文档介绍：（能处理多输入-多输出系统）
基于现代控制理论，利用离散状态空间表达式，根据性能指标要求，设计数字控制器。
第1页/共80页
第4章计算机控制系统的控制算法
数字控制器的间接设计方法
计算机控制系统的典型结构图
第2页/共80页
采样周期与模拟化设计
香农采样定理是使数字控制器进行模拟化设计的最基本的前提条件。 fs=2fmax
间接设计方法得以实现的重要依据是：
第一、采样周期要满足香农采样定理，
第二采样周期足够小，达到零阶保持器的相位滞后可以忽略不计的程度。  
模拟化设计方法的假设是认为采样频率足够高（相对于系统的工作频率），以至于采样保持所引进的附加误差可以忽略，则系统的连续部分可以用连续系统来代替。
第3页/共80页
模拟化设计步骤
第一步：设计假想的模拟控制器D(S)
第二步：正确地选择采样周期
第三步：将模拟控制器D(S)离散化为数字控制器D(Z)
第四步：求出与对应的差分方程
第五步：编制计算机程序
1. 设计假想的模拟控制器
第4页/共80页
2. 正确地选择采样周期
工程技术人员常从以下几个方面综合考虑来选取采样周期。
(1) 从调节品质上考虑。
(2) 从快速性和抗干扰性方面考虑。
(3) 从计算机的工作量和回路成本考虑。
(4) 从计算精度方面考虑，采样周期不应过短。
第5页/共80页
采样周期的经验数据表
被控量
采样周期/s
注
流量
1～5
优选1s
压力
3～10
优选5s
液位
6～8
优选7s
温度
15～20
优选纯滞后时间
成分
15～20
优选18s
第6页/共80页
3. 将模拟控制器离散化为数字控制器
1) 双线性变换法
双线性变换的特点：
(1)应用方便。可用计算机算出D(z)的系数。
(2)双线性变换不会引起高频混迭现象。
(3)如果D(s)稳定，则D(z)亦稳定。
(4)它不能保持D(s)的脉冲响应和频率响应。
第7页/共80页
i
第8页/共80页
2) 前向差分法
由此可知，s平面的jΩ轴在z平面上的映像除ΩT极小值外，均在单位圆外，因此这种方法将不利于控制器的稳定性。
第9页/共80页
3) 后向差分法
后向差分的性质是： (1)使用方便，而且不要求传递函数的因式分解；(2)一个稳定的D(s)变换为一个稳定的D(z)； (3)不能保持D(s)的脉冲与频率响应。
第10页/共80页