일변수 시스템/다변수 시스템, 안정성(안정/불안정/임계안정) 등
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