计算机控制系统模型：脉冲传递函数与数字控制器

"该资源是关于计算机控制技术的第三章，主要探讨了计算机控制系统模型，包括脉冲传递函数H(z)、系统带零阶保持器的采样、时延时间系统的采样、S域和z域的映射、系统脉冲传递函数的计算、数字控制器D(Z)的实现、有限字长的影响以及扰动和扰动模型。" 计算机控制系统模型是理解数字控制理论的关键部分。脉冲传递函数H(z)是描述离散系统动态行为的重要工具，类似于连续系统的传递函数。在离散系统中，H(z)定义为在初始值为零的情况下，系统输出信号的z变换与输入信号的z变换的比例。这里的z变换是离散时间信号分析中的核心概念，它对应于连续时间中的拉普拉斯变换。 计算机控制系统通常由数字控制器、广义对象、测量变送器和A/D、D/A转换器等组件构成。如图所示，数字控制器接收设定值r，通过计算输出u(kT)来调整被调参数y(t)。在采样时刻，系统输入和输出之间的关系可以通过离散时间的差分方程表示，这是一个线性递推关系，可以使用脉冲传递函数H(z)进行分析。 系统带零阶保持器的采样是将连续信号转换为离散信号的过程，而具有时延时间系统的采样则要考虑时间延迟对系统性能的影响。S域和z域的映射允许我们从连续时间域分析转换到离散时间域分析，这对于理解和设计数字控制器至关重要。 计算系统脉冲传递函数H(z)是为了评估系统的动态响应和稳定性。这涉及到解离散系统的差分方程，以便获得输入和输出之间的关系。数字控制器D(Z)的实现则涉及到如何实际设计和实现这样的控制器，以满足特定的控制性能指标。 有限字长的影响指的是在实际计算中，由于硬件限制，数值运算往往只能用有限位的二进制数表示，这会导致量化误差和舍入误差，影响系统的精度和稳定性。 最后，扰动和扰动模型研究的是系统外部因素如噪声、负载变化等对控制效果的干扰，建立扰动模型有助于设计抗干扰的控制策略。 这一章深入探讨了计算机控制系统的数学模型，为理解和设计数字控制系统的复杂动态行为提供了理论基础。