Разработка и исследование эволюционных алгоритмов для моделирования схемотехнических решений

• Автор: Бегляров, Вадим Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 188 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Проблемы, задачи и особенности моделирования схемотехнических решений при проектировании СБИС
1.1 Анализ особенностей проектирования СБИС
1.2 Анализ математических моделей электронных схем
1.3 Задачи и проблемы схемотехнического проектирования
1.4 Исследование особенностей процедур экстракции паразитных параметров, используемых в современных САПР ЭВТ
1.5 Постановка задачи решения уравнений математических моделей схемотехнических решений
2 Исследование и разработка элементов математического аппарата для подсистемы схемотехнического проектирования САПР ЭВТ
2.1 Исследование численных методов решения уравнений математических моделей схемотехнических решений
2.2 Исследование оценки погрешности решения СЛАУ
2.3 Разработка методики решения уравнений математических моделей схемотехнических решений
3 Разработка гибридного эволюционного алгоритма решения уравнений математических моделей СБИС
3.1 Разработка процедуры кодирования решения
3.2 Разработка целевой функции
3.3 Разработка модифицированных генетических операторов
3.4 Разработка гибридного эволюционного алгоритма решения СЛАУ большой размерности (РЕА)
3.5 Теоретическая оценка сложности гибридного эволюционного алгоритма
4 Экспериментальные исследования

4.1 Описание структуры подключаемого модуля
4.2 Описание инструментальной среды конструирования и исследования эволюционных алгоритмов
4.3 Цели и методы проводимых исследований
4.4 Экспериментальные исследования разработанного гибридного
эволюционного алгоритма
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Введение
В настоящее время для создания конкурентоспособной высокотехнологичной радиоэлектронной аппаратуры необходимо применение современных систем автоматизации проектирования (САПР), которые являются быстроразвивающимся наукоемким направлением прикладных исследований. Эффективность применения САПР определяется программными средствами, обеспечивающими качество проектирования ЭВТ (электронно-вычислительной техники) и максимально ориентированными на разработчика. Качество проектирования можно охарактеризовать следующими показателями: количеством циклов
устранения ошибок, полученных в процессе проектирования, процентом выхода годных изделий, качественными показателями спроектированного изделия. Повышения эффективности проектирования может быть достигнуто с помощью увеличения автоматизации уровней проектирования.
Современные САПР являются:
- комплексными, т.е. в данных системах используется интеграция в рамках единой системы автоматизации проектирования и автоматизации производства;
- многоуровневыми, т.е. процесс проектирования разбивается на иерархические уровни согласно принципам блочно-иерархического проектирования технических объектов;
- многоаспектными т.е. на различных уровнях проектирования используется различные виды обеспечения САПР в соответствии со спецификой уровня.
Данный подход к проектированию позволяет достигнуть наибольшей эффективности автоматизации, но необходимо согласование решений, получаемых в соседних уровнях проектирования[1-4].
Согласно принципам блочно-иерархического проектирования объектов выделяются следующие уровни декомпозиции [4]:

Для решения систем дифференциальных уравнений используют как явные, так и неявные методы. В неявных методах в общем случае используется приведение к системе нелинейных алгебраических уравнений относительно вектора узловых потенциалов (р. На п+1-ом шаге система нелинейных уравнений выглядит следующим образом:
1(<Рп+1>0. (1.4)
Для решения системы нелинейных уравнений в современных САПР используется в основном метод Ньютона. При этом вычисляется вектор приращений узловых потенциалов Дср путем решения системы линейных алгебраических уравнений. На т-ной итерации необходимо решить следующую СЛАУ:
О А<Рп+1 .т =-К<Рп+1,т)> (1-5)
К0(Р'п+1,тп
где —матрица узловых проводимостей (матрица Якоби).
Далее определяются новые значения векторов узловых потенциалов на п+1-ом шаге:
^°п+1,т+1 = Фп+г.т + А<Рп+1 ,771*
Итерационный процесс заканчивается при выполнении следующего условия:
11^*^71+1,7711| —
где е - заранее заданное число.
Вектор узловых токов и матрица полных узловых проводимостей вычисляются при последовательном обращении к математическим моделям всех компонентов схемы. Компонентные модели дают определенные составляющие для элементов вышеуказанных вектора и матрицы [4,5,19].
Трудоемкость проектирования СБИС с известными математическими моделями определяется в основном трудоемкостью решения экстремальных и статистических задач. Исследование этих двух классов задач с точки зрения снижения трудоемкости проектирования представляет значительный интерес.