面向电路进化设计的智能优化算法研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a84242936
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
可进化硬件(Evolvable HardWare,EHW)是指硬件能够通过与环境的交互作用动态地和自适应地改变和调整自身的结构和行为,可进化硬件具备自适应、自组织、自修复的特点。作为可进化硬件研究的重要分支,电路进化设计是研究和实现“具有自修复、自复制能力的机器”所需要的基本前提,其有望实现复杂电路的自动设计并可以获得优于常规设计的设计结果,因而成为国际性的研究热点。但是,现今电路进化设计还面临着巨大的难度,如何提高电路进化设计所涉及的电路规模、进化速度和复杂程度,以及所能达到设计效率和优化程度等,都是不可回避的、极具挑战性的开放性问题。   本论文系统地论述了电路进化设计的工作原理、研究现状及存在的问题,从研究电路进化设计方法的基本理论出发,针对电路进化设计中的进化速度问题,有针对性地改进已有的进化算法和发展更加适用的新型进化算法。针对进化算法及电路进化设计的编码方案及适应度评估等方面,进行了较为全面和深入的研究,主要概括如下:   首先,讨论分析了现有普遍适用于电路进化设计的遗传算法所存在的不足,在分析博弈理论与进化算法特点的基础上,针对组合逻辑电路进化设计的特点,将博弈理论分析与动态进化过程相结合,提出了一种基于遗传算法的进化博弈决策机制,利用遗传算法来指导博弈者策略选择的改进进化算法-博弈遗传算法。针对组合逻辑电路门级进化问题,通过采用一种树型编码方案和可以充分兼顾电路功能符合率及资源利用率等的多目标评估方法,通过仿真实验验证了博弈遗传算法的有效性。   其次,在分析讨论生物免疫系统和遗传算法的特点的基础上,从生物免疫系统中选择了一些机制进行分析研究,并将其引入到遗传算法中。另外针对遗传算法算子参数对算法的影响,引入自适应机制,使遗传参数跟随遗传进程做自适应的调整。结合以上内容建立相应模型、提出算法,并在组合逻辑电路门级进化设计和模拟电路进化设计中进行了仿真实验。   接着,针对模拟电路进化设计中电路结构的不确定性及元件参数的离散化特点,通过引入正交试验产生初始种群来保证初始种群的多样性和均匀性,以加快算法运算速度。结合支持结构自动生成和参数规格化的高效编码方案,借鉴常规设计方法的“先定结构,后定参数”的设计经验,形成算法的基本结构。首先通过两次正交试验分别确定电路的结构和元件参数,最终确定初始种群。其次基于所提出的自适应免疫遗传算法进行分阶段、自适应的进化设计。最后针对有源滤波电路进行了仿真实验。   最后,对全文研究内容进行了总结,指出研究工作中存在的不足,明确了下一步的研究方向。  
其他文献
受潜在应用需求的驱动,机器人技术得到了快速的发展。随着时代的发展,各应用领域对机器人的要求越来越高,单个机器人能力的提高仍难以满足新的需求,因此,机器人系统的设计和应用开
超声波测距系统以其价格低廉、易实现等优点被广泛应用于工业领域。测量精度和实时性是评价超声波测距系统的两个重要指标,本文设计了高精度超声波长度实时测控系统,同时解决
复杂系统常呈现出高度非线性和多变量的特征,对其进行预测建模较为困难。支持向量机和神经网络是最为常用的建模方法,然而,目前预测模型的研究对象往往为单变量序列或线性系
由于左心室是心脏最重要的动力来源,很多对心脏的研究进而可转化为对左心室的研究分析。传统的静态分析存在的局限性又使基于四维图像的左心室运动分析成为了研究热点,尤其是
超声检测是一种广泛应用于工程和医学的无损检测方法。超声相控阵探伤方法是相控阵技术在超声检测中的应用,它主要是通过控制相控探头各个阵元的激励延迟时间来控制波束的偏