分散控制系統(tǒng)課設(shè)分散控制系統(tǒng)差錯控制技術(shù)分析設(shè)計

1、科技學(xué)院課程設(shè)計報告（2012 - 2013 年度第 1 學(xué)期）名 稱： 分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù) 題 目：分散控制系統(tǒng)差錯控制技術(shù)分析設(shè)計 院 系： 動力工程系 班 級： 自動化09K1 學(xué) 號： 091912010116 學(xué)生姓名： 秦 術(shù) 員 指導(dǎo)教師： 李 大 中 設(shè)計周數(shù)： 1 成 績： 日期： 2013 年 1 月 17 日分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)課程設(shè)計任 務(wù) 書一、目的與要求二、主要內(nèi)容三、進度計劃序號設(shè)計內(nèi)容完成時間備注1選擇課程設(shè)計題目，查閱相關(guān)文獻資料2013年1月14日2文獻資料的學(xué)習(xí)根據(jù)所選題目進行方案設(shè)計2013年1月15日3與指導(dǎo)教師討論設(shè)計內(nèi)容、修改設(shè)計方案

2、2013年1月16日4撰寫課程設(shè)計報告2013年1月17日5課程設(shè)計答辯2013年1月18日四、設(shè)計成果要求五、考核方式學(xué)生姓名：秦術(shù)員指導(dǎo)教師：李大中2013 年 1 月 17 日一、課程設(shè)計的目的與要求分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)是目前國內(nèi)外工程領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛而有效的計算機控制技術(shù)，作為自動化類本科學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備和掌握與此相關(guān)的基礎(chǔ)知識、概念和設(shè)計方法。本課程設(shè)計是在分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)課程結(jié)束之后進行的一個綜合性實踐環(huán)節(jié)，主要目的是使學(xué)生在課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和設(shè)計方法，針對工程應(yīng)用問題能夠進行有關(guān)計算機監(jiān)控系統(tǒng)等內(nèi)容的綜合分析設(shè)計以及仿真，通過該教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)

3、生進一步加深對分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)的認識和理解，同時也給學(xué)生提供了一個實踐和增加感性認識的機會，為今后從事實際工作打下一定的基礎(chǔ)。二、設(shè)計正文1分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System , 簡稱DCS)：1.1定義：由多個(對)以微處理器為核心的過程控制采集站，分別分散地對各部分工藝流程進行數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與中央控制室各監(jiān)控操作站聯(lián)網(wǎng)，對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視和操作的控制系統(tǒng)。1.2具有如下特點：可靠性高（即危險分散）。以微處理機為核心的微型機比中小型計算機的可靠性高，即使一部分系統(tǒng)故障也不會影響全局，當(dāng)管理計算機故障時，各子系統(tǒng)仍能進行獨立的控

4、制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理（即結(jié)構(gòu)分散）。系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)預(yù)先通過子系統(tǒng)處理或選擇，數(shù)據(jù)傳輸量減小，減輕了微型機的負荷，提高了控制速度。由于信息量減小，使編程簡單，修改、變動都很方便。由于控制功能分散，子系統(tǒng)可靠性提高，對管理計算機的要求可以降低，對微型機的要求也可以降低。隨著科技的發(fā)展及計算機技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的普遍應(yīng)用,七十年代中期研制出以多臺微機為基礎(chǔ)的新型系統(tǒng)DCS（DistributedCOntrolSystem）。DCS的應(yīng)用使工業(yè)控制系統(tǒng)在原來的基礎(chǔ)上大大前進了一步。由于DCS具有人機聯(lián)系方便,對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視,操作、控制功能分散使控制裝置能可靠地運行,系統(tǒng)構(gòu)成靈活方便,可擴性

5、好,具有完善的自診斷功能,高的性能價格比,操作簡單、方便等優(yōu)點,使其滿足了現(xiàn)代生產(chǎn)的大規(guī)模的生產(chǎn)裝置、復(fù)雜的生產(chǎn)技術(shù)和工藝對控制系統(tǒng)的要求。13其實質(zhì)：是計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)。它是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機接口技術(shù)相互發(fā)展?jié)B透而產(chǎn)生的，既不同于分散的儀表控制系統(tǒng)，又不同于集中式計算機控制系統(tǒng)，它是吸收了兩者的優(yōu)點，在它們的基礎(chǔ)上又發(fā)展起來的一門系統(tǒng)工程技術(shù)，具有很強的生命力和顯著的優(yōu)越性。國內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機(Com

