基于改进遗传算法的电路进化容错修复技术研究

【摘要】演化硬件是一种将进化算法与可重构器件有机结合的硬件系统，其研究的开展在实现电子系统自适应、自修复功能方面具有重要的理论意义和实用价值。演化硬件包含两个重要的研究领域：电路进化设计和实时自适应系统。本文以基于硬件演化技术的电路进化设计的相关技术为背景，对以下内容进行研究：在阐述电路进化的基本原理和实现方法的基础上，针对数字电路拓扑结构特点，将其与人工神经网络进行映射，构建了类神经网络电路模型，研究了矩阵编码算子及染色体编码方式，为电路进化与修复提供了基础。在讨论遗传算法分类和特点的基础上，针对电路进化前期，适应度增长迅速，进化后期，适应度增长“停滞”现象，设计了改进自适应遗传算法。该算法采用跨世代精英保留机制与轮盘赌相结合的混合算子协同自适应策略共同作用，保证算法的全局搜索性和收敛速度；引入多亲本并行变异思想，提高进化后期收敛速度，为电路进化与修复提供算法基础。在分析电路模型与编码结构特点的基础上，设计了电路故障快速诊断方法和基于同层冗余单元的快速重构方法，对能够实现故障定位的故障单元用同层的冗余单元进行替换；对不能实现快速重构的电路，进行电路修复。文中构建了电路进化与修复实验仿真平台，并以其为基础进行了一位全加器与二位乘法器的进化与电路修复实验，实验结果表明，用演化硬件方法实现简单电路的进化与修复是可行的。
【作者】刘春草；
【导师】吴会丛；丁保忠；
【作者基本信息】河北科技大学，计算机技术，2014，硕士
【关键词】演化硬件；进化算法；电路进化；自适应算法；容错修复；

【参考文献】
[1]杨成艳.盐酸小檗碱与阿托伐他汀钙对急性脑梗死患者糖脂代谢影响的比较[D].大连医科大学,神经病学,2012,硕士.
[2]魏双双.基于TDK71M6521的电子式电能表设计[D].湖南大学,控制科学与工程,2011,硕士.
[3]刘庆江.WLAN与WWAN垂直切换及网络优化机制研究与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[4]孟永庆,翁钰,王锡凡,魏磊,张磊.双馈感应发电机暂态性能精确计算及Crowbar电路参数优化[J].电力系统自动化,2014,08:23-29.
[5]杨清波,张吉卫,李金屏.几种新型扩展集合理论[J].济南大学学报(自然科学版),2005,03:242-246.
[6]明立松.商业银行企业服务总线（ESB）系统的设计与实现[D].北京工业大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[7]魏应冬,姜齐荣,韩英铎,张春朋.基于无功与负序对称解耦的RUPQC最优补偿策略[J].电力系统自动化,2009,16:55-60.
[8]罗瑞芬.论中国女性时尚杂志中精英文化和大众文化的矛盾与共生[D].华中师范大学,传播学,2014,硕士.
[9]田苗.琼脂糖基两性离子接枝聚合物的制备及性质研究[D].天津大学,材料学,2013,硕士.
[10]刘华蕾,江道灼,陈刚,张鹏飞.安装固态短路限流器后距离保护整定的改进方法[J].电力系统自动化,2006,02:90-95.
[11]马红梅.利益集团对国际贸易技术溢出效应的影响[D].陕西师范大学,产业经济学,2012,硕士.
[12]徐红伟,张立彬,胥芳,张任,胡克用.基于功率预测和电压补偿的光伏电池MPPT方法研究[J].太阳能学报,2013,09:1599-1605.
[13]张昱.化学工程与工艺专业实验的整合研究[D].西北民族大学,课程与教学论,2012,硕士.
[14]付慧文.多数据库挖掘的若干问题研究[D].广西师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[15]杜飞.金鸡纳碱催化MBH碳酸酯与重氮膦酸酯的不对称烯丙基取代反应研究[D].西南大学,有机化学,2014,硕士.
[16]黄荣.独角金内酯参与氮、磷营养调控水稻根系生长的作用机制研究[D].南京农业大学,植物营养,2012,硕士.
[17]侯伟伟.安徽省困难职工帮扶制度运行研究[D].安徽大学,公共管理,2012,硕士.
