離散化(S->Z変換)

制御系を設計する際,連続時間(S空間,周波数空間表現)で議論することが多い.
例えば,一次遅れ系は

          K
G(s) = --------
        Ts + 1
という風に.

しかし,PCなどのデジタル計算機で制御する場合,設計は離散時間(Z空間)で議論するべきである.

よく用いられる,双一次変換を用いたS->Z変換は,以下の置き換えで実現できる.

 1     T     1+z-1
--- = ---・ ------
 s     2     1-z-1

例として,一次ローパスフィルタを離散化する.
一次のローパスフィルタの伝達関数は,カットオフ周波数をωcとして次のようになる.

元のデータをxn、L.P.F.通過後の値をynと表記、またサンプリングタイムをT[sec]とし、上式をz変換すると

これを整理して、