利用自适应遗传算法实现模拟电路自动设计

简述模拟电路进化设计的研究现状,提出一种新的自适应遗传算法．利用基于典型电路结构和元件取值标准化的高效编解码方案,以及权值动态调整的多目标适应度评估方法,考虑基因位影响力并跟踪进化进程的遗传参数调整策略等,可根据设计目标自动优化元件的类型和取值．这种新方法能显著减小运算量,提高设计结果的实用性．     

一种基于多目标进化算法的试验设计方法

为快速处理大量因子并生成具有良好的空间填充分布均匀性与投影分布均匀性的优质试验样本,本文提出一种基于多目标进化优化算法的试验设计方法(multi-objective evolutionary algorithm based design of experiment, MOEA-DOE)．利用多目标优化的思想,将多个试验设计优化准则作为目标函数,以NSGA III为基础并在流程中引入自适应进化策略,进行多次进化迭代后得到分布较为均匀的Pareto最优解,从而获得一个具有良好的空间填充性和投影特性的仿真试验样本组合．实验结果表明,与SLE、TPSLE、SOBSA、仿真软件自带的lhsdesign函数四种常用试验设计方法相比,对于5～15个试验因子的情况本文方法具有更优的采样效果和采样速度．     

基于多目标并行基因表达式编程的电路演化算法

为提高数字电路演化的效率和成功率,在并行基因表达式编程的基础上,对电路设计中涉及的多个目标进行了定义与量化,并针对这些目标提出基于多目标并行基因表达式编程的电路演化算法(MPGEP).主要工作包括:1)设计演化电路中的GEP编码;2)利用OpenMP设计基于通用多核处理器的并行基因表达式编程模型;3)定义和量化电路演化的多个目标,利用非支配排序和适应度共享策略来提高搜索方向的空间均匀性;4)通过数字电路演化实验证明,与传统的GP和GEP算法相比,MPGEP算法不仅进化时间减少了86.1%和31.4%,同时还能得到更简单和实用的电路,得到最优电路比率提高了50.4%和38.9%;与多目标串行电路演化算法MGEP相比,MPGEP算法的进化时间减少了48.7%;与并行电路演化算法PGEP-MC相比,MPGEP算法得到最优电路的比率提高了38.3%.     

基于多目标基因表达式编程的电路演化算法

为提高电路演化的效率和成功率,对电路设计中涉及的多个目标进行了定义与量化,并针对多目标优化问题,在基因表达式编程（GEP：Gene Expression Programming）的基础上,提出了基于多目标基因表达式编程的电路演化算法（MGEP：Multi-Objective Gene Expression Programming）。设计了演化电路中的GEP编码,定义和量化了电路演化的多个目标,利用非支配排序和适应度共享策略提高搜索方向的空间均匀性。通过数字电路演化实验证明,MGEP算法与GP算法相比进化时间减少了72．9％,同时得到的电路更简单实用,得到最优电路的比率分别比GP和传统的GEP提高了50．4％和38．9％。     

基于Co-CEM的柔性车间调度优化算法

为解决船舶制造中的柔性作业车间调度问题,本文提出一种基于协同进化策略的交叉熵算法来提高船舶制造过程的效率。协同进化策略弥补了交叉熵算法局部搜索能力较弱的问题,提高解的质量;提出基于主动调度的遗传解码算法,保证得到的解属于活动调度;遗传操作将相关调度信息保存在基因中,有效提高算法的搜索效率。本文通过实验对比遗传解码与常用的插入式解码算法,验证了解码算法的有效性及其提升能力,与现有具有竞争力的算法进行对比,证明了基于协同进化策略的交叉熵算法的高效性与优越性,给出了优质的甘特图。     

数字电路模块化进化算法

针对大规模复杂电路进化设计的收敛速度和规模瓶颈,在遗传算法的基础上提出了一种模块化进化算法.该算法以节点作为基本单元,采用图表形式的编码方案,其基本思想是将染色体中优秀的基因片段作为有效局部解或优秀子电路封装为模块,进化过程中该模块不再进行进化操作.不仅保护优秀的基因片段而且大大简化了复杂电路的进化设计.并以加法器和乘法器为例进行了模块化进化算法的进化设计实验.结果表明:相对于传统遗传算法,模块化进化算法应用于复杂电路进化设计时,不仅进化设计的速度得到提高,而且大大提高了电路进化设计的成功率.     

