利用神经元结构的数字系统在线进化技术

现有基于逻辑门的底层硬件进化方法只能进化小规模数字电路，由此提出了一种硬件系统级在线进化方法。设计了一种适合系统进化的神经元结构，采用遗传算法（SGA）来实现数字电路的在线进化设计。以图像处理算法为例，讨论分析了进化参数选取对进化结果的影响，验证了系统级进化方法的高进化成功率、快速收敛性。实验结果表明，神经元结构的设计是正确的，所提出的系统级进化方法能用于大规模数字系统的在线进化。     

基于动态加权系数和多目标进化的模型修正方法

建立准确的结构动力学模型是结构响应分析的基础,由于模型简化的不确切等因素,必然会带来一定的误差,为了获得高精度的动力学分析模型,需要结合试验数据对模型进行修正。模态试验结果中包含了试件不同状态不同阶次的频率和振型信息,模型修正时需要建立多个目标函数,提出了一种基于动态加权系数的多目标模型修正方法。通过对解的群体实施进化,在每一代非劣解中,挑选各个子目标函数的局部最优解,计算各个局部最优解与子目标期望值的差距,并根据差距对加权系数动态调整,从而在进化过程中对加权系数进行优化,避免维数灾难问题,实现各个子目标函数的快速收敛。采用该方法对导弹全弹动力学模型进行了修正,子目标函数个数达到16个,与基于Pareto最优的模型修正方法相比,用较少的代数实现了各个子目标函数的收敛,提高了群体搜索的效率,取得了较好的修正效果。     

量子进化算法

进化算法是解决优化问题的一种有效方法,但在实际应用中也存在收敛速度慢、早熟等问题,大大影响了其应用效果。本文将进化算法和量子理论结合,提出一种新的理论框架-量子进化理论及其学习算法。算法借鉴量子理论,采用量子染色体的表示形式,能使一个染色体同时表示多个状态;模拟量子坍塌的随机观察能带来丰富的种群;同时构造具有量子特点的交叉变异算子,能在防止算法早熟的同时使算法更快收敛。本文不仅从理论上证明了这一理论框架的全局收敛性, 仿真计算也表明了此算法的优越性。     

基于速度交流的多种群多目标粒子群算法研究

为提高多目标优化算法的收敛精度和搜索性能,提出一种基于速度交流的多种群多目标粒子群算法。算法引入速度交流机制,将种群划分为多个子种群以实现速度信息共享,改善粒子单一搜索模式,提高算法的全局搜索能力。采用混沌映射优化惯性权重,提高粒子搜索遍历性和全局性,为降低算法在运行后期陷入局部最优Pareto前沿的可能性,对各个子种群执行不同的变异操作。将算法与NSGA-Ⅱ、SPEA2、AbYSS、MOPSO、SMPSO和GWASF-GA先进多目标优化算法进行对比,实验结果表明:该算法得到的解集具有更好的收敛性和分布性。     

进化规划中的变异与收敛

进化规划算法中变异是唯一的操作，因此变异算子对进化规划算法的性能有决定性的影响。文中以高斯变异算子为例，研究了变异算子在进化进程的作用，分析了进化规划算法不收敛的原因以及变异算子与进化代数、收敛精度间的关系。对传统进化规划算法和多群进化规划算法的性能进行了仿真研究，仿真结果表明了分析结果的正确性。     

高斯变异差分进化算法及其应用研究

为平衡算法收敛速度和全局搜索能力,克服差分进化算法易“早熟”的缺陷,在分析引起种群多样性下降及个体进化停滞原因的基础上,通过引入高斯变异操作,提出了基于高斯变异改进的差分进化算法(modified differential evolution base on Gauss mutation, GMDE). 数值仿真及2个工程优化问题的求解结果表明本文算法能有效避免“早熟”收敛,且在算法收敛速度和全局搜索能力上取得了较好的平衡.     

