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(공학도를 위한) 매트랩

(공학도를 위한) 매트랩 (6회 대출)

자료유형
단행본
개인저자
Palm, William J., III (William John), 1944- 김우식, 역 조수현, 역
서명 / 저자사항
(공학도를 위한) 매트랩 / William J. Palm Ⅲ 지음 ; 김우식, 조수현 옮김
발행사항
파주 :   생능,   2019  
형태사항
xv, 748 p. : 삽화, 도표 ; 24 cm
원표제
MATLAB for engineering applications (4th ed.)
ISBN
9788970509662
일반주기
부록: A. 명령어와 함수 가이드, B. MATLAB에서의 애니메이션과 음향, C. MATLA에서 출력 형식 제어  
서지주기
참고문헌(p. 727)과 색인수록
일반주제명
Engineering --Data processing Numerical analysis --Data processing
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소장정보

No. 소장처 청구기호 등록번호 도서상태 반납예정일 예약 서비스
No. 1 소장처 과학도서관/Sci-Info(1층서고)/ 청구기호 620.0028553 2019 등록번호 121255424 도서상태 대출가능 반납예정일 예약 서비스 B M

컨텐츠정보

책소개

MATLAB을 독자적으로도 익힐 수 있도록 하고자 한다. 입문과정에서는 자습서나 부교재로 사용될 수 있다. 교재 내용은 저자의 경험에 따라 공과대학 1학년 학생을 대상으로, 한 학기 2학점 강좌에 적합하도록 되어 있다. 또한 교재는 후에 참고문헌으로 활용할 수 있다. 본문의 많은 표와 부록 및 각 장의 끝에 있는 참조 시스템들은 이러한 목적을 염두에 두고 구상되었다.

이전에 신호처리와 수치해석 전문가들이 주로 사용하던 MATLAB?이 최근 몇 년 사이에 공학 분야에도 널리 확산되어 사용되고 있다. 많은 공과대학들이 교과과정의 처음에 전반적이거나 부분적으로 MATLAB 기반의 강좌가 필요하다. MATLAB은 프로그램이 가능하고, 다른 프로그램 언어들과 같은 논리, 관계, 조건, 그리고 루프(loop) 구조를 가진다. 따라서 프로그래밍 원리를 가르치는 데 사용될 수 있다. 대부분 대학에서, MATLAB은 교과과정 전반에 걸쳐 주요한 계산도구로 사용되고 있다. 신호처리와 제어시스템과 같은 특정 전공분야에서는 해석과 설계를 위한 표준 소프트웨어 패키지이다.

MATLAB의 인기의 원인은 일부 그 긴 역사에 기인하며, MATLAB은 훌륭하게 개발되었으며 잘 검증되었다. 사람들은 MATLAB의 답을 신뢰한다. 또한 인기의 다른 이유는 사용자 인터페이스 때문이기도 하며, 사용자 인터페이스는 광범위한 수치 계산과 시각화 기능을 포함한 사용하기 쉬운 대화형(interactive) 환경으로 되어 있다. MATLAB의 간결함 또한 큰 장점이다. 예를 들어, 단 세 줄의 코드로 많은 선형대수 연립방정식을 능숙하게 풀 수 있는데, 이것은 전통적인 프로그래밍 언어로는 불가능하다. MATLAB은 또한 확장성이 있다. 현재 다양한 응용분야에서 30개 이상의 “툴박스(Toolbox)”로 새로운 명령과 기능을 추가하여 MATLAB과 함께 사용할 수 있다.

MATLAB은 MS 윈도우즈와 Macintosh PC와 다른 운영 시스템에서도 사용할 수 있다. 이러한 모든 플랫폼 사이에 호환이 가능하므로, 사용자들은 프로그램과 통찰력 그리고 아이디어를 공유할 수 있다. 이 책은 소프트웨어 버전 R2017b의 MATLAB을 기반으로 한다. 이것은 MATLAB 버전 9.3을 포함한다. 9장의 일부 내용에는 버전 10.3의 제어시스템 툴박스를 기반으로 한다. 10장은 버전 9.0의 시뮬링크? 1)를 기반으로 하며, 11장은 버전 8.0의 심볼릭 수학 툴박스를 기반으로 한다.