6、puter)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù)，處于底層的過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級計算機。生產(chǎn)監(jiān)控級對來自過程控制級的數(shù)據(jù)進行集中操作管理，如各種優(yōu)化計算、統(tǒng)計報表、故障診斷、顯示報警等?；痣姀S廠級監(jiān)控信息系統(tǒng) （Supervisory Information System in Plant Level,簡稱SIS）是集過程實時監(jiān)測、優(yōu)化控制及生產(chǎn)過程管理為一體的電廠自動化信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對火電廠生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測和分析，實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和全廠負荷

7、優(yōu)化調(diào)度，在整個電廠范圍內(nèi)充分發(fā)揮主輔機設(shè)備的潛力，達到整個電廠生產(chǎn)系統(tǒng)運行在最佳工況的目的；同時該系統(tǒng)提供全廠完整的生產(chǎn)過程歷史/實時數(shù)據(jù)信息，可作為電力公司信息化網(wǎng)絡(luò)的可靠生產(chǎn)信息資源，使公司管理和技術(shù)人員能夠?qū)崟r掌握各發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)信息及輔助決策信息，充分利用和共享信息資源，提高決策科學(xué)性。2差錯控制技術(shù)：21基本概念：差錯控制是在數(shù)字通信中利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯進行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。所謂差錯控制，就是對傳輸中出現(xiàn)的差錯進行檢測和糾正的技術(shù)。差錯控制的核心是差錯控制編碼技術(shù)，其基本思想就是通過對信息序列作某種變換，使原來彼此獨立，相關(guān)性很小的信息碼元之間產(chǎn)生某種相關(guān)

8、性（即具備一定的規(guī)律性），從而在接收端就可以通過對該規(guī)律性的檢驗判斷并糾正信息碼元在傳輸過程中出現(xiàn)的差錯。由數(shù)字傳輸原理可知：終端發(fā)送的數(shù)字信號在經(jīng)信道傳輸過程中，由于信道加性噪聲干擾及信道的帶寬有限特性，使信號傳輸?shù)浇邮斩藭r產(chǎn)生波形失真而導(dǎo)致抽樣判決結(jié)果錯誤，造成誤碼。 盡管可以采取碼型變換及均衡放大等措施對信號傳輸失真進行預(yù)防和補償，還可以通過選擇調(diào)制解調(diào)方式，擴展信道頻帶等手段以盡量減少信道傳輸誤碼率，但若還不能達到業(yè)務(wù)要求的范圍內(nèi)，就需要考慮采用差錯控制技術(shù)。系統(tǒng)運行過程中，由于受到各種干擾的影響，各個部分從輸入至輸出的傳輸過程中，可能出現(xiàn)錯誤或差錯，而影響系統(tǒng)的正常運行。為了提高過程

9、控制的可靠性，往往采用某種差錯控制技術(shù)，以便在出現(xiàn)干擾或錯誤、差錯時能自動糾正，保證系統(tǒng)的正常運行。差錯的特點: 由于通信線路上總有噪聲存在，噪聲和有用信息中的結(jié)果，就會出現(xiàn)差錯。噪聲可分為兩類，一類是熱噪聲，另一類是沖擊噪聲，熱噪聲引起的差錯是一種隨機差錯， 亦即某個碼元的出錯具有獨立性，與前后碼元無關(guān)。沖擊噪聲是由短暫原因造成的，例如電機的啟動、停止，電器設(shè)備的放弧等，沖擊噪聲引起 的差錯是成群的，其差錯持續(xù)時間稱為突發(fā)錯的長度。衡量信道傳輸性能的指標(biāo)之一是誤碼率PO。PO=錯誤接收的碼元數(shù)/接收的總碼元數(shù)目前普通電話線路中，當(dāng)傳輸速率在6002400bit/s時，PO在 之間，對于大多數(shù)

