基于演化計(jì)算的模擬電路冗余容錯(cuò)方法研究.pdf

1、模擬電路的容錯(cuò)設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)中很重要的一部分，演化容錯(cuò)設(shè)計(jì)是電路容錯(cuò)設(shè)計(jì)的一種方法。冗余容錯(cuò)設(shè)計(jì)是一種較好的演化容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法，它用一定的容錯(cuò)資源換來(lái)電路容錯(cuò)能力的提高。本文主要對(duì)該方法做研究，研究冗余系統(tǒng)的子電路結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系對(duì)系統(tǒng)容錯(cuò)能力的影響。為了更好的研究冗余系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和電路結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，本文希望組合成冗余系統(tǒng)的電路的結(jié)構(gòu)分布范圍要大一些，電路的結(jié)構(gòu)盡可能不要太相似，即希望電路的結(jié)構(gòu)更多樣化。由于組合成系統(tǒng)的這些電路是演化得

2、到的，電路的演化設(shè)計(jì)是進(jìn)化算法在電路的編碼空間中搜索目標(biāo)電路的過(guò)程，所以為了演化得到一些結(jié)構(gòu)多樣的電路，需要保證兩個(gè)條件。第一個(gè)條件:編碼空間中電路的結(jié)構(gòu)多樣性要好。第二個(gè)條件:算法能搜索到這些結(jié)構(gòu)多樣的電路，而不是搜索到的只是編碼空間中的一些結(jié)構(gòu)很相似的電路。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，本文首先提出了一種基于函數(shù)機(jī)制的用于模擬電路演化設(shè)計(jì)的編碼方式，該編碼空間中電路的結(jié)構(gòu)多樣性比較好，為算法搜索到結(jié)構(gòu)多樣性好的電路提供基礎(chǔ)。由于進(jìn)化算法本身的特性

3、，導(dǎo)致最終演化結(jié)束后，搜索到的個(gè)體很相似。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文提出了一種基于懲罰和保護(hù)機(jī)制的電路結(jié)構(gòu)多樣性保護(hù)策略，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該策略提高了種群中電路的結(jié)構(gòu)的多樣性。在得到了這些結(jié)構(gòu)多樣性好的電路的基礎(chǔ)上，本文的最后通過(guò)度量學(xué)習(xí)的方式探索了冗余系統(tǒng)的容錯(cuò)機(jī)制和系統(tǒng)子電路的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過(guò)度量學(xué)習(xí)，可以得到一種新的距離度量準(zhǔn)則，在該距離度量準(zhǔn)則的作用下，冗余系統(tǒng)的容錯(cuò)能力隨著子電路結(jié)構(gòu)距離的減小而變差。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

4、⑴提出一種基于函數(shù)機(jī)制的用于模擬電路演化設(shè)計(jì)的編碼方式。該編碼用自定義的函數(shù)來(lái)確定電路中元件的類型，連接方式和參數(shù)值。該編碼中元件的連接比較多樣，使得編碼空間中電路的結(jié)構(gòu)多樣性比較好，為演化得到結(jié)構(gòu)多樣化的電路作好準(zhǔn)備。該部分通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證了該編碼方式能夠用于電路的演化設(shè)計(jì)。⑵提出一種基于懲罰和保護(hù)機(jī)制的電路的結(jié)構(gòu)多樣性保護(hù)策略。該策略通過(guò)懲罰一部分相似個(gè)體，同時(shí)保護(hù)一部分優(yōu)秀的個(gè)體，保證算法在多樣性好的編碼空間中更有可能搜索到一些