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1、基于演化硬件技术的进化算法研究密级:公开中图分类号:,:学校代码:诃解茁丈孥硕士学位论文学历硕士基于演化硬件技术的进化算法研究作者姓名:史卫东宋学君副教授指导教师:学科专业:无线电物理研究方向:演化硬件技术论文开题日期:年月日学位论文原创性声明本人所提交的学位论文《基于演化硬件技术的进化算法研究》,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名:乏卫驽.指导教师确认四:雾芬筋‖//年
2、苦月了日弘年占月歹学位论文版权使用授权书。本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其它复制手段保‘存、汇编学位论文。保密的学位论文在??年解密后适用本授权书论文作者签名:是卫§、沙年占月夕日摘要演化硬件技术是在可编程逻辑电路快速发展的基础上兴起的一种电路设计新方法。演化硬件技术以可编程逻辑器件为载体,与模拟现实生物界优胜劣汰规则的进化算法相结合,使硬件结构具有了自组织、自适应、自修复的能力,成为电子工程学
3、与生物学相结合的典范。演化硬件在容错和自修复系统领域的巨大优势大大提高了电子系统的稳定性及可用性,其应用价值在航空航天、军事装备领域尤其显著。本文在河北省自然科学基金资助项目“基于进化硬件技术的电路自动设计方法研究’’资助下,对基于演化硬件技术的进化算法进行了研究:.对演化硬件的理论基础及实现原理进行研究,并对可编程逻辑器件的结构进行研究;.研究了遗传算法的实现原理、工作流程及实现的手段;.以电路进化设计为实验对象对几种改进型遗传算法研究,并通过对实验数据的分析和比较,得出各种算法的适用范围及优势,并得到最佳控制参数;.设计了简单的演化硬件平台。关键词:演化硬件技术遗传
4、算法电路进化设计.,””,.,.,.“,,,,.;.,。,;.:目录摘要??.??.弓言?.课题研究意义?.演化硬件发展及研究现状?。.进化算法发展及研究现状.本课题研究方法演化硬件技术??...演化硬件简介。..演化硬件的定义及分类?...演化硬件的基本原理、特点及实现方法..可编程逻辑器件??。..可编程逻辑器件中阵列的构成?..可编程逻辑器件分类?..,.本章小结?..遗传算法分析.进化算法.遗传算法及设计原理..遗传算法的基本思想?。..遗传算法设计的基本原则??...遗传算法设计步骤??..遗传算法的编码方法..遗传算法的遗传操作...选择操作...交叉操作.
5、..变异操作一.遗传算法的运行参数.遗传算法的适应度评估??..遗传算法的约束条件..终止循环条件.本章小结??..用于电路进化设计的改进型遗传算法研究.简单遗传算法及应用..简单遗传算法?...设计实例分析?..实数编码方法..编码方案?..设计实例分析.最小项编码方法??...编码方案...设计实例?..优势分析..适应性共享法..适应性共享法原理??....优势分析?.基于表现型的交叉方法??...基于表现型的交叉原理...设计实例分析?...用于组合逻辑电路设计的简单遗传算法通用方法.本章小结演化硬件平台设计.演化硬件平台结构及工作流程??..演化硬件主要模块设
6、计..主控计算机上的遗传算法可执行文件...数据处理器模块?..开关阵列模块?..本章小结结论.参考文献?.:?致谢??.引言.课题研究意义随着计算机技术和芯片技术突飞猛进的发展,智能控制系统在社会发展中发挥着越来越重要的作用。大到航空航天、地质勘探、军备武器系统的控制,小到家用电器、手机、电话,其控制系统功能日趋强大。尤其上世纪九十年代大规模可编程逻辑器件的出现,使得电路控制系统不断的扩大,电路结构及其功能变得越来越复杂。正是由于人类在机器控制领域的飞速发展,使得人类涉足的空间领域不断拓宽。在太空探索、海底探测以及地质勘探领域,由于其环境并不适合人类长期生存,有些环境
7、甚至人类无法亲身涉足,只能通过机器来探索这些领域。例如人类向外太空探索的频率越来越快,外太空所处的高强度辐射以及温度剧烈变化的恶劣环境使得探测机器很容易损坏,一旦机器出现故障很难进行修复,会导致机器彻底损毁。如果想通过延长探测器寿命使我们更加顺利的对外太空进行探索,那么就要求探测器有较高的容错性和自修复性,在某些未知的环境中甚至要求机器能够根据具体环境的变化来做出判断或改变。基于以上要求,控制系统逐渐趋于智能化和微型化。微型化是越来越大规模的电路集中在越来越小的一块芯片上,智能化可以使机器具有像生物一样主动适应外界环境,根据环境的变化主动