10、通信系統(tǒng)，PO在之間，而計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸則要求誤碼率低于。2.1.3差錯控制的基本方式:差錯控制方式基本上分為兩類，一類稱為“反饋糾錯”，另一類稱為“前向糾錯”。在這 兩類基礎(chǔ)上又派生出一種稱為“混合糾錯”。 (1)反饋糾錯 這種方式在是發(fā)信端采用某種能發(fā)現(xiàn)一定程度傳輸差錯的簡單編碼方法對所傳信息進行編碼 ，加入少量監(jiān)督碼元，在接收端則根據(jù)編碼規(guī)則收到的編碼信號進行檢查，一量檢測出(發(fā) 現(xiàn))有錯碼時，即向發(fā)信端發(fā)出詢問的信號，要求重發(fā)。發(fā)信端收到詢問信號時，立即重發(fā) 已發(fā)生傳輸差錯的那部分發(fā)信息，直到正確收到為止。所謂發(fā)現(xiàn)差錯是指在若干接收碼元中 知道有一個或一些是錯的，但不一定知道錯誤的

11、準(zhǔn)確位置。圖61給出了“差錯控制”的 示意方框圖。 (2)前向糾錯 這種方式是發(fā)信端采用某種在解碼時能糾正一定程度傳輸差錯的較復(fù)雜的編碼方法，使接收 端在收到信碼中不僅能發(fā)現(xiàn)錯碼，還能夠糾正錯碼。在圖61中，除去虛線所框部分就是前 向糾錯的方框示意圖。采用前向糾錯方式時，不需要反饋信道，也無需反復(fù)重發(fā)而延誤傳輸 時間，對實時傳輸有利，但是糾錯設(shè)備比較復(fù)雜。 (3)混合糾錯 混合糾錯的方式是：少量糾錯在接收端自動糾正，差錯較嚴重，超出自行糾正能力時，就向 發(fā)信端發(fā)出詢問信號，要求重發(fā)。因此，“混合糾錯”是“前向糾錯”及“反饋糾錯”兩種 方式的混合。 對于不同類型的信道，應(yīng)采用不同的差錯控制技術(shù)，

12、否則就將事倍功半。 反饋糾錯可用于雙向數(shù)據(jù)通信，前向糾錯則用于單向數(shù)字信號的傳輸，例如廣播數(shù)字電視系統(tǒng)，因為這種系統(tǒng)沒有反饋通道。22差錯控制技術(shù)分類:減額設(shè)計技術(shù) 減額設(shè)計就是對零件或電子元器件等減額使用，使其工作于比額定值低的應(yīng)力（如機械應(yīng)力，熱應(yīng)力，電應(yīng)力等）狀態(tài)，以便能補償超常的工作應(yīng)力，以及適應(yīng)零件或元器件因緩慢的物理、化學(xué)變化而造成的性能降低和老化。減額設(shè)計的途徑是：降低使用應(yīng)力；提高零件或元器件的強度。減額系數(shù)的確定則依靠試驗數(shù)據(jù)和工作環(huán)境因素。自動保護技術(shù) 在系統(tǒng)運行過程中，有可能在環(huán)境干擾下產(chǎn)生瞬時過載而導(dǎo)致系統(tǒng)故障。過載保護設(shè)計技術(shù)在于，這種過載不致導(dǎo)致系統(tǒng)部件的損壞和影響

13、系統(tǒng)的安全性。主要有如下過載保護措施。 1)自動切斷技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過載或其他不安全情況時使系統(tǒng)有關(guān)部分或全部停止運行，以保護系統(tǒng)的安全。在一般電器中廣泛應(yīng)用熔斷器切斷電源；在電力系統(tǒng)中則有各類繼電保護裝置，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，通過斷路器將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，以保證系統(tǒng)繼續(xù)運行；在機械設(shè)備中則有安全銷等。 2)阻尼技術(shù)。當(dāng)系統(tǒng)運行中有過載的物理量時，限制其通過或?qū)⑵渌p，使其不致影響系統(tǒng)的運行或安全。例如，運用電感器抑制過電壓，用減震器的阻尼作用減小并部分吸收振動、沖擊能量。 3)旁路技術(shù)。把瞬間過載能量或不需要的物理量從旁路泄走。例如，用低阻通路把過載電能旁路到大地；避雷器將雷電能量旁