多目标优化量子进化算法及其在PID控制器中的应用

目前量子进化算法主要应用于单目标优化问题．本文结合量子进化算法和经典多目标优化算法中常用的非支配排序技术,提出一种解决多目标优化问题的多目标优化量子进化算法（Multi—objective Optimization Quantum Evolutionary Algorithm,MOQEA）,并将其应用于PID控制器参数整定．经过实验证明,无论是解的质量还是解的分布均匀性,MOQEA都优于经典多目标优化算法NSGA—II．     

基于子波和进化网络的目标识别

文中提出了一种基于子波与进化网络的雷达目标识别方法．利用子波变换对雷达目标一维距离像进行预处理,在对经典的遗传算法进行改进的基础上设计了一种基于进化网络的模式分类器,实验表明这种方法较已有算法的性能有明显提高．     

改进多目标进化算法的云工作流调度

针对云计算和云存储资源复杂变化的定价机制给云工作流调度带来了极大的挑战问题,建立了考虑定价机制的多目标云工作流调度模型。针对云工作流调度问题的特点,设计了一种实数编码机制,使得现有的基于实数编码的交叉算子能够直接用于求解云工作流调度问题,从而避免了现有组合优化方法需要进行解的可行性修正的问题。进一步在MOEA/D算法框架下,设计了一种启发式局部搜索策略,提出了一种新的进化多目标云工作流调度算法。仿真试验结果表明,与目前主流的进化多目标优化算法相比,该算法在求得帕累托最优解集的宽广性和均匀性上具有明显的优势,且算法稳定性更好。该方法对于云平台资源利用率的提升具有重要的应用价值。     

多目标进化算法在物流配送中心选址中的应用

传统的物流配送中心选址模型过于单一地追求物流成本的最小化,而没有考虑服务的质量与效率．本文将顾客时间满意度作为度量物流服务水平的一个标准,提出了物流配送中顾客时间满意度的计算方法,建立了以物流成本最小化和时间满意度最大化为目标的物流配送中心选址多目标优化模型．采用一种基于NSGA一Ⅱ的多目标进化算法来求解,通过选择合适的编码方法和遗传算子可以得到模型的最优解,并通过实际算例说明了模型和算法的有效性．该模型能一次得到多组有效解,从而可以为物流配送中心选址提供更加全面的决策支持．     

无电感蔡氏电路设计方法与应用

经典蔡氏电路由于电感元件的存在,使得蔡氏电路误差较大,设计精度很难提高。针对这一缺陷设计出没有电感器的、与经典蔡氏电路输出完全相同的混沌电路。设计方法是深入分析蔡氏二极管的静态特性曲线,借鉴并且结合CNN(cellular neural networks)技术,找出相应的静态电路结构——限幅非线性电路,最终设计出由纯运算放大器构成的蔡氏电路,同时给出了另外2种应用于蔡氏电路的静态非线性电路。仿真与物理实验结果证明,该设计完全实现了设计目标。通过比较得出用限幅非线性电路实现蔡氏电路是最优化设计方法的结论。     

采用响应曲面方法实现IC的稳健优化设计

由于仿真不收敛等问题,仅依靠EDA仿真很难实现集成电路(IC)稳健性设计．提出了利用响应曲面(RSM)与电路仿真相结合对集成电路进行稳健性优化设计的方法．并将该方法应用于带隙基准电路稳健优化设计．通过Hspice电路仿真与统计试验设计(DOE),仅利用27组试验建立了3目标值、4参数电路的响应曲面模型．并基于该模型对电路进行稳健性设计,优化确定的参数组合满足电路指标,同时对温度的变化更加不敏感．     

精确频率输出的超低时延DDS电路设计

使用CMOS工艺设计高性能、低成本的直接数字频率合成器DDS是一项十分具有挑战性的任务.本文提出了一种模数可编程的超低时延DDS电路设计.通过增加一个辅助相位累加器,可以根据输出频率的需要来设置辅助相位累加器的输入和模数配置来产生小数复合频率控制字,从而可以进行各种频率的精确输出,完全消除了输出频率误差.还针对CORDIC算法进行了优化改进,提出了一种仅需要小容量的查找表和简单角度校正的CORDIC实现方法,免除了迭代运算过程,设计了一种超低时延的相位幅度转换电路.在电路资源消耗没有增加的前提下,设计电路不仅实现了精确频率输出,还大大降低了电路的输出时延.验证结果表明:本DDS设计电路输出频率不存在频率误差,并且只需要两个时钟周期就能得到高精度的正余弦波输出.本设计通过对相位累加器和相位幅度转换电路的改进,消除了输出频率误差和降低了输出时延,具有输出频率精确、输出时延小、成本低等优点,更加适合输出频率精度要求高、实时性强的信号处理应用场合.     

