Разработка и исследование алгоритмов иерархического эволюционного проектирования линейных электрических цепей с использованием численно-аналитических моделей

• Автор: Гулевич, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 151 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ МЕТОДАМИ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПОИСКА

1.1. Методы проектирования на основе эволюционных вычислений

1.2. Обзор методов анализа электрических цепей

1.3.Выводы
2. АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАССИВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ИСПОЛЬЗОВ АИЕМ ЧИСЛЕ IIЮААЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

2.1. Интегральное эволюционное проектирование

2.2. Особенности реализации модифицированного метода решающих деревьев

2.3. Оценка эффективности применения численноаналитических моделей на различных этапах проектирования электрических цепей
2.4. Выводы
3. ЭВОЛЮЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОАНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
3.1. Параметрический синтез на основе эволюционных вычислений
3.2. Структурный синтез на основе эволюционных вычислений
3.3. Иерархический алгоритм проектирования электротехнических устройств на основе эволюционных вычислений
3.4. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Исследование эффективности численноаналитических моделей
4.2. Исследование параметрического синтеза на основе эволюционных вычислений
4.3. Исследование алгоритма иерархического эволюционного алгоритма проектирования линейных электрических цепей с использованием численноаналитических моделей
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертационной работы, поставлена цель работы, дано общее описание выполненной работы. В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведены основные этапы проектирования электротехнических устройств. Проведена классификация методов моделирования электрических цепей. Проведён обзор имеющихся методов эволюционного проектирования электротехнических устройств. Сделан вывод о необходимости повышения эффективности проектирования электротехнических устройств за счёт увеличения степени автоматизации творческого проектирования и применения новых методов моделирования. Указаны взятые за основу методы и модели, используемые в данной работе. Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ проведён анализ проблем, возникающих при эволюционном проектировании электротехнических устройств. Приведены постановки задач проектирования на различных этапах. Сделан вывод о необходимости применения численно - аналитических моделей для сокращения временных затрат и повышения точности моделирования. Разработаны модификации алгоритмов численно-аналитического моделирования линейных электрических цепей, адаптированные для поставленной задачи проектирования. Приведена обобщённая схема алгоритма проектирования. В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ выбраны комплексные критерии оценки качества решения на различных этапах проектирования. Разработаны алгоритмы оптимизации параметров электротехнических устройств на этапе параметрического синтеза и создания структуры проектируемого электротехнического устройства на этапе схемотехнического синтеза. Приведён детальный алгоритм создания начальной популяции учитывающий принципы иерархического проектирования. Разработаны методы кодирования решений на двух этапах проектирования. Разработаны генетические операторы для модификации генетического материала на различных этапах проектирования с учётом особенностей выбранного метода моделирования. В ЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ приведены экспериментальные исследования эффективности предложенного во второй главе модифицированных методов моделирования линейных электрических цепей. Приведены исследования разработанного алгоритма интегрированного эволюционного проектирования линейных электрических цепей изложенного в третьей главе. Доказана высокая эффективность используемого алгоритма численно-аналитического моделирования. Выявлены эффективные параметры, управляющие генетическим поиском. По результатам экспериментов определены оценки временной сложности алгоритмов, также приведены результаты проектирования на основе предложенных подходов. В ЗАКЛЮЧЕНИИ изложены основные выводы и результаты диссертационной работы. ПРИЛОЖЕНИЯ включают в себя акты об использовании результатов работы. Глава 1. Автоматизация проектирования сталкивается с проблемами формализации поиска решения в нестандартных ситуациях. Из литературы ,-1 известно несколько уровней проектирования электротехнических устройств основные из них, на которых сосредотачивается диссертация, является структурный (схемотехнический) и параметрический синтезы. Чем меньше известно о правилах и процедурах синтеза, тем сложнее оказывается форматизация процедуры поиска возможных решений. При параметрическом синтезе задача сводится к определению численных параметров элементов при заданной топологии схемы. Более сложной является задача структурного синтеза, которая в свою очередь может быть инновационным проектированием (перебор законченных структур, выделение варианта из обобщённой структуры, трансформация описаний) или творческим проектированием (наращивание структуры, последовательный синтез, блочная генерация топологий). На этапе структурного синтеза происходит предварительный расчет параметров схемы, определение выходных параметров в зависимости от внешних и внутренних условий. Большое число задач, возникающих на этапе структурного синтеза, на сегодняшний день в значительной степени решаются с участием высококвалифицированных специалистов. Этот этап проектирования является последним препятствием на пути к полностью автоматизированному проектированию электротехнических устройств. В диссертации рассматриваются вопросы проектирования электрических цепей, вопросы эффективного моделирования таких цепей.