14、路到大地；電路中的旁路電容，濾掉不需要的信號頻率；液壓與氣動系統(tǒng)的溢流閥等。反饋技術(shù) 信號在傳輸過程中，由于受到各種干擾的影響，傳輸?shù)捷敵龆藭r，可能出現(xiàn)錯誤。反饋技術(shù)是將系統(tǒng)的輸出通過一定方式反送到系統(tǒng)的輸入端，從而對系統(tǒng)的輸入和再輸出嚴生影響，直到獲得正確輸出為止。 1)反饋校驗。在信息技術(shù)中，將輸出端收到的數(shù)據(jù)信號原封不動地回送給輸入端，與原發(fā)數(shù)據(jù)進行比較，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則需重發(fā)。 2)檢錯重發(fā)。在信息傳輸中，輸出端對收到的數(shù)據(jù)進行差錯檢測，如果有錯，則通知輸入端重發(fā)，直到收到正確數(shù)據(jù)為止。為對收到的數(shù)據(jù)進行差錯檢測，需在輸入端對用戶原始數(shù)據(jù)進行差錯控制編碼，如奇偶校驗碼， 二維奇偶校驗碼

15、（方陣碼），恒比碼，循環(huán)碼等 3)反饋控制。將系統(tǒng)輸出的一部分或全部，通過一定的通道反送到輸入端，將被控對象的當(dāng)前狀態(tài)與所希望的狀態(tài)之差轉(zhuǎn)換成控制信號，直到輸出狀態(tài)接近或達到目標(biāo)值。反饋控制又有自授反饋和測量反饋之分。 4)自適應(yīng)控制。具有預(yù)先給定的目標(biāo)，即使環(huán)境變化也能按照目標(biāo)進行工作，達到預(yù)期的效果。自動補償技術(shù) 采用特殊結(jié)構(gòu)，附加裝置、線路或特殊材料等，抵消規(guī)定工作條件變化所造成的誤差源，以保證設(shè)備的可靠運行。例如，各種電子設(shè)備中的補償電路；許多機械中的誤差補償裝置；運用具有溫度補償作用的材料和元件，如用陶瓷作電介材料的特種小型電容器，可有幾種不同的正或負溫度系數(shù)，與其他電容器組合使用，

16、可得總溫度系數(shù)很小的組合電容。軟件抗干擾技術(shù) 干擾有可能打亂程序正常的執(zhí)行秩序，使系統(tǒng)運行產(chǎn)生波動或“死機”。對程序運行失常采取的手段是監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)失常，及時引導(dǎo)系統(tǒng)回到正常軌道上來。常用的抗干擾措施有：設(shè)置軟件陷井；系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視；使用“看門狗”監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)等。軟件校錯技術(shù) 系統(tǒng)硬件常會受到某種干擾而改變系統(tǒng)的控制狀態(tài)，造成控制失靈，可運用軟件控制硬件的差錯。 1)循環(huán)采樣技術(shù)。硬件的控制信息流中，各級的輸入是上一級的輸出或邏輯運算的結(jié)果。由于干擾的侵入會破壞這些條件，造成控制失靈。利用軟件的方法，將對控制信號的一次采集改為循環(huán)采樣，從而避免白于偶然的干擾因素造成控制信號

17、的偏差。 2)設(shè)置系統(tǒng)控制狀態(tài)單元。通過軟件的方法，可以隨時查詢輸出系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息，當(dāng)干擾破壞了系統(tǒng)控制狀態(tài)后，可以及時發(fā)現(xiàn)、及時糾正。還可在此基礎(chǔ)上建立自檢程序，使干擾可被實時檢測到。3. 差錯控制系統(tǒng)的組成及其作用原理:3.1系統(tǒng)組成:差錯控制系統(tǒng)的組成及其作用原理如圖:圖中虛線內(nèi)的部分就是數(shù)字通信中的差錯控制系統(tǒng)。當(dāng)沒有差錯控制時，信源輸出的數(shù)字（也稱符號或碼元）序列將直接送住信道。由于信道中存在干擾，信道的輸出將發(fā)生差錯。數(shù)字在傳輸中發(fā)生差錯的概率（誤碼率）是傳輸準(zhǔn)確性的一個主要指標(biāo)。在數(shù)字通信中信道給定以后，如果誤碼率不能滿足要求,就要采取差錯控制。按具體實現(xiàn)方法的不同,差錯控制

