模擬電路演化設計研究.pdf

1、演化硬件是指通過與環(huán)境的相互作用自動、動態(tài)地改變其結構和行為的硬件。它采用進化算法和可編程器件相結合，實現(xiàn)硬件電路的功能自我重配置。目前國際上有許多科研機構和學者正從事演化硬件的研究，模擬電路演化設計是演化硬件的一個重要分支，其具體設計過程是將每個電路中元器件的類型、連接方式和參數(shù)值編碼成為個體，將電路行為（即電路的輸入——輸出特性）與預期結果的符合程度定義為個體的適應度值，最終通過進化算法搜索并評估電路的適應度值，從而得到滿足預期功能

2、要求的電路。近年來，模擬電路演化設計已成為演化硬件領域的研究熱點之一。
　　 本文綜合應用進化算法、電路設計和仿真等方面的理論方法，系統(tǒng)深入地分析了模擬電路演化設計中的各個關鍵技術環(huán)節(jié)。總結了幾種電路編碼方式和適應度評估策略。重點研究了適合于解決電路演化設計問題的可變長算法。提出了一種可變長差分進化算法，利用可變長差分進化算法提高模擬電路設計效率。最后，以低通濾波器為演化設計目標，設置實驗觀察分析影響可變長差分進化算法性能的因素

3、，通過合理選擇控制參數(shù)和變異策略達到提升設計結果質量的目的。
　　 本文的主要研究工作如下:
　　 1，首先回顧了模擬電路演化設計研究的歷史和發(fā)展概況，對模擬電路演化設計的關鍵技術環(huán)節(jié)——電路編碼，適應度值評估和搜索算法作了比較詳細的介紹。針對模擬電路演化設計較大規(guī)模電路時效率不高的問題，通過研究改進可變長進化算法達到提高設計效率的目的。
　　 2，提出了一種可變長差分進化算法，并利用該算法成功設計出模擬運算放大

4、器。該算法充分利用了可變長算法和DE算法的優(yōu)點，在進化過程中能夠快速地同時優(yōu)化電路拓撲結構和元器件參數(shù)值。通過實驗證明了VDE算法可以演化設計出較大規(guī)模的電路。與文獻[1]中利用GA算法設計運算放大器相比，VDE算法在完成設計任務的同時，搜索效率更高。
　　 3，本文以低通濾波器為設計目標，設置實驗觀察基于VDE算法的電路設計收斂速度和最優(yōu)解質量，同時分析影響VDE算法性能的因素。實驗結果表明，合理的選擇控制參數(shù)和變異策略，可大