220 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=e sT 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。 數位計算機接收和處理的訊號為數位形式,而非連續的 訊號。數位控制系統(digital control system)使用數位訊號和數 位計算機來控制程序,量測的類比資料以類比/ 數位轉換器 (A/D)轉換成數位形式,如圖 13.1 所示。在處理輸入之後, 數位計算機提供數位形式的輸出訊號,再經數位/類比轉換器 (D/A)轉換成類比訊號,,如圖 13.1 所示。