18、可以分為前向糾錯法、反饋重傳法和混合法三種類型。 前向糾錯法 差錯控制系統(tǒng)只包含信道編碼器和譯碼器。從信源輸出的數(shù)字序列在信道編碼器中被編碼(見信道編碼),然后送往信道。由于信道編碼器使用的是糾錯碼，譯碼器可以糾正傳輸中帶來的大部分差錯而使信宿得到比較正確的序列。 反饋重傳法 只利用檢錯碼以發(fā)現(xiàn)傳輸中帶來的差錯，同時在發(fā)現(xiàn)差錯以后通過反向信道通知發(fā)信端重新傳輸相應(yīng)的一組數(shù)字，以此來提高傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。根據(jù)重傳控制方法的不同，反饋重傳法還可以分成若干種實現(xiàn)方式。其中最簡單的一種稱為等待重傳方式。采用這種方式時發(fā)信端每送出一組數(shù)字就停下來等待收信端的回答。這時信道譯碼器如未發(fā)現(xiàn)差錯便通過收信端重傳控

19、制器和反向信道向發(fā)信端發(fā)出表示正確的回答。發(fā)信端收到后通過發(fā)信端重傳控制器控制信源傳輸下一組數(shù)字，否則信源會重新傳輸原先那組數(shù)字。 上述兩種方法的主要差別是：前向糾錯不需要反向信道，而反饋重傳必須有反向信道。前向糾錯利用糾錯碼，而反饋重傳利用檢錯碼。一般來講，糾錯碼的實現(xiàn)比較復(fù)雜，可糾正的差錯少，而檢錯碼的實現(xiàn)比較容易，可發(fā)現(xiàn)的差錯也多。前向糾錯帶來的消息延遲是固定的，傳輸消息的速率也是固定的，而反饋重傳中的消息延遲和消息的傳輸速率都會隨重傳頻度的變化而變化。前向糾錯不要求對信源控制，而反饋重傳要求信源可控。經(jīng)前向糾錯的被傳消息的準(zhǔn)確性仍然會隨著信道干擾的變化而發(fā)生很大變化，而經(jīng)反饋重傳的被傳

20、消息的準(zhǔn)確性比較穩(wěn)定，一般不隨干擾的變化而變化。因此，兩者的適用場合很不相同。 混合法 在信道干擾較大時，單用反饋重傳會因不斷重傳而使消息的傳輸速率下降過多，而僅用前向糾錯又不能保證足夠的準(zhǔn)確性，這時兩者兼用比較有利，這就是混合法。此法所用的信道編碼是一種既能糾正部分差錯又能發(fā)現(xiàn)大部分差錯的碼。信道譯碼器首先糾正那些可以糾正的差錯，只對那些不能糾正但能發(fā)現(xiàn)的差錯才要求重傳，這會大大降低重傳的次數(shù)。同時，由于碼的檢錯能力很強，最后得到的數(shù)字消息的準(zhǔn)確性是比較高的。3.2作用:差錯控制已經(jīng)成功地應(yīng)用于衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)通信。在衛(wèi)星通信中一般用卷積碼或級連碼進行前向糾錯，而在數(shù)據(jù)通信中一般用分組碼進行反

21、饋重傳。此外，差錯控制技術(shù)也廣泛應(yīng)用于計算機，其具體實現(xiàn)方法大致有兩種：利用糾錯碼由硬件自動糾正產(chǎn)生的差錯；利用檢錯碼在發(fā)現(xiàn)差錯后通過指令的重復(fù)執(zhí)行或程序的部分返回以消除差錯。 3.3差錯控制功能:通信系統(tǒng)必須具備發(fā)現(xiàn)(即檢測)差錯的能力，并采取措施糾正之，使差錯控制在所能允許的盡可能小的范圍內(nèi)，這就是差錯控制過程，也是數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能之一。接收方通過對差錯編碼(奇偶校驗碼或CRC碼)的檢查，可以判定一幀在傳輸過程中是否發(fā)生了差錯。一旦發(fā)現(xiàn)差錯，一般可以采用反饋重發(fā)的方法來糾正。這就要求接受方收完一幀后，向發(fā)送方反柜一個接收是否正確的信息，使發(fā)送方據(jù)此做出是否需要重新發(fā)送的決定。發(fā)送方僅當(dāng)

