一種基于FPGA的改進(jìn)遺傳算法硬件設(shè)計(jì)研究.pdf

1、遺傳算法(GA)作為一門新興學(xué)科,從二十世紀(jì)八十代開(kāi)始迅速發(fā)展。遺傳算法存在自然并行性,而并行遺傳算法作為GA的一個(gè)重要分支,也得到越來(lái)越多專家們的重視。本論文針對(duì)傳統(tǒng)并行遺傳算法容易早熟并且收斂速度慢的問(wèn)題,提出一種改進(jìn)的并行遺傳算法。并將這種算法應(yīng)用到FPGA中,從硬件實(shí)現(xiàn)的角度提高算法的收斂速度。
　　本論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:
　　(1)將遺傳算法天然的并行性與FPGA(FieldProgrammabl

2、eGateArray)本質(zhì)上的并行特性結(jié)合起來(lái),提出了一種基于FPGA的改進(jìn)的并行遺傳算法。該算法由幾個(gè)獨(dú)立的子群體組成,各個(gè)子群體并行的、獨(dú)立的運(yùn)行改進(jìn)的并行遺傳算法,當(dāng)進(jìn)化到滿足遷移條件時(shí),通過(guò)遷移算子的引用,在子群體之間進(jìn)行最優(yōu)個(gè)體的遷移,促進(jìn)群體的共同進(jìn)化,并抑制群體早熟。
　　(2)采用FPGA進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),本論文選取二進(jìn)制編碼的方法作為設(shè)計(jì)遺傳算法的關(guān)鍵步驟,選取比例選擇算子來(lái)避免基因缺失,提高全局收斂性和計(jì)算效

3、率,同時(shí)采用雙點(diǎn)交叉的交叉算子進(jìn)行部分基因的變換,從而產(chǎn)生新的個(gè)體,最后使用變異算子來(lái)調(diào)整個(gè)體編碼串中的部分基因值,從局部的角度出發(fā)使個(gè)體更加逼近最優(yōu)解,從而提高了遺傳算法的局部搜索能力。
　　(3)依據(jù)硬件模塊化的思想,建立一個(gè)可靠、有效的模塊化的改進(jìn)遺傳算法的設(shè)計(jì)流程,包括整個(gè)硬件體系結(jié)構(gòu)、子種群內(nèi)部的模塊劃分和流水線操作等步驟。
　　(4)詳細(xì)介紹各個(gè)功能模塊的工作過(guò)程,利用硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)各個(gè)模塊的源代碼。并在Xil