基于冗余修复的有限状态机电路在线进化设计研究
发布时间：2021-03-23 06:52
随着电子信息技术的迅速发展,智能电子系统趋于智能化、微小化,规模和复杂程度也在不断的增加。演化硬件（Evolvable Hardware,EHW）能够根据外部环境的变化自动调整内部结构,以实现自组织、自修复和自适应等功能,特别适用于深海、航天、高温或者极低温等特殊环境。演化硬件是生物学、电子学及计算机科学等多门学科交叉融合的结晶。电路进化设计是演化硬件主要核心技术之一,电路进化设计以进化算法为电路进化设计方法,以现场可编程逻辑门阵列为电路实现载体,为最终实现电路的自组织、自修复和自适应等功能提供技术支持,是当前研究热点之一。主要的研究内容:（1）采用笛卡尔遗传规划,以FPGA为载体,利用NiosII处理器和VRC虚拟可重构电路技术设计了逻辑电路在线进化设计平台。在该平台的基础上引入输入投影分解技术,将多输入的目标电路分解为若干个简单的子电路模块分别进行电路进化设计。该方法用于在线进化有限状态机中的组合逻辑电路进化设计,可以实时地对电路工作状态进行监测、评估,提高了电路进化时的收敛速度。（2）提出了基于状态分解技术的有限状态机电路进化设计算法,有效的缓解了有限状态机的电路进化设计难度较大...
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有限状态机电路的一般结构
该可编程逻辑节点的节点编码代表输出[17]。表 2.1 基本逻辑门功能功能基因 0 1 2 3 4 5门功能 与门 或门 异或门 与非门 或非门 同或门运算符符 号 10 个可编程逻辑节点。终端输出基因分别为：10、11、13、6，其余基因为可编程逻辑节点激活节点的编号分别为：4、5、6、7、10、11、13；冗余节点分别为面染色体映射得到的电路如图 2.3 所示。& OR OXR & OR OXR
2）根据编码规则随机产生（ μ + λ）个染色体，形成进化过程的初始种群；3）对种群所有染色体进行适应度评估，若其中有染色体达到适应度最大值则解，终止进化；若不满足，则根据（ μ + λ）演化策略在最优良染色体中选择μ 个染色体；4）由步骤（3）中得到的父代染色体使用变异算子根据变异规则生成 λ 个子代父代和子代共同构成新的一代种群；5）再次执行（2）（3）（4）直至进化出最优解，并输出最优解，进化结束。.2.2 基于输出分解的组合逻辑模块电路进化算法卡尔遗传规划能够有效地进化规模较小的电路结构，但对于结构较为复杂的电困难。输出分解将目标电路分解成多个不同的子电路，采用进化算法对不同的行电路进化设计，进化完成后把这些子电路整合到一起构成目标电路，从而减路整体进化的复杂程度[21, 38]。如图 2.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进二分查找的VRC快速故障定位技术[J]. 蔡金燕,张峻宾,孟亚峰. 哈尔滨工业大学学报. 2017(11)
[2]进化硬件发展综述[J]. 鲍治国,孙楠. 电子测试. 2017(16)
[3]基于EHW和RBT的不同类型故障快速修复策略[J]. 张峻宾,蔡金燕,孟亚峰,杨文兵. 计算机应用研究. 2017(11)
[4]面向复杂电磁环境的容错电路系统设计技术[J]. 张峻宾,蔡金燕,孟亚峰. 西安交通大学学报. 2017(02)
[5]仿生自修复电路中基本逻辑单元设计[J]. 俞洋,王鹤潼,滕跃. 电子测量技术. 2016(11)
[6]基于细胞发展机制的数字电路模块化设计研究[J]. 杨晓艳,王锦程. 激光杂志. 2016(05)
[7]Evolutionary Design of Fault-Tolerant Digital Circuit Based on Cartesian Genetic Programming[J]. 李丹阳,蔡金燕,朱赛,孟亚峰. Journal of Donghua University（English Edition）. 2016(02)
[8]基于EHW和RBT的电路故障自修复策略性能分析[J]. 张峻宾,蔡金燕,孟亚峰. 北京航空航天大学学报. 2016(11)
[9]复杂数字电路的分解演化研究[J]. 侯子锦,刘晨. 求知导刊. 2016(04)
[10]一种新的基于真值表分解技术的电路加速演化策略[J]. 孟亚峰,张峻宾,蔡金燕. 电光与控制. 2016(04)
博士论文
[1]数字演化硬件与容错技术研究[D]. 张开锋.国防科学技术大学 2014
[2]数字电路进化设计算法研究[D]. 柏磊.南京理工大学 2012
[3]电路进化设计算法研究[D]. 梁后军.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]矩阵编码CGP多目标电路进化设计研究[D]. 王晓霞.河北师范大学 2018
[2]面向可重构系统的局部永久故障恢复方法研究[D]. 刘君.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于FPGA的片上电路进化设计研究[D]. 王宏宇.河北师范大学 2017
[4]负相关演化电路仿生容错机制研究[D]. 王金泽.河北科技大学 2016