基于多种群遗传算法的钢框架结构优化设计

传统的基于力学分析软件的结构设计方法存在效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能实现高效的结构自动优化设计。然而,由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造成优化效率低、计算量大等问题。引入多种群协作和信息共享机制来改善此类问题,并研究其在结构优化设计中的适用性。利用MSC.Marc软件建立钢框架结构有限元模型,采用底部剪力法将地震作用等效为水平荷载施加到结构上,搭建有限元软件与智能算法的自动优化过程,以结构的总体材料用量最低为目标,考虑了层间位移角、应力比、构件稳定性和宽厚比等多种约束条件,以遗传算法为基础,通过适应度尺度变换、基于方向的交叉算子、非均匀变异算子、自适应概率、精英保留策略、重复项替代机制、基于约束的策略对其进行改进,引入多种群思想,对比多种算法优化结果的差异。结果表明：基于多种群的遗传算法能有效改善优化结果对算法参数的依赖性,提高结构优化设计的效率。     

电路设计中的时序问题

讨论了电路设计中常见的时序问题，指出电路设计的关键问题是“时序配合”问题。同时，对Motorola公司、Intel公司微控制器的总线时序进行了比较，给出了两种时序总线的连接方法，最后介绍Motel电路的特点和应用。     

电容层析成像投影数据的采集系统设计

电容层析系统(ECT)可分为电容传感器阵列、投影数据采集系统和成像计算机三部分.通常的ECI系统中，每个电容极板都有自己的电容检测电路，对应于同一激励源的所有投影数据并行地转换成直流信号.研究了单片机控制的采用串行数据采集方案的ECT投影数据采集系统的设计.各极板共用一套电容检测电路，对应于同一激励源的所有投影数据串行地转换成直流信号，降低了硬件成本，消除了并行测量方式通道差异所带来的误差.论述了设计的整体方案、电容检测电路、极板控制电路、单片机单元电路和软件设计.给出了数据采集系统测试实验和ECT系统成像实验的结果.     

一款实用汽车电源适配器设计方案

该实用汽车电子电源适配器由开关电路、变压电路和输出电路组成,其中开关电路以SG3525芯片为核心,实现了开关电路的集成化,有效地减少了电源适配器的体积.该电源适配器可以完成车载DC到汽车电子DC的转化,为车辆电子系统提供可靠、强劲的功率,具有体积小、成本低廉、制作简单等特点,已成功应用于一车辆电子系统功能扩展项目中.     

采用混合MTJ/CMOS和SABL结构的密码算法电路设计

为了在提高轻量级密码算法(Lightweight cipher algorithm, LWCA)电路安全性的同时降低功耗,提出了一种磁隧道结(Magnetic tunnel junction, MTJ)/CMOS混合结构查找表(Look up table, LUT)电路,该结构通过与感测放大器逻辑(Sense amplifier based logic, SABL)元件配合可以实现完整的PRESENT-80加密算法电路。设计将MTJ器件引入防护电路设计中,进而提出了一种基于混合MTJ/CMOS结构的双轨查找表(Look-up table, LUT)电路结构。首先,基于40 nm CMOS工艺库和MTJ器件仿真模型,使用新提出的双轨查找表结构设计了加密算法电路工作过程中所需要的关键S-box电路并通过了仿真验证。然后,利用该电路和敏感放大器逻辑元件电路结构组合设计了PRESENT-80密码算法的完整电路。最后对所设计的电路模型进行了相关性功耗分析攻击(CPA)攻击,同时为了方便进行对比研究,还对使用传统CMOS单轨和SABL双轨结构实现的PRESENT-80加密算法电路模型进行了相同条件...     

一种基于FPGA控制的新型CCD驱动电路设计

设计出一种新型的FPGA编程控制CCD驱动电路方法。通过仿真与实验结果表明,该方法能实现CCD的驱动时序、采样和信号输出。该方法采用VHDL语言,电路设计简单化、直观化、稳定性高,容易修改;采用PCI总线,电路能迅速完成采集和传输。该设计具有较好的性价比和抗噪声性能。