이 교재는 MATLAB을 독자적으로도 익힐 수 있도록 하고자 한다. 입문과정에서는 자습서나 부교재로 사용될 수 있다. 교재 내용은 저자의 경험에 따라 공과대학 1학년 학생을 대상으로, 한 학기 2학점 강좌에 적합하도록 되어 있다. 또한 교재는 후에 참고문헌으로 활용할 수 있다. 본문의 많은 표와 부록 및 각 장의 끝에 있는 참조 시스템들은 이러한 목적을 염두에 두고 구상되었다. 2차적인 목표는 일반적으로 공학도들이 문제를 연습할 때, 특히 컴퓨터를 사용하여 문제를 풀 때, 문제 해결 방법론을 소개하고 심화 교육하는 것이다. 이 방법론은 1장에서 소개된다.

독자들은 대수와 삼각함수에 대하여 어느 정도 알고 있다고 가정한다. 처음 7장까지는 미적분에 대한 지식은 필요로 하지 않는다. 몇몇 예제들을 이해하기 위해서는 고등학교 화학, 물리 및 기초적인 간단한 전기회로, 그리고 기초적인 정역학과 동역학에 대한 어느 정도의 지식이 요구된다.

이 책의 구성

본 교재는 이전 교재를 업데이트하여 새로운 기능들, 새로운 함수들, 구문과 함수에서의 변경사항들을 포함하였고, 검토자와 다른 독자들로부터의 많은 제안들을 반영하였다. 많은 예제와 숙제 문제들도 추가하였다.
교재는 11장으로 구성된다. 처음 5개의 장들은 MATLAB의 기본적인 주제들로 구성되어 있다. 나머지 6개의 장들은 각각 서로 독립적이며 MATLAB의 더욱 심화된 응용, 제어 시스템 툴박스, Simulink, Symbolic Math 툴박스를 다룬다.

1장은 윈도우와 메뉴 구조를 포함한 MATLAB의 특징들에 대해 개략적으로 설명한다. 또한 문제 해결 방법론을 소개한다.

2장에서는 MATLAB에서 기본적인 데이터 요소인 배열의 개념에 대해 소개하고, 기초적인 수학연산을 위한 수치배열, 셀 배열, 구조체 배열의 사용법을 소개한다.

3장은 함수와 파일의 사용에 대해 다룬다. MATLAB은 광대한 수의 내장된 수학함수 들을 갖고 있으며, 사용자는 자기 자신의 함수들을 정의하고 재사용을 위해 파일로 저장할 수 있다.

4장은 MATLAB 프로그래밍을 다루며 관계 및 논리 연산자, 조건문, for와 while 루프, 그리고 switch 구조를 포함한다. 이 장 내용의 주요한 응용은 시뮬레이션이며, 이를 위하여 한 절이 할애되어 있다.

5장은 2차원과 3차원 그래프를 다룬다. 먼저 전문적이고 유용한 그래프의 표준을 정립한다. 저자의 경험에 따르면, 초보자들은 이러한 표준을 잘 모르므로, 강조하여 설명한다. 그리고 나서 이 장에서는 다른 형태의 그래프를 그리고 외관을 제어하는 MATLAB 명령을 다룬다. MATLAB의 주요 추가 기능인, 라이브 편집기는 5.1절에서 다룬다.

6장은 데이터의 그래프를 이용하여 데이터의 수학적인 식을 구하는 모델링을 구축하는데 유용한 도구인 함수 찾기를 다룬다. 이것은 그래프의 공통적인 응용으로, 이 주제를 위하여 한 절을 할당하였다. 이 장은 또한 모델링 영역의 일부로써 다항식과 다수의 선형 회귀분석에 대해 다룬다.

7장은 기초적인 통계와 확률을 복습하고, 히스토그램을 생성하고 정규분포 계산과 랜덤 숫자 시뮬레이션을 생성하기 위하여 MATLAB을 사용하는 방법을 설명한다. 이 장은 선형과 3차 스플라인(cubic-spline) 보간법으로 끝맺는다.

8장은 선형대수방정식의 해법을 다루며, 이들은 모든 공학 분야의 응용에서 발생한다. 이 범위에는 컴퓨터 방법을 올바르게 사용하는데 필요한 용어와 몇 가지 중요한 개념을 설정한다. 그 다음으로 이 장에서는 유일한 해를 갖는 선형방정식 시스템의 해를 구하기 위하여 MATLAB을 어떻게 활용하는지를 설명한다. 과소결정 (Underdetermined) 시스템과 과대결정(Overdetermined) 시스템도 다룬다.

