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10.1電腦內信號的處理和

傳遞過程

uc(t)

y(t)

數字控制器用電腦實現，一般由電腦核心硬體、

控制演算法（或稱控制律，由電腦程式實現）、

模-數(A/D)轉換器、數-模(D/A)轉換器組成。

採樣時刻：把實測信號轉換成數字形式的時刻。

T

e(t)e(t)uc(t)y(t)

e(t),tkT,k0,1,2,

e*(t)

0,其他

u(t)

e(kT)量化以後的數字偏差信號。

u(kT)電腦計算出的數字控制信號。

*

u(t)由u(kT)經數-模轉換後的離散模擬控制信號。

u(t)u*(t)經過保持器變成的模擬控制信號。

採樣

•採樣：指每隔一定的時間間隔把連續

信號抽樣成採樣信號的過程。

•理想採樣器：理想採樣器是一種數學

抽象。



單位脈衝序列：

•T(t)(tkT)

k0

採樣示意圖



T(t)(tkT)

k0



e(t)e(kT)(tkT)

k0

*

•採樣信號e(t)可以看成是e(t)和T(t)的乘

積。在tkT時刻的脈衝衝量為e(kT)，

而(tkT)表示出脈衝發生的時刻。

C.Shannon

(1916-2001)•採樣週期應該滿足採樣定理，否則會發生

MIT教授，資

訊理論創始人混疊現象。

•採樣定理：採樣頻率要高於信號中最高頻

率的2倍。

乃奎斯特頻率:Ns2

f(t)f*(t)

量化

量化：把離散模擬信號轉變成數字信號的過

程。

量化精度取決於A/D轉換器的位數n。當位數

足夠多時，轉換可以達到足夠高的精度。

量化單位：

ymaxymin



2n1

其中，ymax,ymin分別表示轉換器輸入

的最大值和最小值。

量化誤差：2

保持器

保持：把離散模擬信號轉變成模擬信號的過程。

保持器：實現保持作用的電路。保持器起外推器的作

用，根據過去時刻的離散值，外推出採樣點之間的數

值。

零階保持器(ZeroOrderHolder，縮寫ZOH)

把kT時刻的信號一直保持到kTT時刻前的瞬間，

其外推公式為

u(kTt)u(kT),0tT

g0(t)1(t)1(tT)

1eTs

G(s)L[g(t)]

00s

T

jTsinT

1ej

G(j)T