第5章-數(shù)字控制器離散直接設(shè)計方法

第五章數(shù)字控制器離散直接設(shè)計方法第一節(jié)脈沖傳遞函數(shù)解析設(shè)計原理第二節(jié)最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計第三節(jié)純滯后對象的控制算法——史密斯預(yù)估器

第四節(jié)純滯后對象的控制算法——大林算法第五節(jié)數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)

解析設(shè)計方法是一種直接在z域中設(shè)計方法，其基本思想是依據(jù)給定的控制環(huán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由系統(tǒng)的指標要求及實現(xiàn)的約束條件確定期望閉環(huán)z傳遞函數(shù)，通過代數(shù)方法求出所設(shè)計控制器的z傳遞函數(shù)第一節(jié)脈沖傳遞函數(shù)解析設(shè)計原理圖5.2典型計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖一、數(shù)字控制器D(z)的一般形式零階保持器的傳遞函數(shù)為：廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為：求出開環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為：誤差的脈沖傳遞函數(shù)為：又求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為：二

在物理上的可實現(xiàn)性所謂數(shù)字控制器

的物理可實現(xiàn)，即要求數(shù)字控制器算法中不允許出現(xiàn)對未來時刻的信息的要求，反映在z傳遞函數(shù)上，即

的無窮級數(shù)展開式不能出現(xiàn)z的正冪次項，表現(xiàn)為分子階次必然要低于或等于分母階次。設(shè)被控對象具有

個采樣周期純滯后，純滯后脈沖傳遞函數(shù)為

，其脈沖傳遞函數(shù)為：設(shè)期望閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

式(5-10)代入(5-9)得：(5-9)(5-10)將式(5-8)代入式(5-7)若

物理可實現(xiàn)，

中不能包含超前因子

，所以應(yīng)滿足下式：因此，期望閉環(huán)

z的傳遞函數(shù)為：即期望閉環(huán)傳遞函數(shù)

與廣義對象

具有同樣的滯后。（5-12）三

閉環(huán)穩(wěn)定性要求為保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，

的零點應(yīng)包括

所有不穩(wěn)定的極點，而

應(yīng)包括

的所有不穩(wěn)定的零點。因此能夠設(shè)

為下式為使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，可建立(5-15)式，并能推導(dǎo)出(5-16)式。(5-15)(5-16)四

離散直接設(shè)計一般步驟離散化設(shè)計是把計算機控制系統(tǒng)近似看作離散系統(tǒng)，所用的數(shù)學(xué)工具是差分方程和z變換，完全采用離散控制系統(tǒng)理論進行分析，直接設(shè)計數(shù)字控制器。(1)根據(jù)式(5-2)求出帶零階保持器的廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)

。(2)根據(jù)系統(tǒng)的性能指標要求和其它約束條件，確定閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)

。(3)根據(jù)式(5-7)求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)

。(4)利用仿真軟件，對求出的數(shù)字控制器

進行校驗，若達到設(shè)計要求，進行下一個步驟，否則進行再設(shè)計。(5)根據(jù)數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)

，求出差分方程，編寫控制程序。(6)接入硬件，進行系統(tǒng)調(diào)試。（1）單位階躍輸入：（2）單位速度輸入：（3）單位加速度輸入：它們都可以表示為：(5-17)式中，是不包括的多項式。為正整數(shù)，對于不同的輸入，只是不同而已，一般只討論的情況。自動控制系統(tǒng)中，有三種典型的輸入形式，其表示形式為：第二節(jié)最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計

所謂最少拍控制，就是要求設(shè)計的數(shù)字調(diào)節(jié)器能使閉環(huán)系統(tǒng)在典型輸入作用下，具有最快的響應(yīng)速度，能在有限采樣周期內(nèi)達到采樣點上無穩(wěn)態(tài)誤差或無靜態(tài)誤差。最少拍系統(tǒng)是建立在時間最優(yōu)控制的基礎(chǔ)上，因此也叫最快響應(yīng)系統(tǒng)一最少拍無差系統(tǒng)最少拍無差控制器的設(shè)計任務(wù)就是根據(jù)式(5-7)求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)

