數(shù)字電路可進化設(shè)計方法研究.pdf

1、隨著芯片技術(shù)和計算機科學(xué)的發(fā)展,電路系統(tǒng)不斷向微型化、智能化和高集成化發(fā)展,大到航空航天控制系統(tǒng),小到家用電器、辦公設(shè)備,電子系統(tǒng)功能R臻完善,系統(tǒng)復(fù)雜性不斷提高。隨之而來的一個重要問題也擺在人們面前,那就是系統(tǒng)的可靠性。尤其在飛行器、核設(shè)施、高溫、高寒、人體內(nèi)部等可維護性差的應(yīng)用環(huán)境中,電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯能力成為電路設(shè)計的新挑戰(zhàn)。
　　針對這些問題,本文提出一種基于階梯式進化的電路自動設(shè)計方法,該設(shè)計方法旨在提高電子系統(tǒng)的容

2、錯能力,賦予電路自組織、自進化、自修復(fù)的能力。圍繞電路進化設(shè)計,本文展開了以下研究:
　　(1)研究分析了染色體基因與電路的結(jié)構(gòu)的映射關(guān)系,將基于表現(xiàn)型的染色體交叉方法引入電路進化設(shè)計,以電路的有機結(jié)構(gòu)作為染色體交叉的最小單位,保留了優(yōu)秀基因的完整性,有效避免交叉對染色體的破壞。
　　(2)類比黑死病瘟疫加速歐洲人種進化的實例,對種群進化使用加大選擇壓力的選擇策略,控制種群的存活率,及時淘汰低劣個體。結(jié)合備份還原的思想,在遺

3、傳重組前將個體及適應(yīng)度信息存儲到基因庫當(dāng)中,選擇發(fā)生在種群和基因庫的并集中,擴大了算法的搜索范圍,保存了優(yōu)秀個體,提高了種群多樣性。
　　(3)回溯到形態(tài)學(xué)的理論中,將種內(nèi)競爭引入進化設(shè)計,降低相似度高、基數(shù)大的個體的適應(yīng)度,控制近親繁殖、保持種群多樣性。同時對適應(yīng)度函數(shù)做指數(shù)拓展,放大個體差異,提高選擇精度。本文通過進化實驗證明了該適應(yīng)度函數(shù)的優(yōu)越性,并測定涉及到的參數(shù)。
　　(4)針對用遺傳算法設(shè)計電路時通常存在早熟收斂