由于计算机具有强大的计算及逻辑判断功能,数字控制器正逐渐成为实现自动控制系统的主要手段。本文以两类过程及其问题为研究对象,研究SISO系统的离散化设计方法,旨在促进控制论的数字化应用。这两类过程是:时滞反向响应过程和DVD循轨伺服系统。对于时滞反向响应过程,由于其存在初始响应的逆向走势,并存在延迟,使得这类对象很难控制,以往的研究虽然取得了一定的成果,但大多都是连续域内的设计;本文则根据计算机控制算法中的直接设计原理,设计了针对此类对象的离散域控制算法,扩展了直接设计方法的应用。对于DVD循轨系统,其对象为稳定的二阶环节,设计中的难点是偏摆(ran-out)问题;本文对此进行了详细分析和研究,指出目前DVD标准规格与实际应用中的差距,并且设计时将内模控制原理应用于这个问题的解决方法中,取得了令人满意的结果。具体来讲,本文的内容和成果主要包括以下几个方面:(1)研究了反向响应过程的振铃问题。振铃是控制器输出的上下大幅跳动,这在直接设计的计算机控制算法中是要特别注意的。目前各文献中对于振铃的研究仅限于一般一阶及二阶稳定过程。本文通过分析单位反馈系统的各部分关系,得出振铃产生的根本原因是控制器输出函数u(z)存在有-1附近的极点。并且对于反向响应过程,可有如下结论:(i)二阶反向响应过程系统必然不存在振铃问题;(ii)三阶及以上高阶反向响应系统可能会有振铃存在。(2)设计了针对于时滞反向响应过程的直接控制算法。通过设计期望的闭环传递函数,使得控制器输出没有振铃,同时保持良好的系统稳定性和鲁棒性。该方法的优点在于,只含有一个控制器参数,可单调调节使得达到鲁棒性和标称性能的折中。这种方法在仿真实例中与修正的IMC及General Structure进行了对比,显示出其在系统性能和控制器输出的优越性。