[5]基于FPGA的哈特曼光斑图像处理算法设计[D]. 刘国成.中国科学技术大学 2016
[6]基于演化硬件的实时容错机制研究[D]. 柳继委.大连理工大学 2016
[7]基于FPGA动态部分重构的数字系统在线演化技术研究[D]. 孙艳梅.南京航空航天大学 2015
[8]基于CGP的数字电路进化算法研究[D]. 李爱婷.河北师范大学 2014
[9]数字系统在线自主演化方法研究[D]. 陈芹芹.南京航空航天大学 2014
[10]数字电路进化设计优化算法研究[D]. 崔艳莉.河北师范大学 2013
本文编号：3095359
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有限状态机电路的一般结构
该可编程逻辑节点的节点编码代表输出[17]。表 2.1 基本逻辑门功能功能基因 0 1 2 3 4 5门功能 与门 或门 异或门 与非门 或非门 同或门运算符符 号 10 个可编程逻辑节点。终端输出基因分别为：10、11、13、6，其余基因为可编程逻辑节点激活节点的编号分别为：4、5、6、7、10、11、13；冗余节点分别为面染色体映射得到的电路如图 2.3 所示。& OR OXR & OR OXR
2）根据编码规则随机产生（ μ + λ）个染色体，形成进化过程的初始种群；3）对种群所有染色体进行适应度评估，若其中有染色体达到适应度最大值则解，终止进化；若不满足，则根据（ μ + λ）演化策略在最优良染色体中选择μ 个染色体；4）由步骤（3）中得到的父代染色体使用变异算子根据变异规则生成 λ 个子代父代和子代共同构成新的一代种群；5）再次执行（2）（3）（4）直至进化出最优解，并输出最优解，进化结束。.2.2 基于输出分解的组合逻辑模块电路进化算法卡尔遗传规划能够有效地进化规模较小的电路结构，但对于结构较为复杂的电困难。输出分解将目标电路分解成多个不同的子电路，采用进化算法对不同的行电路进化设计，进化完成后把这些子电路整合到一起构成目标电路，从而减路整体进化的复杂程度[21, 38]。如图 2.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进二分查找的VRC快速故障定位技术[J]. 蔡金燕,张峻宾,孟亚峰. 哈尔滨工业大学学报. 2017(11)
[2]进化硬件发展综述[J]. 鲍治国,孙楠. 电子测试. 2017(16)
[3]基于EHW和RBT的不同类型故障快速修复策略[J]. 张峻宾,蔡金燕,孟亚峰,杨文兵. 计算机应用研究. 2017(11)
[4]面向复杂电磁环境的容错电路系统设计技术[J]. 张峻宾,蔡金燕,孟亚峰. 西安交通大学学报. 2017(02)
[5]仿生自修复电路中基本逻辑单元设计[J]. 俞洋,王鹤潼,滕跃. 电子测量技术. 2016(11)
[6]基于细胞发展机制的数字电路模块化设计研究[J]. 杨晓艳,王锦程. 激光杂志. 2016(05)
[7]Evolutionary Design of Fault-Tolerant Digital Circuit Based on Cartesian Genetic Programming[J]. 李丹阳,蔡金燕,朱赛,孟亚峰. Journal of Donghua University（English Edition）. 2016(02)
[8]基于EHW和RBT的电路故障自修复策略性能分析[J]. 张峻宾,蔡金燕,孟亚峰. 北京航空航天大学学报. 2016(11)
[9]复杂数字电路的分解演化研究[J]. 侯子锦,刘晨. 求知导刊. 2016(04)
[10]一种新的基于真值表分解技术的电路加速演化策略[J]. 孟亚峰,张峻宾,蔡金燕. 电光与控制. 2016(04)
博士论文
[1]数字演化硬件与容错技术研究[D]. 张开锋.国防科学技术大学 2014
[2]数字电路进化设计算法研究[D]. 柏磊.南京理工大学 2012
[3]电路进化设计算法研究[D]. 梁后军.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]矩阵编码CGP多目标电路进化设计研究[D]. 王晓霞.河北师范大学 2018
[2]面向可重构系统的局部永久故障恢复方法研究[D]. 刘君.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于FPGA的片上电路进化设计研究[D]. 王宏宇.河北师范大学 2017
[4]负相关演化电路仿生容错机制研究[D]. 王金泽.河北科技大学 2016
[5]基于FPGA的哈特曼光斑图像处理算法设计[D]. 刘国成.中国科学技术大学 2016
[6]基于演化硬件的实时容错机制研究[D]. 柳继委.大连理工大学 2016
[7]基于FPGA动态部分重构的数字系统在线演化技术研究[D]. 孙艳梅.南京航空航天大学 2015
[8]基于CGP的数字电路进化算法研究[D]. 李爱婷.河北师范大学 2014
[9]数字系统在线自主演化方法研究[D]. 陈芹芹.南京航空航天大学 2014
[10]数字电路进化设计优化算法研究[D]. 崔艳莉.河北师范大学 2013
本文编号：3095359
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