，使閉環(huán)系統(tǒng)在特定的典型輸入作用下，以最少拍結(jié)束響應(yīng)過程，并在采樣時刻系統(tǒng)不存在穩(wěn)態(tài)誤差，輸出能夠準確地跟蹤輸入。因此最少拍無差系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)形式為：（1）調(diào)節(jié)時間最短，即系統(tǒng)跟蹤輸入信號所需的采樣周期數(shù)最少；（2）在采樣點處無靜差，即對特定的參考輸入信號，在達到穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)在采樣點能精確實現(xiàn)對輸入信號的跟蹤；（3）設(shè)計出來的數(shù)字控制器必須是物理上可以實現(xiàn)的；（4）閉環(huán)系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。對最小拍控制系統(tǒng)設(shè)計的要求是：一

最少拍無差系統(tǒng)二最小拍閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的確定

最小拍控制系統(tǒng)的設(shè)計要求是對特定的參考輸入信號，在系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)在采樣點處靜差為零。根據(jù)此約束條件可以構(gòu)造出系統(tǒng)的誤差脈沖傳遞函數(shù)。典型計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5.2所示。圖5.2典型計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由式（5-5）和式（5-6），得(5-19)利用Z變換的終值定理可以求出穩(wěn)態(tài)誤差為(5-20)由于不包括的因子，因此穩(wěn)態(tài)誤差為零的條件是含有，則可為下列形式（5-21）式中為的有限多項式，即

由最小拍控制系統(tǒng)的時間最短約束條件來確定的形式。當?。?，不僅可以簡化數(shù)字控制器，降低控制器階數(shù),而且還可以使的項數(shù)最少，調(diào)節(jié)時間最短。由式（5-21）得為（5-23）

對于三種典型輸入信號下，最小拍控制系統(tǒng)的和匯總于表5-1中。三最小拍控制器的設(shè)計的確定1、廣義對象的脈沖傳遞函數(shù):數(shù)字控制器零階保持器被控對象2、系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：3、誤差E(z)的脈沖傳遞函數(shù)為：4、數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為：

時間序列脈沖傳遞函數(shù)

單位階躍輸入

單位速度輸入單位加速度輸入

通式

典型的輸入形式:A(z)是不包括(1-z-1)因子的關(guān)于z-1的多項式

F(z)是不包含零點z=1的z-1的多項式根據(jù)z變換的終值定理，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)取F(z)=1，M=m討論：不同的輸入最少拍系統(tǒng)的調(diào)整時間？則有：單位階躍輸入：單位速度輸入：單位加速度輸入：單位階躍輸入時：系統(tǒng)經(jīng)過T，系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)經(jīng)過2T，系統(tǒng)穩(wěn)定單位速度輸入時：單位加速度輸入時：系統(tǒng)經(jīng)過3T，系統(tǒng)穩(wěn)定1、對應(yīng)于三種不同典型輸入，系統(tǒng)分別經(jīng)過T，2T，3T

系統(tǒng)達到穩(wěn)定，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0。2、對應(yīng)于不同的典型輸入，為了得到最少拍響應(yīng)，應(yīng)選擇合適的Φe(z)。3、對應(yīng)于典型輸入，選定Φe(z)后，可根據(jù)G(z)得到D(z)。

結(jié)論表5.1三種典型輸入下的理想最少拍無差系統(tǒng)

例5.1設(shè)最小拍控制系統(tǒng)如圖5.2所示，被控對象的傳遞函數(shù),采樣周期，采用零階保持器，試設(shè)計在單位速度輸入時的最小拍控制器。解：根據(jù)圖5.2可求出系統(tǒng)廣義被控對象脈沖傳遞函數(shù)

將代入，有

根據(jù)題意，輸入信號為單位速度輸入，即，則有：

代入式（5-7）求出最小拍控制器為下面對設(shè)計出來的最小拍控制器進行分析與校驗。系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為當輸入為單位速度信號時，系統(tǒng)輸出序列的變換為

即輸出響應(yīng)如圖5.3所示。從圖中可以看出，當系統(tǒng)為單位速度輸入時，經(jīng)過兩拍以后，輸出量完全等于輸入采樣值，即。但在各采樣點之間還存在著一定的誤差，即存在著一定的波紋。

圖5.3單位速度輸入時最小拍控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線圖第三節(jié)純滯后補償控制算法-史密斯預(yù)估器具有純滯后特性的對象屬于比較難于控制的一類對象，對其控制需采用特殊處理方法。一般來說，對于控制這類對象，快速性要求是次要的，調(diào)整時間允許較多的采樣周期，而對穩(wěn)定性、不產(chǎn)生超調(diào)的要求是主要的。基于此，人們提出了許多設(shè)計方法，比較有代表性的方法有純滯后補償控制——史密斯(Smith)預(yù)估和大林(Dahlin)算法。一、純滯后對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響常規(guī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖5.4所示。被控對象含有純滯后特性，其傳遞函數(shù)為式中，為被控對象不含純滯后特性的傳遞函數(shù)。圖5.4有純滯后的常規(guī)反饋控制結(jié)構(gòu)圖一、純滯后對系統(tǒng)品質(zhì)的影響

