《基于粒子群算法的模拟演化电路演化方法研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于粒子群算法的模拟演化电路演化方法研究（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京航空航天大学 硕士学位论文 基于粒子群算法的模拟演化电路演化方法研究 姓名：李平 申请学位级别：硕士 专业：测试计量技术及仪器 指导教师：石玉 2011-03 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 模拟演化电路是演化硬件的一个重要分支，对模拟电路演化技术的研究具有重要的意义。 本文主要对模拟演化电路的演化方法进行研究， 利用 VB 和 PSpice 建立外部演化仿真实验平台， 基于粒子群算法，对模拟电路的演化算法和适应度评估方法进行改进，并对 FPTA2 电路的容错 和自修复能力进行初步研究。 本文首先介绍了演化硬件的研究意义及现状，重点介绍了模拟演化硬件的演化方法以及待 解决的问题；
2、详细介绍了粒子群算法的思想、数学模型、算法特点以及改进方向，并通过五个 测试函数验证了粒子群算法简单、快速、高效的特点。 提出了一种自适应更新的二进制粒子群算法，将新算法应用于放大电路的仿真演化，与基 本二进制粒子群算法和模拟电路演化常用的遗传算法及 HereBoy 算法进行对比，验证了新算法 的可行性和优越性。 构造了 FPTA2 的多细胞电路结构，基于新算法仿真演化实现了多种典型的电路功能，进一 步验证了新算法的通用性和多细胞结构的可用性。 针对放大电路，提出了一种多参数评估方法，实现了对 1KHZ 正弦信号反相放大 10 倍的 功能。仿真结果表明，本文提出的多参数评估方法是可行的。 以积
3、分电路为例， 研究了 FPTA2 对晶体管故障的容错和自修复能力。 仿真结果表明， FPTA2 对晶体管单点故障有很好的自修复能力，但对多点故障的修复能力较弱。 关键词：关键词：模拟演化电路，粒子群算法，自适应，多参数，自修复 基于粒子群算法的模拟演化电路演化方法研究 ii ABSTRACT As an important branch of evolvable hardware, the research on analog evolvable circuits is of great value. This paper was intended to study the evolution
4、 methods of analog evolvable circuits based on particle swarm optimization by extrinsic evolution simulation experiment platform, mainly focusing on the algorithms, fitness functions and fault-tolerance. This paper firstly introduced the significance and research status of evolvable hardware, and th
5、en elaborated the evolution methods and problems of analog evolvable hardware. In the second chapter, the concept, models, features and improving directions of particle swarm optimization were explained in detail. The simulation results reflect that particle swarm optimization is simple, fast conver
6、gent and high-presicion. This paper proposed a new adaptive binary particle swarm optimization algorithm. Amplifiers were evolved by the improved algorithm, basical binary particle swarm optimization, genetic algorithm and HereBoy. The simulation experiment results indicate that the improved algorit
7、hm is feasible and more effective than others. Multi-cellular structures of FPTA2 were employed to evolve many typical circuits by the improved algorithm. These simulation experiment results ulteriorly verify that the improved algorithm is universal and multi-cellular structures are usable. A multi-
8、parameter valuation method for amplifier was presented in this thesis. The amplifier was evolved to magnify the sine wave of 1 kHz for 10 times. The simulation experiment results demonstrate that the new method is feasible. Taking the integrator for example, this paper conducted a preliminary resear
9、ch on the self-repairing ability of FPTA2. The simulation experiment results show that FPTA2 has a good self-repairing ability for single transistors fault, while the ability for multiple transistors fault is poor. Key Words: Analog evolvable circuits, Particle swarm optimization, Self-adaption, Mul
10、ti-parameters, Self-repairing 基于粒子群算法的模拟演化电路演化方法研究 vi 图清单 图 1.1 演化硬件的组成.1 图 2.1 粒子群算法基本流程.10 图 2.2 遗传算法基本流程.15 图 2.3 量子旋转门极坐标图.16 图 2.4 量子遗传算法基本流程.17 图 2.5 BPSO 与 PSO 算法的函数平均收敛曲线.19 图 2.6 函数 F3 的图形.20 图 2.7 BPSO 与 GA、QGA 算法的函数平均收敛曲线.22 图 3.1 HereBoy 算法基本流程 .26 图 3.2 改进粒子群算法流程.28 图 3.3 ABPSO 与 BPSO、GA、HereBoy 算法的函数平均收敛曲线.29 图 3.4 外部演化实验平台框图.31 图 3.5 前台程序的演化界面.32 图 3.6 FPTA2 细胞基本结构 .33 图 3.7 外部演化的流程.34 图 3.8 带反馈的 FPTA2 单细胞结构.35 图 3.9 FPTA2 双细胞结构 .35 图 3.10 FPTA2 四细胞结构 .36 图 3.11 演化得到的单细胞放大电路
