演化算法在FPGA布局中的应用

为解决现场可编程门阵列(FPGA)中的布局(Placement)合理化问题,对FPGA布局问题的原理进行了详细的研究,提取出针对布局问题的准确的数学描述,最后提出了一种应用演化算法(Evolvable Algorithm,EA)来解决FPGA布局问题的方法。实验结果表明:在给定的数学约束条件下,合理地设置算法参数,演化算法对于求解FPGA的布局优化问题是十分有效的。     

基于差分元胞多目标遗传算法的车间布局优化

以物料搬运费用最小和车间设备占地面积利用率最大为目标,建立了车间设备布局多目标优化设计模型.针对常用多目标算法不能很好求解该模型的问题,提出一种差分元胞多目标遗传算法.该算法在经典元胞多目标遗传算法的基础上引入差分演化策略,从而集成了元胞算法多样性好和差分演化策略在解决复杂问题时收敛性强、覆盖范围广的特点.分别运用该算法、经典元胞多目标遗传算法和NSGAII对测试函数及车间设备布局模型进行计算,通过数据和性能比较分析表明,针对多约束、多变量、非线性的模型,新算法具有良好的收敛性、分布性和扩展性,能有效解决相关生产实践问题.     

设备布局离散优化问题的粒子群算法研究

设备布局设计是制造系统设计的重要组成部分，设备布局是否合理对整个制造系统的总体功效起着非常重要的影响。粒子群优化算法（PSO）是一种新的群智能优化算法，常用于求解连续空间极值问题，近来正逐渐进入组合优化领域。利用多雏实数编码及映射方法将连续PSO算法应用于求解设备环形布局问题，为此类离散优化问题的求解提供了一种新的思路。利用GA中的杂交策略扩展PSO算法，提高了PSO算法性能。通过实例计算和结果比较，说明了该算法能有效地求得设备环形布局问题的优化解，是一种行之有效地算法，有很好的实用价值。     

基于I-Greedy求解CVaR模型的传感器网络布局优化

无线传感器网络在机械设备状态监测领域有着重要的作用，为了解决传统随机优化方法不适合某些复杂场传感器网络布局景的问题，提出了一种基于I-Greedy求解CVaR模型。采用惰性赋值的方法完成算法的简化过程，为τ设置了相应的搜索间隔Δ和搜索区间（0，Γ），防止算法出现局部最优解的情况，通过惰性赋值的方式实现快速搜索的功能。研究结果表明：τ搜索上界Γ设定成50和置信水平α=0.9时，能够确保各置信水平都搜索获得全局最优解。逐渐增加传感器节点数量后，布局效益获得了持续提升。计算得到互信息相对随机部署方法增加69%，与传统贪婪算法相比增加14.1%。CVaR布局模型相对传统布局模型可以达到更低损失程度，能够获得更优布局结果，提升了模型鲁棒性。算法能够显著降低时间复杂度，特别是进行大规模传感器布局时表现出了更强的优越性。     

基于HCI-SA/GA的演化设计方法及其在布局中的应用

“人机结合”是解决复杂工程系统方案设计的重要方法。为实现这种“人机结合”给出了一种基于人机交互的混合模拟退火遗传算法(简称HCI—SA/GA算法)。该算法实现了人工方案(人工个体)与算法方案(算法个体)在基因层面的结合并共同参加算法操作(交叉、复制、变异),进而构成基于HCI—SA/GA的演化设计方法。本方法既具演化算法的特点又融合了人的经验和智慧,可用于复杂工程系统布局方案设计。最后给出以卫星舱布局设计为背景的两个数值算例,验证了本方法的可行性与有效性。     

基于SA算法的压力容器离散变量优化设计研究

考虑制造工艺要求，将所有设计变量均视为离散变量（包括一般离散变量和伪离散变量），并就这两种情况下状态产生函数的设计原理进行深入研究，解决了将模拟退火算法用于离散变量函数优化的关键技术问题，介绍了一种基于模拟退火算法的离散变量函数优化的新方法。建立了以壳体质量最轻为设计目标、以内径（公称直径）和名义壁厚为设计变量的优化设计的数学模型。该模型具有较多的局部极值点，用以数学规划理论为基础的经典约束优化方法求解效果较差，用基于模拟退火算法的离散变量优化设计方法可以取得良好的效果。     

用于作业车间调度的模拟退火算法

作业车间调度问题（Job Shop Schedullng Problem，JSP）是一类NP完全问题，解决此类问题较常使用非数值算法，而模拟退火算法是其中较为突出的而且应用广泛的一种算法。本文结合车间调度问题的特点阐述了模拟退火算法在解决车间调度问题上的应用，提出了基于模拟退火算法的车间调度问题模型，并以Matlab为工具进行了仿真实验。     

基于FPGA的FFT处理器的设计与研究

本文提出了一种128点定点复数快速傅立叶变换（FFT）的可编程门阵列（FPGA）实现方案，FPGA采用Altera公司的Stratix系列的EPIS10。该方法采用按频率抽取的Kadix-2算法的7级流水线结构，每级将乘法器的旋转因子输入端固定为常数。采用VHDL语言进行了编程实现，在QuartusⅡ4．1平台下进行了逻辑综合和时序仿真，时序分析结果与Matlab计算结果相比较，验证了程序的正确性。实验表明利用FPGA实现FFT，运算速度快，可以满足高速信号处理的应用场合。     

