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M07 · 동역학·피드백 제어

모듈 목표와 소주제별 준비 상태·권장 선수를 확인하세요.

전체 커리큘럼

모듈 목표

  • 오차·정착 시간·제어 입력을 근거로 튜닝 판단; MATLAB은 비교 선택 자료.

원안의 선수 안내: M02, M03, M06. 실제 보충은 아래 소주제별 권장 선수를 참고하세요.

M07.01질량·관성·마찰·토크·중력과 동역학

학습 목표

  • 질량과 회전 관성, 힘과 토크를 구별하고 관절 동역학의 가속·속도·중력·마찰 항을 설명한다.
  • 명시한 단일 회전 링크 모델에서 자세·속도·가속도에 따른 가상 구동 토크를 계산한다.
  • 질량·거리·기어 변화의 영향을 비교하고 파라미터·정격 및 센서 추정의 검증 범위를 판정한다.
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권장 선수

M02의 미분·단위, M03의 모터·기어·토크, M06의 관절 자세가 선수다. 기본 활동은 종이 토크 수지 계산이다. 가상 파라미터를 실제 로봇 정격으로 사용하지 않으며 전류나 토크를 인가하지 않는다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

학습 범위: 기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

교재 본문: 질량·관성·마찰·토크·중력과 동역학 · 본문

M07.02전달함수·상태공간·시간응답·안정성

학습 목표

  • 가상 연속 LTI 모델의 미분방정식을 상태공간과 전달함수로 연결하고 초기조건의 역할을 설명한다.
  • 1차 계단 응답을 계산하여 정상값·시간상수·정착 시간·오버슈트를 정의에 따라 판정한다.
  • 내부 상태와 입출력, 연속 모델과 이산 구현의 안정성을 구별하고 유한 로그의 검증 한계를 설명한다.
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권장 선수

M02의 미분·행렬·고유값과 M07.01의 동역학이 선수다. u와 y가 정규화된 가상 모델을 사용한다. 계산기와 종이로 수행하며 실제 제어기나 로봇을 실행하지 않는다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

학습 범위: 기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

교재 본문: 전달함수·상태공간·시간응답·안정성 · 본문

M07.03P/PI/PID·적분 포화·미분 잡음·샘플링

학습 목표

  • P·I·D 항의 역할과 한계를 설명하고 가상 정상상태의 P 제어 오차를 계산한다.
  • 명시한 이산 PID의 갱신 순서에 따라 포화 전/후 출력과 조건부 적분 상태를 계산한다.
  • 미분 잡음·샘플 간격·포화 기록을 해석하여 튜닝 주장의 검증 조건과 모형의 한계를 설명한다.
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권장 선수

M02의 미분/적분, M05.06의 샘플 간격, M07.02의 응답과 안정성이 선수다. 본문의 정규화 로그를 종이로 계산한다. 실제 PID 튜닝·토크 인가·모터 동작은 수행하지 않는다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

학습 범위: 기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

교재 본문: P/PI/PID·적분 포화·미분 잡음·샘플링 · 본문

M07.04주파수 응답·근궤적의 해석

학습 목표

  • 안정한 가상 LTI의 정현파 정상 응답에서 크기·위상·dB와 각주파수의 의미를 계산한다.
  • 음의 단위 피드백 모델의 이득 변화에 따른 폐루프 근을 계산하여 근궤적과 응답 특성을 해석한다.
  • 가상 지연이 위상 여유에 주는 영향을 계산하고 주파수 지표만으로 보장할 수 없는 조건을 설명한다.
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권장 선수

M07.02의 전달함수·극·연속 안정성, M02의 복소수와 삼각함수, M07.03의 이득 개념을 사용한다. 시간은 s, 입출력은 정규화값인 가상 모델이다. 실제 로봇 주파수 시험이나 MATLAB 설치는 필요 없다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

학습 범위: 기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

교재 본문: 주파수 응답·근궤적의 해석 · 본문

M07.05위치·속도·토크 제어와 궤적 추종

학습 목표

  • 위치·속도·토크 입력의 의미와 내외부 제어 루프의 가정을 구별한다.
  • 가상 cubic 관절 궤적의 위치·속도·가속도와 속도 피드백/토크 요구를 계산한다.
  • 동일 시각의 추종 오차와 입력 포화를 분석하여 궤적 성공 및 실제 안전의 검증 범위를 설명한다.
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권장 선수

M07.01/02/03의 구동·응답·피드백 및 M02.03의 미분을 사용한다. 기본 1축 관절 경로와 단위는 본문에서 제공하므로 팔의 FK/IK나 주파수 설계 전체를 먼저 이수하지 않아도 계산할 수 있다. 실제 팔 기구학은 M06.02~04, 주파수 안정성 설계는 M07.04로 확장한다. 합성 추종/로그 해석이며 실제 모터·로봇을 실행하지 않는다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

학습 범위: 기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

교재 본문: 위치·속도·토크 제어와 궤적 추종 · 본문

M07.06필터·지연·jitter·센서 잡음과 제어 품질

학습 목표

  • 가상 1차/이동평균 필터를 계산하고 잡음 평균의 분산 감소 조건과 지연을 설명한다.
  • 동일 시계의 합성 로그에서 경로 지연·처리 시간·실제 주기와 정의한 jitter를 구별하여 계산한다.
  • 필터·샘플 지연·포화와 추종 지표를 함께 검토하여 제어 품질의 절충 및 실제 검증의 한계를 설명한다.
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권장 선수

M02.04의 분산/독립성, M05.06의 시계/주기, M07.03~05의 미분 잡음·위상·추종이 선수다. 종이 계산이 기본이며 실제 센서·네트워크·제어기를 실행하지 않는다. 이미 알고 있다면 직접 열어볼 수 있습니다.

학습 범위: 기본 설명·예제가 준비되었습니다. 기존 보충 자료의 범위와 구별하세요.

교재 본문: 필터·지연·jitter·센서 잡음과 제어 품질 · 본문
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