数字控制系统

近年来，随着计算机科学与技术的不断发展，工程实际中越来越广泛地采用以数字计

算机为控制器的控制系统，这类控制系统称为数字控制系统。因为它包含了数字计算机，

故也称为计算机控制系统。显见，这类控制系统包括工作于离散状态的数字计算机和工作

于连续状态的被控对象两大部分。由于数字计算机只能处理二进制编码的数字信号，因此

其输人情号和输出信号均为数字序列。数字控制系统中，使用模数转换器(A／D)将模拟信

号转换为数字信号，使用数模转换器(D／A)将数字信号转换为模拟信号。图7．3为数字控

制系统的典型原理图。图中，被控对象工作在连续时间状态，输入信号f(6)1误差信号e(c) 以及被控对象的输出c(6)均为连续时间信号。

A／D转换器是将连续信导变换ATMEL为离散数字信号的装置。它通常按照采样／保持、量化

及编码等的顺序完成3种转换。A／D转换器可以等效成团7．4，其中的采样／保持部分对连

续信号‘(‘)(见图7．5(a)，并假设‘(2)＝o，‘＜o)按照一定的时间间隔丁(采样周朗)进行采

样，并保持时间r，从而得到时间上离散，幅值上连续的脉冲序列。由于?很小，因而可近

似认为该信号是采样时TI代理刻输人信号值的方波序列信号‘·(c)(见图7．5(b))*量化是指幅值

量化，也就是格信号e‘(‘)的幅值按照最小量化单位取整。设最小量化单位为g，它足够

小，以至于由此引起的量化误差可以忽赂，则量化后的信号可表示为e。(c)，见团7．5(c)。

编码指将信号6J(j)变换为二进制数字码形式5。(2)，见图7．5(d)。

D／A转换器将数字信号转换为相应的时间连续的模拟信号。通常将D／A转换器看做

是解码器与保持器的组合(见图7．6)。图中，解码部分特数字信号(见图7．7(a))转换为幅

但等于该数字量的模拟钽电容脉冲信号(见图7．7(b))；保持部分将解码后的模拟脉冲信号保持

规定的时间，从而使时间上离散的信号变成为时间上连续的信号(见图7．7(c))。常用

的保

田7．3中，由A／D转换器、数字计算机和D／A转换器等构成数字控制器，它按照一

定的控制规律将连续误差信号e(‘)加工处理成为连续控制信号M(*)，相当于一个数字校正

装置。cjmc%ddz