基于微分进化算法的非对称弧齿锥齿轮约束多目标优化

根据齿轮啮合原理和现代摩擦学理论,建立了以弧齿锥齿轮传动齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间夹角的余切值最小、传动总体积最小和齿面诱导法曲率主值最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型。对当前的微分进化多目标优化算法进行了改进,给出了适用于工程领域的微分进化约束多目标优化算法。借助于改进的微分进化多目标优化算法,通过范例对弧齿锥齿轮传动进行两目标和三目标优化设计。分析了齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间的夹角及齿面诱导法曲率主值对齿面接触强度和胶合强度的影响。     

基于微分进化神经网络的模拟电路故障诊断

BP神经网络已在模拟电路故障诊断领域得到广泛应用,但BP神经网络存在训练速度慢且容易陷入局部最优的问题.由此,本文提出了一种基于混合变异策略的微分进化改进算法,描述了利用微分进化改进算法进行神经网络权值训练的过程和方法,并将微分进化神经网络用于模拟电路故障诊断,文中还对微分进化神经网络与BP神经网络进行了比较.实验结果表明,微分进化神经网络的训练时间和训练精度均优于BP神经网络,其在模拟电路故障诊断中的准确度比BP神经网络提高了7%.     

基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法

当管道同时发生多个泄漏点时,多个泄漏点的声波信号出现混叠,从而影响泄漏声信号的传播和衰减规律。在多点泄漏声波信号混叠的情况下,传统的泄漏定位方法无法对多个泄漏点进行有效定位。为此,提出了一种基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法。由于变分模态分解(variational mode decomposing, VMD)的分解模态个数对特征提取有影响,因此采用能量函数估计分解模态个数,从而对VMD改进。然后采用改进VMD对多点泄漏声波信号进行处理。另外,通过时频分析(time-frequency analysis, TFA)估计多个泄漏点数量,从而得到多点泄漏的定位函数。差分进化(differential evolution, DE)算法易陷入局部最优,在进化后期收敛速度较慢,采用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法提高DE的全局收敛速度,并通过改进的差分进化算法估计多个泄漏点的位置。在管道现场进行多点泄漏的模拟试验,试验结果表明该方法能够准确地估计多点泄漏位置,泄漏定位的最小误差为18 m。     

基于神经网络的某装备电路单元故障诊断研究

某装备是一种较为先进的防空武器系统.该系统结构和电路复杂,元器件种类与品种多,技术保障中其性能检测与故障诊断的难度大.为此,针对系统电路单元功能模块的组成情况,进行了单元电路模块化诊断方法研究.以该装备某单元电路板为例,介绍了利用神经网络和模式识别相结合,实现功能模块的故障判断并对故障元器件定位的方法.结果表明:这种方法能够大大降低测前仿真的工作量,提高故障诊断的精度和速度,增强该武器装备的维修保障能力.     

铁基上析氢反应机理电化学阻抗谱等效电路模型

根据反应体系的物理意义发现,电化学反应中吸附态中间产物的存在类似于在一个简单的电化学反应机理的等效电路模型上增加一个电容和电阻并联的复合元件.提出了一个模拟电极反应中出现吸附态中间产物反应过程的等效电路.根据阻抗理论,初步证明了所提出的等效电路的合理性.最后,利用铁基体上析氢反应对模型做了进一步的试验验证.根据试验确定了铁基体上氢析出反应2种不同机理所对应的过电位区间,即在0.04 V过电位以下,铁基体上析氢反应为电化学复合脱附机理;过电位高于0.15 V,铁基体上析氢反应为化学复合脱附机理,在中高过电位和低过电位之间存在一个不稳定的过渡区.     

Optimal scan strategy for mega-pixel and kilo-gray-level OLED-on-silicon microdisplay

The digital pixel driving scheme makes the organic light-emitting diode (OLED) microdisplays more immune to the pixel luminance variations and simplifies the circuit architecture and design flow compared to the analog pixel driving scheme. Additionally, it is easily applied in full digital systems. However, the data bottleneck becomes a notable problem as the number of pixels and gray levels grow dramatically. This paper will discuss the digital driving ability to achieve kilogray-levels for megapixel displays. The optimal scan strategy is proposed for creating ultra high gray levels and increasing light efficiency and contrast ratio. Two correction schemes are discussed to improve the gray level linearity. A 1280×1024×3 OLED-on-silicon microdisplay, with 4096 gray levels, is designed based on the optimal scan strategy. The circuit driver is integrated in the silicon backplane chip in the 0.35 μm 3.3 V-6 V dual voltage one polysilicon layer, four metal layers (1P4M) complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process with custom top metal. The design aspects of the optimal scan controller are also discussed. The test results show the gray level linearity of the correction schemes for the optimal scan strategy is acceptable by the human eye.     

