模擬電路自動設(shè)計的進化方法研究.pdf

1、電路進化設(shè)計是演化硬件(Evolvable Hardware：EHW)的一個重要分支，通過模擬自然界生物進化過程可以在無需人為干涉的條件下通過進化操作來進行電路設(shè)計，也是演化硬件近年來的一個研究熱點。然而，電路進化設(shè)計問題的研究目前還處于起步階段，很多問題需要進行深入的研究。如何改進電路進化設(shè)計的收斂速度、規(guī)模和實際應(yīng)用等，仍是極具挑戰(zhàn)性的問題。本文的研究工作主要關(guān)于模擬電路的進化設(shè)計，分別從電路的協(xié)同進化設(shè)計、基于主動偏差的容差電路進

2、化設(shè)計以及模擬電路的多目標優(yōu)化設(shè)計幾個方面進行了研究。具體而言，主要研究工作有：
　　 (1)針對電路進化設(shè)計中的電路規(guī)模與收斂速度問題，本論文通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)協(xié)同進化在解決復雜問題上具有很大的優(yōu)勢，并將協(xié)同進化機制與遺傳規(guī)劃相結(jié)合提出了COGP進行電路設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，將COGP算法與現(xiàn)有的分而治之設(shè)計方法相結(jié)合。結(jié)合后的方法能夠進化較大規(guī)模電路，解決可擴展性問題，并且提高了電路進化設(shè)計的收斂速度。多組電路進化的實驗結(jié)果驗證了該

3、算法的有效性。
　　 (2)模擬電路中的分立器件的器件值非常容易受到制造公差、器件老化以及環(huán)境變化等因素的影響而發(fā)生漂移，因此模擬電路的容差設(shè)計顯得非常必要。本文從進化的角度提出了一種新的電路容差設(shè)計方法。首先，給出了器件參數(shù)漂移的進化模型——主動偏差模型，用來模仿模擬電路中器件的標稱值與實際值之間產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象。然后，運用主動偏差模型進行電路的容差設(shè)計，提出了基于主動偏差的混合GP算法。使用該算法在容差設(shè)計過程中電路對器件參數(shù)

4、漂移的容忍范圍可以通過設(shè)定器件的主動偏差范圍進行設(shè)定，具有很大的靈活性。通過實驗證明該方法可以有效提高所設(shè)計電路的容差范圍，且容差范圍可調(diào)，在模擬電路容差設(shè)計方面具有很大潛能。
　　 (3)針對模擬電路的多目標設(shè)計問題，本文實現(xiàn)了一種基于快速Parato排序的多目標優(yōu)化方法——NSGP。該方法充分利用了快速Parato排序與GP的優(yōu)點，進化過程中可以同時兼顧電路的性能和電路的規(guī)模兩個目標。通過實驗證明了NSGP方法可以一次設(shè)計出