22、收到接收方以正確接收的反饋信號后才能認為該幀已經(jīng)正確發(fā)送完畢，否則需要重發(fā)直至正確為止。物理信道的突發(fā)噪聲可能完全“淹沒”一幀，即使得整個數(shù)據(jù)幀或反饋信息幀丟失，這將導(dǎo)致發(fā)送方永遠收不到接受方發(fā)來的信息，從而使傳輸過程停滯。為了避免出現(xiàn)這種情況，通常引入計時器(Timer)來限定接收方發(fā)回方反柜消息的時間間隔，當(dāng)發(fā)送方發(fā)送一幀的同時也啟動計時器，若在限定時間間隔內(nèi)未能收到接收方的反柜信息，即計時器超時(Timeout)，則可認為傳出的幀以出錯或丟失，就要重新發(fā)送。由于同一幀數(shù)據(jù)可能被重復(fù)發(fā)送多次，就可能引起接收方多次收到同一幀并將其遞交給網(wǎng)絡(luò)層的危險。為了防止防止發(fā)生這種危險，可以采用對發(fā)送的

23、幀編號的方法，即賦予每幀一個序號，從而使接收方能從該序號來區(qū)分是新發(fā)送來的幀還是已經(jīng)接受但又重發(fā)來的幀，以此來確定要不要將接收到的幀遞交給網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層通過使用計數(shù)器和序號來保證每幀最終都能被正確地遞交給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)層一次。4誤碼控制：4.1誤碼控制基本原理：我們先舉一個日常生活中的實例。如果你發(fā)出一個通知：“明天14：0016：00開會”，但在通知過程中由于某種原因產(chǎn)生了錯誤，變成“明天10：0016：00開會”。別人收到這個錯誤通知后由于無法判斷其正確與否，就會按這個錯誤時間去行動。為了使收者能判斷正誤，可以在發(fā)通知內(nèi)容中增加“下午”兩個字，即改為：“明天下午14：0016：00開會”，

24、這時，如果仍錯為：“明天下午10：0016：00開會”，則收到此通知后根據(jù)“下午”兩字即 可 判斷出其中“10：00”發(fā)生了錯誤。但仍不能糾正其錯誤，因為無法判斷“10：00”錯在何處，即無法判斷原來到底是幾點鐘。這時，收者可以告訴發(fā)端再發(fā)一次通知，這就是檢錯重發(fā)。為了實現(xiàn)不但能判斷正誤(檢錯)，同時還能改正錯誤(糾錯)，可以把發(fā)的通知內(nèi)容再增 加“兩個小時”四個字，即改為：“明天下14：0016：00兩個小時開會”。這樣，如果其 中“14：00”錯為“10：00”，不但能判斷出錯誤，同時還能糾正錯誤，因為其中增加的“ 兩個小時”四個字可以判斷出正確的時間為14：0016：00”。 通過上例可

25、以說明，為了能判斷傳送的信息是否有誤，可以在傳送時增加必要的附加判斷數(shù) 據(jù)；如果又能糾正錯誤，則需要增加更多的附加判斷數(shù)據(jù)。這些附加數(shù)據(jù) 在不發(fā)生誤碼的情況之下是完全多余的，但如果發(fā)生誤碼，即可利用被傳信息數(shù)據(jù)與附加數(shù) 據(jù)之間的特定關(guān)系來實現(xiàn)檢出錯誤和糾正錯誤，這就是誤碼控制編碼的基本原理。具體地說 就是：為了使信源代碼具有檢錯和糾錯能力，應(yīng)當(dāng)按一定的規(guī)則在信源編碼的基礎(chǔ)上增加 一些冗余碼元(又稱監(jiān)督碼)，使這些冗余碼元與被傳送信息碼元之間建立一定的關(guān)系，發(fā)信 端完成這個任務(wù)的過程就稱為誤碼控制編碼；在收信端，根據(jù)信息碼元與監(jiān)督碼元的特定關(guān) 系，實現(xiàn)檢錯或糾錯，輸出原信息碼元，完成這個任務(wù)的過

