模擬電路變結(jié)構(gòu)差分演化及其可擴展性問題研究.pdf

1、利用演化算法進行電路設(shè)計是一種模擬電路自動設(shè)計途徑。根據(jù)演化過程中是否改變電路的結(jié)構(gòu)，可以將模擬電路演化設(shè)計分為變結(jié)構(gòu)演化和定結(jié)構(gòu)演化兩類。變結(jié)構(gòu)演化比定結(jié)構(gòu)演化更加復雜和常見，論文將針對模擬電路變結(jié)構(gòu)演化問題進行研究。在演化設(shè)計問題上普遍存在可擴展性問題，模擬電路變結(jié)構(gòu)演化也不例外。隨著電路規(guī)模的增大或者電路復雜程度的提高，電路間器件連接方式、器件參數(shù)值取值變多，從而導致了演化搜索空間指數(shù)增大，最終影響到了演化設(shè)計的性能。為了能夠改善

2、變結(jié)構(gòu)演化的可擴展性能，需要保證演化算法在指數(shù)增大的搜索空間內(nèi)，仍能夠具有高的搜索效率。算法的搜索效率又和算法是否適合問題本身息息相關(guān)。為了使演化算法適合變結(jié)構(gòu)演化問題本身，論文對演化算法進行分析，并提出自適應(yīng)策略，從而提高了算法的搜索效率、提高了演化的性能，最終改善了變結(jié)構(gòu)演化的可擴展性能。
　　論文主要的研究工作如下:
　　1.提出了一種基于差分演化的模擬電路變結(jié)構(gòu)演化算法。該算法中的分組交叉操作能夠使得算法在變化的器件

3、空間而不是固定的器件空間中進行解的搜索。分組交叉這一特點使得該算法能夠找到不同器件數(shù)目的解電路。此外該算法中的隨機長度處理策略不會造成變異電路器件數(shù)目多樣性的降低。實驗結(jié)果顯示該算法能夠成功實現(xiàn)模擬電路變結(jié)構(gòu)演化，它是收斂的，它是一種新的模擬電路變結(jié)構(gòu)演化算法。
　　2.對變結(jié)構(gòu)差分演化算法所使用的分組交叉操作在演化過程中對電路結(jié)構(gòu)的影響進行分析。論文還就變結(jié)構(gòu)差分演化算法的變長演化特性進行了分析。分析和實驗結(jié)果都顯示:變長演化可

4、以降低演化所得電路的器件成本;當搜索空間指數(shù)增大時，變長演化和分組交叉都能夠緩解演化成功率的下降速度，能夠放緩演化評估代價的增長趨勢。變結(jié)構(gòu)差分演化算法有利于改善電路變結(jié)構(gòu)演化的可擴展性能。
　　3.研究變結(jié)構(gòu)差分演化算法的變異算子和交叉算子的自適應(yīng)問題。分別提出了一種基于均值標準差的變異算子自適應(yīng)策略，以及基于直方圖統(tǒng)計的交叉算子自適應(yīng)策略。對比實驗顯示，這兩種算子自適應(yīng)策略提高了算法的搜索效率，改善了變結(jié)構(gòu)演化的可擴展性能。<