模拟电路变结构差分演化及其可扩展性问题研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文模拟电路变结构差分演化及其可扩展性问题研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：吴婷电路与系统何劲松副教授二。一四年五月六日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster，SdegreeTheStudyofAnalogCircuitVariableStructureDi仟brentialEvolutionanditsScalabilityProblemAuthor’sN锄e：Speciality：-一S

2、upervisor：Finishedtime：TingWuCircuitandSystemA．RJingsongHeMay6m，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究二r=作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：逊!生，61竺中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科

3、学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门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，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。／、凇开口保密(年)作者签名：签字日期：且坞一巡业：6，竖导师签名：签字日期：啦丝f里·占!竺摘要摘要利用演化算法进行电路设计是一种模拟电路自动设计途径。根据演化过程中是否改变电路的

4、结构，可以将模拟电路演化设计分为变结构演化和定结构演化两类。变结构演化比定结构演化更加复杂和常见，论文将针对模拟电路变结构演化问题进行研究。在演化设计问题上普遍存在可扩展性问题，模拟电路变结构演化也不例外。随着电路规模的增大或者电路复杂程度的提高，电路间器件连接方式、器件参数值取值变多，从而导致了演化搜索空间指数增大，最终影响到了演化设计的性能。为了能够改善变结构演化的可扩展性能，需要保证演化算法在指数增大的搜索空间内，仍能够具有高的搜索效率。算法的搜索效率又和算法是否适合问题本身息息相关。为了使演化算法适

5、合变结构演化问题本身，论文对演化算法进行分析，并提出自适应策略，从而提高了算法的搜索效率、提高了演化的性能，最终改善了变结构演化的可扩展性能。论文主要的研究工作如下：1．提出了一种基于差分演化的模拟电路变结构演化算法。该算法中的分组交叉操作能够使得算法在变化的器件空间而不是固定的器件空间中进行解的搜索。分组交叉这一特点使得该算法能够找到不同器件数目的解电路。此外该算法中的随机长度处理策略不会造成变异电路器件数目多样性的降低。实验结果显示该算法能够成功实现模拟电路变结构演化，它是收敛的，它是一种新的模拟电路变

6、结构演化算法。2．对变结构差分演化算法所使用的分组交叉操作在演化过程中对电路结构的影响进行分析。论文还就变结构差分演化算法的变长演化特性进行了分析。分析和实验结果都显示：变长演化可以降低演化所得电路的器件成本；当搜索空间指数增大时，变长演化和分组交叉都能够缓解演化成功率的下降速度，能够放缓演化评估代价的增长趋势。变结构差分演化算法有利于改善电路变结构演化的可扩展性能。3．研究变结构差分演化算法的变异算子和交叉算子的自适应问题。分别提出了一种基于均值标准差的变异算子自适应策略，以及基于直方图统计的交叉算子自适

7、应策略。对比实验显示，这两种算子自适应策略提高了算法的搜索效率，改善了变结构演化的可扩展性能。简言之，论文提出了一种新的模拟电路变结构演化算法，并结合电路变结构问题对算法进行了分析。从分析和实验两个角度说明该算法有利于改善变结构演化的可扩展性能。此外，论文还对算法进行算子自适应控制，进一步提高了该算摘要法在电路变结构演化问题上的可扩展能力。关键字：模拟电路设计演化计算差分演化自适应算子AbstractABSTRACTAnalogcircuitdesignbyevolutionalgorithmisallap

8、proachforautomaticdesignanalogcircuit．Analogcircuitevolutionarydesigncanbedividedintovariablestructuredesignandnon—variablestructuredesign，accordingtowhetherchangethecircuittopology．Variablestructureevolution