系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)（不考慮擾動時）為（5-27）

系統(tǒng)的特征方程為（5-28）

這是一個復(fù)變數(shù)的超越方程，方程的根也就是系統(tǒng)閉環(huán)特征根，將受到純滯后時間的影響。通過對系統(tǒng)的頻域分析可知，的增加不利于閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使閉環(huán)系統(tǒng)的控制品質(zhì)下降。因此，在進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，為了提高系統(tǒng)的控制品質(zhì)，應(yīng)設(shè)法努力減小處于閉環(huán)回路中的純滯后。除了選擇合適的被控變量來減小對象的純滯后外，在控制方案上，也應(yīng)該采用各種補償?shù)姆椒▉頊p小或補償純滯后造成的不利影響。二、史密斯補償控制原理Smith預(yù)估補償控制是克服純滯后的一個有效的控制方法，其思想是根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)特性建立一個模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，使延遲時間的被控量提前反映到控制器，從而減少超調(diào)量和加快控制過程。根據(jù)這個控制思想，控制器D(s)聯(lián)接一個補償環(huán)節(jié)，用來補償被控對象中的純滯后部分，這個補償環(huán)節(jié)稱為預(yù)估器，其傳遞函數(shù)為，由Smith預(yù)估器和控制器組成的補償回路稱為純滯后補償器，其傳遞函數(shù)為由Smith預(yù)估器和控制器組成的補償回路稱為純滯后補償器，其傳遞函數(shù)為。補償后系統(tǒng)框圖如圖5.5所示，圖5.6為其轉(zhuǎn)換后的等效形式。圖5.5Smith預(yù)估器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

實際工程上設(shè)計Smith預(yù)估器時，將其并聯(lián)在控制器上，對圖5.5作方框圖等效變換，得到圖5.6所示的形式。

圖5.6Smith預(yù)估器控制系統(tǒng)等效圖

圖中虛線部分是帶純滯后補償控制的控制器，其傳遞函數(shù)為

(5-29)

經(jīng)過純滯后補償控制后系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

(5-30)

由式(5-30)可見，帶純滯后補償?shù)拈]環(huán)系統(tǒng)與圖5.4所示的理想結(jié)構(gòu)是一致的，其特征方程為：。純滯后環(huán)節(jié)已經(jīng)不出現(xiàn)在特征方程中，故不再影響閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。分子中的并不影響系統(tǒng)輸出量的響應(yīng)曲線和系統(tǒng)的其他性能指標，只是把控制過程推遲了時間。換句話說，純滯后補償控制系統(tǒng)在單位階躍輸入時，輸出量的響應(yīng)曲線和系統(tǒng)的其他性能指標與控制對象不含純滯后特性時完全相同，只是在時間軸上滯后，閉環(huán)系統(tǒng)輸出特性如圖5.7所示。

圖5.7閉環(huán)系統(tǒng)輸出特性示意圖三、史密斯補償器的計算機實現(xiàn)

帶有純滯后Smith補償器的計算機控制系統(tǒng)如圖5.8所示。圖5.8純滯后補償計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖中為數(shù)字PID控制器；Smith補償器與對象特性有關(guān)；為被控對象傳遞函數(shù)中不包含純滯后環(huán)節(jié)的部分。

下面以一階慣性純滯后對象為例，說明Smith純滯后補償器的計算機實現(xiàn)過程。設(shè)被控對象的傳遞函數(shù)為式中Smith補償器為：（5-32）離散化處理為：（5-33）式中，，，（取整數(shù)）。

為了便于說明Smith補償器的計算機實現(xiàn)過程，將圖中5.8的虛框部分變換為圖5.9所示形式。圖5.9Smith補償器計算機實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖由圖5.9有（5-34）為了便于計算機實現(xiàn)，由式（5-33），令可得到Smith補償器的差分方程為（5-35）由式（5-35）可見，Smith補償器的差分方程中有項。

那么如何用計算機產(chǎn)生該純滯后信號，對純滯后補償控制的計算機實現(xiàn)是至關(guān)重要。

下面介紹一種在計算機控制系統(tǒng)中常用的產(chǎn)生純滯后信號的方法，即存儲單元法。

為了形成純滯后步的信號，需在內(nèi)存中開辟個存儲單元，用來存儲的歷史數(shù)據(jù)