布局优化和尺寸优化相结合的复合材料机翼优化设计

研究复合材料机翼结构优化，提出一种能同时解决布局优化（拓扑和位置优化）和尺寸优化的混合算法。对机翼的布局变量采用多参数级联编码的遗传算法进行优化．同时对遗传算法种群中所有个体布局的复合材料元件利用准则法进行尺寸优化，并将其结果作为布局遗传操作的依据。为了加快收敛进程，对遗传算法本身做出一定改进。通过对某型机翼结构的优化计算，表明所提优化方法是可行有效的。     

布局问题的聚块算法

聚块布局法是解决布局问题的方法之一。本文对聚块布局法的关键点－聚块函数和模块组合进行了研究并提出了聚块算法，从而为模块组合和模块内布局物体位置的确定提供了一个定量的评价依据。     

基于FPGA的数控逐点比较法直线插补数字系统设计与实现

主要讨论了基于FPGA技术的数控逐点比较直线插补数字系统设计方案与具体实现方法。将先进的FPGA技术用于研制和开发复杂数字系统,为研制和开发复杂的数字系统提供了新的思路和方法。     

FPGA的EDA设计方法

给出了一种应用EDA软件工具进行FPGA数字系统设计的方法。应用此方法设计者可以对FPGA器件进行合理有效地设计。     

应用聚类和粗糙集的FPGA底层数据挖掘方法

提出了一种从XDL文件中提取现场可编程门阵列(FPGA)底层逻辑和布线资源的方法。预处理阶段通过正则表达式将原有底层逻辑文件转换为待分析的有层次属性的关系型数据库。数据挖掘阶段则根据各个层次数据内部的特性不同,采用不同的算法进行聚类来得到初步知识。通过粗糙集分析初步知识间的关系和约简属性,得出初步知识间的联系同时进一步提取出决策规则和产生式规则的知识。最后,通过规则验证器和泛化器对提取出的规则进行验证和泛化。实验结果表明,对于大型的FPGA器件,wire的逻辑最高压缩比可以达到2.88×10-4。该方法相对于底层器件有较好的通用性和交互性,适用于对不同器件族FPGA底层信息的知识提取,对深入研究FPGA的拓扑架构,提高对FPGA进行动态重配置的可控性和实现更灵活的重配置很有意义。     

全数字直流电机PID控制器的FPGA实现

研究了PID算法在FPGA中的实现。提出了数字脉冲宽度调制代替D／A的方法,并针对电机转速控制进行优化．实现了控制全数字化、集成化。这种方法比用计算机加D／A的方法速度快、稳定性好、适用范围广,有广阔的应用前景。     

基于反熔丝FPGA的多路数据采集单元

针对多路高速数据采集单元硬件部分,设计了基于反熔丝FPGA的多路数据采集方案.分析了浪涌电流的危害以及抑制浪涌电流的方法,阐述了反熔丝FPGA的优越特点,并对系统的各组成模块进行了详细的说明.设计采用反熔丝FPGA器件A32100DX作为系统的主控器件,实现了A/D转换、模拟开关选通控制以及数字信号的并串转换等功能.     

线性时滞系统区域极点配置的数值方法

介绍了一种应用于线性时滞系统的区域极点配置的数值方法,它实质上是应用于线性定常无时滞系统的传统极点配置方法的推广应用.由于时滞系统的特征方程是超越方程,故有无穷多个特征值.该方法的目标是通过进行数值方法的不断迭代,来不断整合反馈增益阵,最终把最右端的一批极点配置到指定的区域中去.通过引入对带有输入迟延和状态迟延的线性系统进行配置的实例来对这一方法进行说明.实践证明,该配置方法能取得较好的配置效果.     

基于FPGA的步进电机控制设计

在研究步进电机驱动原理的基础上,介绍基于FPGA的步进电机控制器的设计,提出了一种采用FPGA芯片实现步进电机恒转矩驱动的方法,实现步进电机控制,并利用QuartusⅡ进行仿真并给出仿真结果。利用FPGA芯片中的嵌入式阵列块（EAB）构成LPM_ROM来存储步进电机各相细分电流的数据,并把斩波控制电路集成到FPGA内部,从而提高了系统的集成度和稳定性。采用VHDL语言控制可以根据步进电机的不同,改变模块程序的参数就可以实现不同型号步进电机的控制,有利于步进电机的广泛应用。     

基于FPGA的功率因数校正器的设计

在基于DSP控制的PFC技术中,由于开关管的频率受到DSP运算速度的限制,不能做的很高．因此,本文提出了一种基于FPGA的功率因数校正方法,它不需要在每个开关周期内都计算一次功率器件的占空比,能够实现较高的开关频率和控制精度．     

数控系统中精插补芯片FPGA的配置

以由CPU和大规模可编程逻辑控制器FPGA构建的四轴数控系统为对象,介绍了一种利用CPLD对精插补芯片FPGA进行配置的实用方法,论述了配置硬件接口设计和软件编程.该方法由CPLD控制配置过程,EPROM存储配置文件,实现了FPGA的被动串行配置,增强了数控系统的保密性、简化了系统电路.