9장은 미적분학과 미분방정식에 대한 수치적 방법을 다룬다. 수치 적분과 미분 방법을 다룬다. Control System 툴박스에 있는 선형시스템 해법뿐만 아니라, MATLAB 주 프로그램에 있는 상미분방정식의 해법도 학습한다. 미분 방정식에 익숙하지 않은 독자들에게, 이 장은 10장의 기초를 제공한다.

10장은 동적 시스템의 시뮬레이션을 구축하기 위한 그래픽 인터페이스인 시뮬링크(Simulink)를 소개한다. 시뮬링크의 선호도는 증가하였으며 업계에서도 이용이 증가하였는 것을 볼 수 있다. MathWorks는 드론 및 로봇 제어용 연구원들과 애호가들에게 인기 있는, LEGO?, MINDSTORMS?, Arduino? 및 Raspberry P i?와 같은 컴퓨터 하드웨어용 Simulink 지원 패키지를 제공한다. 이 패키지는 지원되는 하드웨어에서 독립적으로 실행되는 알고리즘을 개발하고 시뮬레이션 하도록 해준다. 여기에는 하드웨어의 센서, 액추에이터 및 통신 인터페이스를 구성하고 액세스하기 위한 Simulink 블록 라이브러리가 포함된다. 알고리즘이 하드웨어에서 실행되는 동안 Simulink 모델에서 실시간으로 매개변수를 조정할 수도 있다. MathWorks는 응용 프로그램을 보고 파일을 다운로드 할 수 있는 온라인 활성 사용자 커뮤니티를 지원한다. 10장에서는 일부 로봇 차량 응용에 대해 설명한다.

11장은 대수식을 다루고 대수와 초월방정식, 미적분, 미분방정식과 행렬대수 문제들을 풀기 위한 심볼릭 방법을 다룬다. 미적분 응용은 미분과 적분, 최적화, 테일러급수, 급수 계산과 극한을 포함한다. 또한 미분방정식을 풀기 위한 라플라스 변환이 포함되었다. 이 장은 Symbolic Math 툴박스를 이용하여야 한다.

부록 A는 이 책에서 소개되는 명령들과 함수들에 대한 가이드이다. 부록 B는 MATLAB으로 애니메이션과 음향을 만드는 것을 소개한다. MATLAB을 배우는데 반드시 필요하지는 않지만, 이러한 기능들은 학생들의 흥미를 유발하기에 도움이 된다. 부록 C에는 출력형식을 지정하기 위한 함수들을 요약해 놓았다. 부록 D는 참고문헌 목록이다. 부록 E는 교재의 웹사이트에서 이용 가능하며, MATLAB 강좌에서 신입생들을 가르치는데 저자의 경험을 바탕으로 강의 계획에 대한 제안을 하고 있다. 선택된 문제들에 대한 해답과 색인을 교재 마지막에 두었다.


정보제공 : Aladin

저자소개

William J. Palm, III(지은이)

William J. Palm III는 Rhode Island 대학의 기계 공학과의 명예 교수이다. 1966년 볼티모어의 Loyola College에서 학사를 받고, 1971년에는 일리노이 주 Evanston에 있는 Northwestern 대학의 기계 공학 및 우주 과학 분야에서 박사학위를 받았다. 44년 동안 교직에 있으면서, 19 과목을 가르쳤다. 그 중 하나가 신입생을 위한 MATLAB 과목으로, 그는 이 과목의 개발을 도왔다. 그는 모델링 및 시뮬레이션, 시스템 역학, 제어 시스템 및 MATLAB을 다루는 8 개의 교재를 저술했다. 이 중에 System Dynamics , 3rd ed. (McGraw-Hill, 2014)이 있다. 또한 Mechanical Engineer’s Handbook 3장에 제어 시스템에 대한 하나의 장을 저술했다. (M. Kutz, Wiley, 2016), 또한 J. L. Meriam과 L. G. Kraige의 Statics and Dynamics 제 5판 (Wiley, 2002)의 특별 공헌자였다. Palm 교수의 연구 및 산업 경험은 제어 시스템, 로봇 공학, 진동 및 시스템 모델링 분야에 있다. 그는 1985년부터 1993년까지 Rhode Island 대학교의 로봇 공학 연구소 소장이었으며, 로봇 핸드에 대한 특허권 공동 소유자이다. 그는 2002년에서 2003년까지 대리 학과장으로 근무했다. 그의 산업 경험은 제조 공정의 자동화와 수중 차량 및 추적 시스템을 포함한 해군 시스템의 모델링 및 시뮬레이션; 및 수중 차량 엔진 시험 설비를 위한 제어 시스템 설계 등이 있다.

