基于演化硬件的电路容错仿真实验设计与实现

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1、ｍ／ｍ悄分类号：ＴＰ３９９密级；公开ＵＤＣ：学校代码：１００８２＾＊＾皆Ｗ／ｆ弁＞净ＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕：ｔ学位论文基于演化硬件的电路容错仿真实验设计与实现论文作者：张新丹指导教师：吴会丛副教授企业指导教师：了保忠高级王程师申请学位类别：工程硕古学科、领域；计算机技术所在单位：信息科学与工程学院；；；答辩日期：２０１６年５月去ClassifiedIndex：TP399Secr

2、ecyRate：PublicizedUDC：620UniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeTheDesignandImplementationofFault-tolerantSimulationExperimentforCircuitBasedonEvolvableHardwareCandidate：ZhangXindanSupervisor:A.Prof.WuHuicongAssociateS

3、upervisor：SeniorEngineerDingBaozhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerTechnologyEmployer：SchoolofInformationScienceandEngineeringDateofOralExamination:May,2016河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

4、体，均已在文中Ｗ明确方式标明。除文中己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表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名指导教师签名：三ｗｔ年＾月Ａ曰年＾月么巧河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制

5、手段保存和汇编本学位论文。□保密，在解密后适用本授权书。＿＿年本学位论文属于保密。＂＂（请在Ｗ上方框内打Ｖ）学位论文作者签名；指导教师签名；—１年ｙ月之＾曰年月曰７＞（＾Ａ摘要演化硬件是现代电子系统中不可或缺的重要组成部分，随着电路应用范围的不断增加，电路的工作环境呈现出多样化和复杂化，电路出现故障的可能性也随之增大。为了使演化硬件在一些极端的环境中可以稳定工作，对其进行容错设计是很重要的。电路容错是指：当电路某些部分发生故障时，整个电路依然能够在其性能指标允许范围内工作。本文针对电路中最常出现

6、的三种故障，设计出一种三模冗余电路对这三种故障具有良好的容错性能。本文采用一种改进的演化电路编码方法，将网表编码和线性编码相结合设计了共享编码方法。在共享编码方法中，前一个元件与后一个元件共用同一个节点，根据定义规则进行映射。共享编码方法能够有效地避免网表编码中容易产生的悬浮个体非法电路，能够表示比线性编码方法更丰富的电路结构，对于演化大规模电路更为有利。最后通过试验证明，这一编码方法能够实现模拟电路的演化设计。通过对负相关演化方法进行分析，采用交叉变异进行局部竞争机制设计，设计了一种双种群负相关演化算法。通过实验得到一组负相

7、关电路，并将这一组电路和单一电路进行单一元件短路故障仿真测试，实验证明异构冗余电路具有更好的容错性能。本文采用一种新的异构三模冗余电路，针对模拟电路最常出现的三种故障，参数漂移、单一元件短路、单一元件断路，进行电路容错实验。对三模冗余电路在这三种故障情况下的幅频特征曲线进行仿真，并通过电路的平均适应度和平均故障率，与其他电路进行对比分析，观察三模冗余电路的容错能力，结果表明三模冗余电路对电路常见故障具有良好的容错性能。关键词演化硬件；共享编码；负相关；容错；异构冗余IAbstractEvolvablehardwareisani

8、ndispensablepartinmodernelectronicsystems.Withtheincreasinglywidelyappliedrangeofanalogcircuit,itsworkingconditionbecomesmorevariousandcom