시스템 해석

한림대학교
박섭형

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주제분류

공학 >전기ㆍ전자 >전기전자공학
강의학기

2014년 2학기

조회수

14,471

이 강의는 전기, 전자 공학 분야에서 접하는 다양한 시스템 (예를 들면, 전기회로의 RLC회로, 전자회로, 통신 시스템 등의 연속 시간 시스템이나 FIR 필터, IIR 필터 등과 같은 디지털 시스템)을 해석하는 방법에 대해서 배운다. 시스템의 종류와 주파수 영역으로의 변환에 사용되는 여러가지 변환의 기본 개념에 대해서 배운다. 시간 영역에서의 출력 신호를 구하는 콘볼루션 적분과 콘볼루션 합, z 변환과 라플라스 변환을 이용한 시스템 해석 방법 등을 배운다. Python에 Numpy, Scipy, Sympy 등과 같은 과학 계산용 라이브러리를 결합한 시스템 해석에 필요한 프로그래밍 기법도 함께 배운다.

차시별 강의

1.	시스템 개요	1. 신호란 무엇인가? 2. 시스템이란 무엇인가? 3. 신호의 시간 영역 표현 4. Nyquist-Shannon의 샘플링 정리 5. 신호의 주파수 영역 표현 6. 시스템의 표현 7. 시스템의 특성 및 분류
2.	파이선 프로그래밍 기초	1. Python 소개 2. Python 기본 문법 3. Python 함수 4. Python 논리식 5. Python 모듈
	과학 계산용 Python	1. Numpy를 이용한 행렬 연산 2. Matplotlib를 이용한 그래프 그리기 3. Scipy를 이용한 신호 해석 4. Python을 이용한 선형 대수 풀이
3.	이산시간 선형 시불변 시스템의 시간 영역 해석 (1)	1. 이산시간 단위 임펄스 함수 2. 이산시간 단위 계단 함수 3. 이산시간 시스템의 임펄스 응답 4. 이산시간 콘볼루션 합의 정의 5. 이산시간 콘볼루션 합의 성질
	이산시간 선형 시불변 시스템의 시간 영역 해석 (2)	1. FIR 필터의 선형 시불변성 2. IIR 필터의 선형 시불변성 3. 콘볼루션 합을 이용한 FIR 필터의 출력 계산 4. scipy.signal 모듈과 numpy 모듈의 convolve() 함수를 이용한 콘볼루션 합의 수치적 계산
4.	이산시간 선형 시불변 시스템의 시간 영역 해석 (3)	1. 1차 IIR 필터의 임펄스 응답 2. 1차 IIR 필터의 계단 응답 3. N 차 IIR 필터의 출력 : 차분방정식의 해 4. scipy.signal 모듈의 lfilter() 함수를 이용한 IIR 필터 출력의 수치적 계산
5.	연속시간 선형 시불변 시스템의 시간 영역 해석 (1)	1. 연속시간 단위 임펄스 함수 2. 연속시간 단위 계단 함수 3. 미분 방정식을 이용한 간단한 RL 회로의 출력 계산 4. 콘볼루션 적분의 유도 5. 콘볼루션 적분의 성질
	연속시간 선형 시불변 시스템의 시간 영역 해석 (2)	1. 콘볼루션 적분 계산 예 2. 수치적 콘볼루션 계산을 이용한 콘볼루션 적분의 근사값 계산 3. scipy.signal 모듈을 이용한 콘볼루션 적분 4. 임펄스 응답과 단위 계단 응답
6.	푸리에 변환: 이산 푸리에 급수와 이산 푸리에 변환	1. 직교 정규 기저를 이용한 벡터의 표현 2. 직교 정규 기저 변경 3. 이산시간 주기 신호의 주파수 분석 : 이산 푸리에 급수 (DFS: discrete Fourier series) 4. 이산시간 유한 길이 신호의 주파수 분석 : 이산 푸리에 변환 (DFT: discrete Fourier transform) 5. 이산 푸리에 변환의 수치적 계산