김우식(옮긴이)

세종대학교 정보통신공학과 교수

조수현(옮긴이)

홍익대학교 교양과 교수

정보제공 : Aladin

목차

"역자 서문 
저자 서문 
차례 

CHAPTER 01 매트랩(MATLAB) 개요?*
1.1 MATLAB 대화형 세션 
1.2 툴스트립(Toolstrip) 
1.3 내장함수, 배열 및 그래프 그리기 
1.4 파일 작업 
1.5 MATLAB 도움말 시스템 
1.6 문제 해결 방법론 
1.7 요약 
주요용어 

CHAPTER 02 수치, 셀과 구조체 배열
2.1 1차원 및 2차원 수치 배열 
2.2 다차원 배열 
2.3 원소-대-원소 연산 
2.4 행렬 연산 
2.5 배열을 이용한 다항식의 연산 
2.6 셀 배열 
2.7 구조체 배열 
2.8 요약 
주요용어 

CHAPTER 03 함수
3.1 수학적 기본 함수 
3.2 사용자 정의 함수 
3.3 추가적인 함수 형태 
3.4 파일 함수 
3.5 요약 
주요용어 

CHAPTER 04 MATLAB 프로그래밍
4.1 프로그램 설계와 개발 
4.2 관계 연산자와 논리 변수 
4.3 논리 연산자와 함수 
4.4 조건문 
4.5 for 루프 
4.6 while 루프 
4.7 switch 구조 
4.8 MATLAB 프로그램의 디버깅 
4.9 시뮬레이션의 응용 
4.10 요약 
주요용어 

CHAPTER 05 심화된 그래픽
5.1 xy 그래프 함수 
5.2 추가적인 명령과 그래프 형태 
5.3 MATLAB에서의 대화형 그래프 그리기 
5.4 3차원 그래프 
5.5 요약 
주요용어 

CHAPTER 06 모델 구축과 회귀분석
6.1 함수 찾기 
6.2 회귀분석 
6.3 기본 피팅 인터페이스 
6.4 요약 
주요용어 

CHAPTER 07 확률, 통계 및 보간
7.1 통계와 히스토그램 
7.2 정규 분포 
7.3 랜덤 수의 생성 
7.4 보간법 
7.5 요약 
주요용어 

CHAPTER 08 선형 대수 방정식
8.1 선형 방정식을 풀기 위한 행렬 방법 
8.2 좌측 나눗셈 방법 
8.3 과소결정 시스템 
8.4 과잉결정 시스템 
8.5 범용 해법 프로그램 
8.6 요약 
주요용어 

CHAPTER 09 미적분학과 미분 방정식을 위한 수치 방법
9.1 수치 적분 
9.2 수치 미분 
9.3 일차 미분 방정식 
9.4 고차 미분 방정식 
9.5 선형 방정식에 대한 특별한 방법들 
9.6 요약 
주요용어 

CHAPTER 10 Simulink
10.1 시뮬레이션 다이어그램 
10.2 Simulink 소개 
10.3 선형 상태변수 모델 
10.4 부분 선형 (Piecewise-Linear) 모델 
10.5 전달함수 모델 
10.6 비선형 상태변수 모델 
10.7 서브시스템 
10.8 모델에서 불감시간(Dead Time) 
10.9 비선형 자동차 서스펜션 모델의 시뮬레이션 
10.10 제어 시스템과 하드웨어 인더루프 (Hardware-in-the Loop) 실험 
10.11 요약 
주요용어 

CHAPTER 11 MATLAB과 심볼릭 처리
11.1 심볼릭 식과 대수 
11.2 대수와 초월 방정식 
11.3 미적분학 
11.4 미분방정식 
11.5 라플라스 변환 
11.6 심볼릭 선형 대수 
11.7 요약 
주요용어 

부록 A 명령어와 함수 가이드 
부록 B MATLAB에서의 애니메이션과 음향 
부록 C MATLAB에서 출력 형식 제어 
부록 D 참고 문헌 
선택된 문제에 대한 해답 
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