Oscillation-test methodology for low-cost testing of active analogfilters

The oscillation-test strategy is a low cost and robust test method for mixed-signal integrated circuits. Being a vectorless test method, it allows one to eliminate the analog test vector generator. Furthermore, as the oscillation frequency is considered to be digital, it can be precisely analyzed using pure digital circuitry and can be easily interfaced to test techniques dedicated to the digital part of the circuit under test (CUT). This paper describes the design for testability (DFT) of active analog filters based on oscillation-test methodology. Active filters are transformed to oscillators using very simple techniques. The tolerance band of the oscillation frequency is determined by a Monte Carlo analysis taking into account the nominal tolerance of all circuit under test components. Discrete practical realizations and extensive simulations based on CMOS 1.2 μm technology parameters affirm that the test technique presented for active analog filters ensures high fault coverage and requires a negligible area overhead. Finally, the DFT techniques investigated are very suitable for automatic testable filter synthesis and can be easily integrated in the tools dedicated to automatic filter design     

基于技术进化趋势的裁剪方法研究

裁剪是TRIZ中一种有效解决问题的方法,其通过删除问题元件,重组系统有用功能进行产品创新设计,达到简化系统与优化产品的目的.为了启发和引导设计者在裁剪过程中有效地利用资源,在使用裁剪规则引导创新设计的基础上,以具有预测性和启发性的技术进化趋势作为知识源,综合分析进化趋势解题与裁剪规则引导功能重组的资源来源,构建了进化趋势与裁剪规则的映射关系,提出了基于裁剪规则的多层次进化趋势选择策略,利用进化趋势辅助功能重组,构建了基于进化趋势的裁剪方法过程模型.最后通过钢带铠装机裁剪实例验证了此方法的合理性.     

随机结构反应概率密度演化分析的切球选点法

发展了随机结构反应概率密度演化分析中随机参数空间的切球选点法。密度演化方法是一类直接获取随机结构动力反应概率密度函数及其演化过程的有效方法。在多个随机变量时，随机变量空间中的离散代表点选点规则直接关系到密度演化方法的精度和效率。本文构造了平面内等半径相切圆圆心分布定位的算法，以此为基础，建立了三维空间中等半径相切球球心坐标定位的计算公式。从而给出随机变量空间中的离散代表点及其赋得概率。计算表明，基于空间切球法的选点规则具有良好的精度和效率，在2个和3个随机变量情况下是较为理想的选点方法。     

杨柳青年画民俗艺术的衍变解析

目的以杨柳青年画为例,通过杨柳青年画民俗艺术的衍变解析,为数字化时代背景下的民俗艺术保护与传承提供示范意义。方法以杨柳青年画的传统传承、社会传承、数字传承解析传承方式衍变;从杨柳青年画的年俗应用、设计应用、体验应用解析应用衍变。结论通过杨柳青年画民俗艺术的衍变解析,提升公众对民俗艺术的关注与重视,为民俗艺术传承与发展提供借鉴。     

Efficient optimization processes using kriging approximation models in electrical impedance tomography

A reduced model technique based on kriging approximations is developed in order to increase the rate of convergence of an evolution strategy (ES) when solving a non‐destructive evaluation problem. The inverse problem investigated consists of identifying the geometry of discontinuities in a conductive material from Cauchy data measurements taken on the boundary. In this study, we use kriging approximation models in order to increase the rate of convergence of the optimization algorithm and to efficiently detect, from a computational time point of view, a subsurface cavity, such as a circle. The algorithm developed by combining evolution strategies and kriging approximations is found to be a robust, fast and efficient method for detecting the size and location of subsurface cavities. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于FPGA的数字化中频磁控溅射电源设计

介绍了一种全数字控制的中频磁控溅射电源设计.主电路前级采用直流斩波调压,后级采用全桥逆变的电路结构.控制电路由现场可编程门阵列(FPGA)计算产生高分辨率的数字脉宽调制信号(DPWM)实现.电源工作于恒流模式,通过PID算法调节Buck斩波电路的驱动DPWM来实现闭环控制.全桥逆变电路的驱动信号由FPGA计算产生,通过按键可设置驱动的DPWM,输出所需的固定频率和占空比的矩形波.对于靶面微打弧和强打弧,FPGA采取不同的保护措施.最后制作了5kW的样机进行验证,实验证明,方法可行,具有好的应用前景.