	푸리에 변환: 연속시간 푸리에 급수	1. 연속시간 복소 주기 함수의 내적 2. 연속시간 주기 신호의 주파수 분석 : 연속시간 푸리에 급수 (CFS: continuous Fourier series) 분석과 합성 3. 연속시간 푸리에 급수의 특성과 주요 성질
7.	푸리에 변환: 연속시간 푸리에 변환	1. 시비율이 다른 연속시간 주기 신호의 주파수 분석 비교 2. 연속시간 비주기 신호의 주파수 분석 : 연속시간 푸리에 변환
	푸리에 변환: 이산시간 푸리에 변환	1. 시비율이 다른 이산시간 주기 신호의 주파수 분석 비교 2. 이산시간 비주기 신호의 주파수 분석 : 이산시간 푸리에 변환
8.	선형 시불변 시스템의 고유신호와 주파수 응답 (1)	1. 선형 변환 행렬의 고유 벡터와 고윳값 2. Python을 이용한 선형 변환 행렬의 고유 벡터와 고윳값 계산
	선형 시불변 시스템의 고유신호와 주파수 응답 (2)	1. 이산시간 시불변 시스템의 고유 신호 2. 이산시간 시불변 시스템의 주파수 응답 3. Python을 이용한 디지털 필터의 주파수 응답 계산 4. 실계수 디지털 필터의 다중 정현파에 대한 정상상태 응답 5. 연속시간 주파수 응답의 특성 6. 직렬 연결된 이산시간 시불변 시스템의 주파수 응답
9.	선형 시불변 시스템의 고유신호와 주파수 응답 (3)	1. 연속시간 시불변 시스템의 고유 신호 2. 연속시간 시불변 시스템의 주파수 응답 3. Python을 이용한 연속시간 선형 시불변 시스템의 주파수 응답 계산 4. 실계수 연속시간 선형 시불변 시스템의 다중 정현파에 대한 정상상태 응답 5. 직렬 연결된 시스템의 주파수 응답
10.	Z-변환을 이용한 이산시간 선형 시불변 시스템의 해석 (1)	1. 이산시간 선형 시불변 시스템의 고유신호 z^n 과 고윳값 2. 양방향 Z–변환 (Z–transform) 3. Z–변환의 수렴 영역과 그 의미 4. Z–변환의 수렴 영역과 이산 푸리에 변환의 존재 유무의 관계 5. 중요한 몇 가지 신호의 이산시간 푸리에 변환과 양방향 Z–변환 6. 양방향 Z–변환의 성질
	Z-변환을 이용한 이산시간 선형 시불변 시스템의 해석 (2)	1. 디지털 필터의 시스템 함수 2. 시스템 함수의 영점과 극점 3. Z 변환과 시스템의 안정성 4. 단방향 Z 변환의 정의와 특성
11.	Z-변환을 이용한 이산시간 선형 시불변 시스템의 해석 (3)	1. 단방향 Z–변환을 이용한 1차 IIR 필터의 출력 계산 2. 디지털 필터의 정상상태 응답과 과도 응답 3. Sympy를 이용한 부분 분수 분해 4. 단방향 Z–변환을 이용한 이산시간 선형 시불변 시스템의 해석 5. 단방향 Z–변환을 이용한 2차 IIR 필터의 출력 계산 6. 여러 가지 방법을 이용한 2차 IIR 필터의 출력 계산 방법 비교
12.	라플라스 변환을 이용한 연속시간 선형 시불변 시스템의 해석 (1)	1. 연속시간 선형 시불변 시스템의 고유신호 e^{st}과 고윳값 2. 라플라스 변환 (Laplace transform) 3. 라플라스 변환의 수렴 영역 4. 라플라스 변환과 다른 변환들과의 관계 5. 몇 가지 주요 신호들의 라플라스 변환
13.	라플라스 변환을 이용한 연속시간 선형 시불변 시스템의 해석 (2)	1. 라플라스 변환의 부호 계산 2. 라플라스 변환의 특성 3. 라플라스 변환과 시스템의 안정성 4. 라플라스 변환의 주요 성질 연속시간 선형 시불변 시스템의 출력 계산 5. 단방향 라플라스 변환을 이용한 선형 시불변 시스템의 해석 6. 연속시간 선형 시불변 시스템의 출력 계산 방법 비교 7. 단방향 라플라스 변환을 이용한 회로 해석