[18]徐辉.论无权处分与合同效力[D].苏州大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[19]本报记者　史延廷.“成功企业数据挖掘暨数量化管理论坛”在京举办[N].中国旅游报,2002-11-13.
[20]白萍,方廷健,葛运建.电驱动刚性机器人的鲁棒神经网络复合控制[J].控制与决策,2002,01:61-64.
[21]梁陈剑.远程焊接数值模拟系统的研究[D].清华大学,材料加工工程,2002,硕士.
[22]杨培泉.建筑物区分所有权问题研究[D].大连海事大学,法学,2013,硕士.
[23]王艳.平原潮土区耕地生产力变化研究[D].河南农业大学,土地资源管理,2012,硕士.
[24]石敏.面向Web网页的自动化测试技术研究[D].东华大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[25]魏巍.广东省政府在产学研合作中的作用[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[26]宋光平.一汽吉林汽车有限公司设备采购管理研究[D].吉林大学,工业工程,2014,硕士.
[27]吴福朝,胡占义.多平面多视点单应矩阵间的约束[J].自动化学报,2002,05:690-699.
[28]李枭.基于单目视觉的车辆检测与跟踪[D].杭州电子科技大学,计算机技术,2014,硕士.
[29]费鹏鸽.卒中后抑郁大鼠模型海马ARNT2、NPAS4表达调控及与认知功能损伤关系研究[D].新乡医学院,神经病学,2012,硕士.
[30]罗小青.基于ARMCortex-M3铁轨塌方自动检测报警系统[D].南昌大学,控制工程（专业学位）,2014,硕士.
[31]唐平玉.多路频分复用荧光共焦显微探测技术的研究[D].上海理工大学,光学工程,2013,硕士.
[32]陈锐.交通行业文化建设问题的探讨[D].重庆大学,行政管理,2014,硕士.
[33]张亚,杜芳艳,郑建斌.多贝斯在石墨烯修饰玻碳电极上的电化学行为及其测定[J].应用化学,2014,07:860-864.
[34]张娜彬.抗震墙结构安全性与经济性评价与影响因素分析[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[35]金明生.模具自由曲面气囊抛光机理及工艺研究[D].浙江工业大学,2009.
[36]陈垚亮.大规模图的最短路径编码研究[D].复旦大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[37]包金光.内蒙古农村牧区文化传承与创新研究[D].华中师范大学,农业推广,2014,硕士.
[38]冯晓辉.梨树断陷苏家屯次洼营城组油气藏特征研究[D].东北石油大学,地质工程（专业学位）,2013,硕士.
[39]李扬.欠发达地区地方性师范院校大学生创新能力研究[D].南昌大学,思想政治教育,2012,硕士.
[40]初文涛.基于.NET的表单辅助设计及管理系统的设计与实现[D].大连理工大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[41]万江波.骨髓间充质干细胞不同移植方式治疗大鼠糖尿病足溃疡的疗效观察[D].兰州大学,外科学,2013,硕士.
[42]邢丹丹.瑕疵股权转让的效力[D].郑州大学,民商法学,2013,硕士.
[43]许怀智,张岳桥,王贵重,刘兴晓,周成刚,路鹏程.塔里木盆地瓦石峡凹陷侏罗纪构造演化与油气地质条件[J].石油地球物理勘探,2010,01:129-135+164+174-175.
[44]张国月.光伏并网发电系统若干问题研究[D].浙江大学,2013.
[45]宁俊超.基于ansys大跨度张弦梁结构预应力模拟研究[D].西南交通大学,结构工程,2013,硕士.
[46]张慧芝,马伟华.干旱区生态环境制图的理论与方法——以土地荒漠化图为例[J].干旱区研究,2002,04:51-55.
[47]刘丽霞.道德规范层次性问题研究[D].东北师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2003,硕士.
[48]杨励雅,邵春福,HAGHANIA.出行方式与出发时间联合选择的分层Logit模型[J].交通运输工程学报,2012,02:76-83.
[49]王龙.关于几类环的强正则性研究[D].扬州大学,基础数学,2011,硕士.
[50]张丽,郭成城,晏蒲柳.基于结构相关性Markov模型的Web网页预取方法[J].计算机工程与应用,2004,21:163-166.