用上述方法產(chǎn)生純滯后信號后，由式（5-35）即可求出。Smith補償控制算法的實現(xiàn)步驟為：（1）計算偏差（2）計算控制器輸出式中，，，（取整數(shù)）。式中，為比例系數(shù)；為積分系數(shù)；為微分系數(shù)。第四節(jié)純滯后對象的控制算法——大林算法

大林算法的目標是設(shè)計一個合適的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z)，使整個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)相當于一個帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，而且要求閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時間等于被控對象的純滯后時間。大林算法方法比較簡單，只要能設(shè)計出合適的且可以物理實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z)，就能夠有效地克服純滯后的不利影響，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。但它的缺點是設(shè)計中存在振鈴現(xiàn)象，且與Smith算法一樣，需要一個準確的過程數(shù)字模型，當模型誤差較大時，控制質(zhì)量將大大惡化，甚至系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定。第三節(jié)大林控制算法

按照計算機控制系統(tǒng)直接化設(shè)計方法，Dahlin算法根據(jù)純滯后系統(tǒng)的主要控制要求，將期望的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)設(shè)計為一個帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，且純滯后時間與被控對象的純滯后時間相同。Dahlin算法的設(shè)計目標是設(shè)計一個合適的數(shù)字控制器，使整個閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)相當于一個一階慣性純滯后環(huán)節(jié)，即式中，為被控對象的純滯后時間，。為簡單起見，設(shè)為采樣周期的整數(shù)倍，即為正整數(shù)。為期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的時間常數(shù)，其值由設(shè)計者用試湊法給出。一大林算法基本原理大林算法的設(shè)計目標是將整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)設(shè)計為具有一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)形式，其中純滯后時間與被控過程的純滯后時間相等或近似相等，即將期望閉環(huán)傳遞函數(shù)設(shè)計為如果采用計算機控制，需要加入零階保持器，此時期望閉環(huán)傳遞函數(shù)可離散化為：則可導(dǎo)出數(shù)字控制器的z傳遞函數(shù)如式(5-40)所示(5-40)(5-38)(5-39)1．含純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)的控制形式帶純滯后的一階被控對象的傳遞函數(shù)為廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為將式(5-41)代入式(5-38)，得(5-36)(5-41)(5-42)二大林算法數(shù)字控制器的基本形式2．含純滯后的二階慣性環(huán)節(jié)的控制器形式帶有純滯后特性的二階被控對象的傳遞函數(shù)為廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為式中，(5-43)得(5-44)例5.2已知被控對象的傳遞函數(shù)采樣周期試用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器，并分析其輸出響應(yīng)和控制器的輸出序列采樣周期解：根據(jù)系統(tǒng)的性能指標選擇閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù)被控對象的滯后時間為2.4s，它不是T采樣周期的整數(shù)倍，必須利用擴展z變換求廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)。據(jù)大林算法，閉環(huán)系統(tǒng)的滯后時間也應(yīng)該為2.4s，但為了簡化運算，取純滯后時間為2s，則閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：

其脈沖傳遞函數(shù)為：數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為：當輸入信號為單位階躍時，系統(tǒng)的輸出為：數(shù)字控制器的控制量輸出為

圖5.10系統(tǒng)輸出波形圖5.11控制量輸出波形由以上輸出序列與控制序列可見，輸出采樣值是呈慣性平滑上升的，但控制量出現(xiàn)大幅振蕩，如5.10所示，這種控制量以二分之一采樣頻率大幅度衰減的振蕩現(xiàn)象稱為振鈴。三、振鈴現(xiàn)象及消除方法

數(shù)字控制器的輸出以接近二分之一的采樣頻率大幅度上下擺動，這稱為振鈴現(xiàn)象。它對系統(tǒng)的輸出幾乎是沒有影響的，但會使執(zhí)行機構(gòu)因磨損而造成損壞。在有交互作用的多參數(shù)控制系統(tǒng)中，振鈴現(xiàn)象還有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)該設(shè)法消除振鈴現(xiàn)象。1．振鈴現(xiàn)象分析

振鈴現(xiàn)象與被控對象的特性、閉環(huán)時間常數(shù)、采樣周期、純滯后時間的大小等有關(guān)。

在計算機控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出和數(shù)字控制器的輸出之間的關(guān)系為系統(tǒng)輸出與閉環(huán)系統(tǒng)的輸入的關(guān)系為可以得出

