數(shù)字電路進化設計優(yōu)化算法研究.pdf

1、汲取生物進化精髓而進行的可進化型硬件研究，展示了一種全新的電路設計方法，效仿生物進化，利用進化計算技術配置電路內部結構以獲得所需的功能。電路進化設計作為可進化型硬件研究的重要分支，通過進化算法的組合優(yōu)化和全局搜索能力，能夠實現(xiàn)電路自動設計、自適應與容錯，具有常規(guī)設計方法不可比擬的優(yōu)點。隨著電子電路系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，電路進化設計呈現(xiàn)了收斂速度和規(guī)模瓶頸。如何有效解決電路進化設計的規(guī)模和速度問題，是當前國內外亟待解決的開放性問題。

2、　　 本文研究數(shù)字電路進化設計的優(yōu)化算法，在遺傳算法的基礎上進行了大膽改進和創(chuàng)新，優(yōu)化了傳統(tǒng)遺傳算法，并提出了一種模塊化進化算法，概括如下:
　　 (1)在全面分析遺傳算法的基本思想和設計方法的基礎上，研究了新的適應度評估方法和進化策略。通過適應度共享與加權改進了適應度評估方案，通過研究增大選擇基群、“蜂王”交配和分段交叉等優(yōu)化方法改進了遺傳操作，改進后的遺傳算法收斂速度和成功率都大大提高，實現(xiàn)了電路進化設計的顯著優(yōu)化。

3、>　　 (2)針對傳統(tǒng)遺傳算法在大規(guī)模復雜數(shù)字電路中呈現(xiàn)的成功率低、收斂困難的普遍問題，提出了一種模塊化進化算法，將局部解和子電路封裝為模塊，不但保護優(yōu)秀基因片段不被破壞，而且使復雜電路得到簡化。
　　 (3)針對模塊化進化算法應用中電路表現(xiàn)形式的特殊性，提出了以節(jié)點為基本單元的圖表形式的編碼方法，研究了遺傳操作及進化流程，并以加法器和乘法器為例進行了實驗設計。與傳統(tǒng)遺傳算法相比，模塊化進化算法在復雜電路進化設計中優(yōu)勢明顯，成