第十章 數位控制系統
10-1 導言
數位計算機可用作回授控制系統中的補償器或控制 器，因為電腦只在特定的時間間隔接收資料，所以有必要發 展描述及分析計算機控制系統性能的方法。電腦系統使用在 預定時間間隔取樣的資料，形成訊號的時間系列，這些時間 系列稱為取樣資料，可轉換至 s 域，最後以 z=esT的關係轉換 至 z 域，以 z 表示的複數頻域有類似於拉氏轉換在 s 域的性 質。
吾人可使用轉換函數的 z 轉換分析系統的穩定性與暫態 響應，因此可用數位計算機當作補償器或控制器，就可決定 閉迴路回授系統的響應，亦可用根軌跡法決定特性方程式根 的位置。這些計算機控制系統廣泛使用於工業界，在工業程 序的控制也扮演重要角色，工業程序使用電腦與致動器，共 同操作及執行一連串的工作。
在數位計算機的價格和可靠性大大改善後，在近二十年 間，使用電腦作為補償器或控制器日漸增多。單迴路數位控 制系統的方塊圖如圖 13.1 所示，系統中的數位計算機接收數 位形式的誤差，再執行計算，以提供數位形式的輸出，電腦 可用程式來提供輸出，使得程序的性能接近或等於要求的性 能。許多電腦能夠接收並處理多個輸入，所以數位計算機控 制系統通常是多變數的系統。
10-2 電腦控制系統的應用
圖 13.1 電腦控制系統方塊圖，包含訊號轉換器
圖 13.2 英代爾微處理器的發展，以 百萬電晶體為單位。
10-3 取樣資料系統
應用在控制系統的電腦，以訊號轉換器連接致動器和程 序，電腦的輸出經由數位/類比轉換器處理，假設所有進入或 離開電腦的數字，依固定
圖 13.4 數位控制系統
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
289 頁之(11-11)或上圖可推導如下：
1 1 1 2
1 2
1 1 2
1
2 2
z z ) TK
z T (
K K
)] z ( z
z [ z
] TK ) z ( z
z [ z
T K K
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1
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1 1
1 2
1 2
1 1 2
2
1 1
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z )z kT ( TK f z )
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m ) kT ( u
z ) z kT ( TK f zm
z n ) kT ( TK f m
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