它描述了數(shù)字控制器的輸出與閉環(huán)系統(tǒng)的輸入之間的關(guān)系，可進一步寫作

表示的是數(shù)字控制器的輸出與閉環(huán)系統(tǒng)輸入之間的關(guān)系，它是分析振鈴的基礎(chǔ)。有

由分析可知，產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象的原因是數(shù)字控制器在Z平面上附近有極點。當時，振鈴現(xiàn)象最嚴重，在單位圓內(nèi)離越遠，振鈴現(xiàn)象越弱。

用振鈴幅度來衡量振鈴程度的強弱。它的定義是，在單位階躍輸入作用下，數(shù)字控制器的第0次輸出減去第1次輸出所得的差值，即3．振鈴現(xiàn)象的消除假設(shè)寫成如下形式：在單位階躍輸入時，數(shù)字控制器的輸出為由上式可見根據(jù)振鈴幅度定義，有當

時，系統(tǒng)不會產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象；

時，系統(tǒng)產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象，其值越大，振鈴幅度就越大。由以上分析可得到一種消除振鈴極點的可能方法，即在控制器設(shè)計時，通過合理選取采樣周期，避免在

中出現(xiàn)可能引起振鈴的零點。大林提出一種更為簡單的修正設(shè)計方法。先找出造成振鈴現(xiàn)象的極點因子，令其中z=1，這樣便消除了這個造成振鈴的極點。根據(jù)終值定理，這樣的處理不會影響輸出的穩(wěn)態(tài)值，卻可改善系統(tǒng)動態(tài)性能，即消除了振鈴現(xiàn)象。例5-2中，按照大林算法設(shè)計的數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為：其中極點

在負實軸上，會產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象，可用上面的方法消除振鈴現(xiàn)象。令因子

中的，代入

，得這樣數(shù)字控制器的控制量輸出為：可以看出，控制量序列朝一個方向衰減，不再以二分之一的采樣頻率振蕩，因此消除了振鈴現(xiàn)象。四、大林算法的設(shè)計步驟

（1）根據(jù)系統(tǒng)性能要求，確定期望閉環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)，給出振鈴幅度的指標。

（2）根據(jù)振鈴幅度的要求，確定采樣周期，如果有多解，則選擇較大的。（3）確定整數(shù)。

（4）求廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)及期望閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。

（5）求數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)。

（6）將變換為差分方程，以便于計算機編寫相應(yīng)算法程序。例

5.3已知某控制系統(tǒng)被控對象的傳遞函數(shù)為

。試用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器D(z)。設(shè)采樣周期為T=0.5s，并討論該系統(tǒng)是否會發(fā)生振鈴現(xiàn)象。如果振鈴現(xiàn)象出現(xiàn)，如何消除。解：由題可知,當被控對象與零階保持器相連時，系統(tǒng)的廣義對象的傳遞函數(shù)為于是，可求出廣義對象的數(shù)字脈沖傳遞函數(shù)為大林算法的設(shè)計目標是使整個閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)相當于一個帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)。據(jù)此可設(shè)

，可得

由上式可知，

有三個極點：

，根據(jù)前邊的討論z=1處的極點不會引起振鈴現(xiàn)象，引起振鈴現(xiàn)象的極點為

依據(jù)前述討論，要想消除振鈴現(xiàn)象，應(yīng)去掉分母中的因子

即令

，代入上式即可消除振鈴現(xiàn)象。

這樣，無振鈴時，數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)

為

第五節(jié)、數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字控制器的設(shè)計方法要變成在計算機上實現(xiàn)則需要編制算法程序。若狀態(tài)空間形式表示

對應(yīng)的差分方程時，數(shù)字控制器的狀態(tài)空間方程可直接在計算機上編程。若以Z的脈沖傳遞函數(shù)表示

時，數(shù)字控制器

都是由軟件來實現(xiàn)的。軟件實現(xiàn)包括三種方法：直接程序法、串行程序法和并行程序法。一.直接程序設(shè)計法所謂直接程序法，是指將

離散化的差分方程不做任何變化，直接編制軟件的方法。直接編排結(jié)構(gòu)就是按高階傳遞函數(shù)分子、分母多項式系數(shù)進行編程實現(xiàn)。數(shù)字控制器

通常可表示為(5-52)(5-53)為使計算機實現(xiàn)方便，把式(5-53)進行z反變換，