26、程就稱誤碼控制譯碼(或解碼)。 另外，無論檢錯和糾錯，都有一定的誤別范圍，如上例中，若開會時間錯為“16：0018：0 0”，則無法實現(xiàn)檢錯與糾錯，因為這個時間也同樣滿足附加數(shù)據(jù)的約束條件，這就應(yīng)當(dāng)增 加更多的附加數(shù)據(jù)(即冗余)。我們已知，信源編碼的中心任務(wù)是消去冗余，實現(xiàn)碼率壓縮， 可是為了檢錯與糾錯，又不得不增加冗余，這又必然導(dǎo)致碼率增加，傳輸效率降低；顯然這 是個矛盾。我們分析誤碼控制編碼的目的，正是為了尋求較好的編碼方式，能在增加冗余不 太多的前提下來實現(xiàn)檢錯和糾錯。 再者，經(jīng)過信源編碼，如果傳送信道容量與信源碼率相匹配，而且 信道內(nèi)引入的噪聲較小，則誤碼率一般是很低的。例如，當(dāng)信道的

27、信雜比超過20dB時，二元 單極性碼的誤碼率低于，即誤碼率只分之一，故通過信道編碼實現(xiàn)檢錯 和糾錯是可以做到的。4.2誤碼控制編碼的分類：隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，研究開發(fā)了各種誤碼控制編碼方案，各自建立在不同的數(shù)學(xué)模型 基礎(chǔ)上，并具有不同的檢錯與糾錯特性，可以從不同的角度對誤碼控制編碼進行分類。 按照誤碼控制的不同功能，可分為檢錯碼、糾錯碼和糾刪碼等。檢錯碼僅具備識別錯碼功能 而無糾正錯碼功能；糾錯碼不僅具備識別錯碼功能，同時具備糾正錯碼功能；糾刪碼則不僅 具備識別錯碼和糾正錯碼的功能，而且當(dāng)錯碼超過糾正范圍時可把無法糾錯的信息刪除。 按照誤碼產(chǎn)生的原因不同，可分為糾正隨機錯誤的碼與糾正突發(fā)性

28、錯誤的碼。前者主要用于產(chǎn)生獨立的局部誤碼的信道，而后者主要用于產(chǎn)生大面積的連續(xù)誤碼的情況，例如磁帶數(shù)碼 記錄中磁粉脫落而發(fā)生的信息丟失。 按照信息碼元與附加的監(jiān)督碼元之間的檢驗關(guān)系可分為線性碼與非線性碼。如果兩者呈線性 關(guān)系，即滿足一組線性方程式，就稱為線性碼；否則，兩者關(guān)系不能用線性方程式來描述， 就稱為非線性碼。 按照信息碼元與監(jiān)督附加碼元之間的約束方式之不同，可以分為分組碼與卷積碼。在分組碼 中，編碼后的碼元序列每n位分為一組，其中包括k位信息碼元和r位附加監(jiān)督碼元，即n=k+r ，每組的監(jiān)督碼元僅與本組的信息碼元有關(guān)，而與其他組的信息碼元無關(guān)。卷積碼則不同， 雖然編碼后碼元序列也劃分為

29、碼組，但每組的監(jiān)督碼元不但與本組的信息碼元有關(guān)，而且與前 面碼組的信息碼元也有約束關(guān)系。 按照信息碼元在編碼之后是否保持原來的形式不變，又可分為系統(tǒng)碼與非系統(tǒng)碼。在系統(tǒng)碼中，編碼后的信息碼元序列保持原樣不變，而在非系統(tǒng)碼中，信息碼元會改變其原有的信號序列。由于原有碼位發(fā)生了變化，使譯碼電路更為復(fù)雜，故較少選用。 根據(jù)編碼過程中所選用的數(shù)字函數(shù)式或信息碼元特性的不同，又包括多種編碼方式。對 于某種具體的數(shù)字設(shè)備，為了提高檢錯、糾錯能力，通常同時選用幾種誤碼控制編碼方式。 在表61中，列出了常見的幾種誤碼控制編碼方式。以下，以線性分組碼為例，對幾種簡單 的編碼方式進行介紹。5. 差錯控制對分散控制系統(tǒng)的影響：生產(chǎn)的發(fā)展對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電提出了越來越高的要求，由于聯(lián)網(wǎng)步伐的加快，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對保護裝置的功能要求越來越高，使得微機保護裝置的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，保