Разработка генетических алгоритмов проектирования элементов телекоммуникационных систем

• Автор: Олейник, Максим Павлович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 МЕТОДЫ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

1.2 МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЕ ЭВОЛЮЦИОННОЕ ПРОЕКТОРОВ АШЕ

1.3 ЭВОЛЮЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНТЕНН

1.4 ВЫВОДЫ

2. ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

2.1. АЛГОРИТМЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИПОЛЬНЫХ АНТЕНН

2.2. АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ НАЧАЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИИ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ
2.3. ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ КОДИРОВАНИЯ СВЯЗИ ГЕНОТИП ФЕНОТИП ПРИ ЭВОЛЮЦИОННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
2.4. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ОПЕРАТОРОВ ПРИ ЭВОЛЮЦИОННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
2.5. ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ
2.6. ВЫВОДЫ
3. МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ В ЗАДАЧАХ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНГОВ ГЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
3.1. МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЭВОЛЮЦИОННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ
3.2. СЕЛЕКЦИЯ В ЗАДАЧАХ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИПОЛЬНЫХ АНТЕНН НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.3. СЕЛЕКЦИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИПОЛЬНЫХ АНТЕНН
3.4. ВЫВОДЫ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЭВОЛЮЦИОННОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
4.1. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
4.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИЙ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА
4.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕ1ТИЯ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗКОПОЛОСНЫХ АНТЕНН
4.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ АНТЕНН
4.5. ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Другим методом случайно-направленного поиска является метод имитации отжига. Он был применен для решения комбинаторнооптимизационных задач в конце прошлого века. С тех пор этот метод широко используется при решении технических задач, проводятся исследования и разработки его модификаций []. Алгоритм имитации отжига повышает вероятность выхода поискового процесса из локальных экстремумов. Недостатком этого метода является большая временная сложность. Алгоритм генетического поиска обладает более быстрой сходимостью по сравнению с методами динамического программирования и моделирования отжига, простотой реализации, но может сходиться к локальному экстремуму используемой функции пригодности []. Ввиду вышеизложенного, разработка алгоритмов, позволяющих найти приемлемое по качеству и по трудоёмкости решение задачи проектирования элементов телекоммуникационных систем, является АКТУАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМОЙ, стоящей перед разработчиками САПР. ЦЕЛЬЮ диссертационной работы является разработка генетических алгоритмов для решения задачи автоматизации проектирования элементов телекоммуникационных систем. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ в диссертации основаны на использовании элементов теории множеств, теории алгоритмов, теории комбинаторной оптимизации, интегральных уравнений. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в госбюджетной работе, проведенной в Таганрогском Государственном Радиотехническом Университете г/б НИР № 0 в г. При выполнении фанта РФФИ № 4 применены схемы двухуровневой селекции. Материалы диссертации также использованы в учебном процессе на кафедре ТОЭ ТРТУ в цикле практических занятий. АПРОБАЦИЯ основных теоретических и практических результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах в Таганрогском Государственном радиотехническом университете (- г. Всероссийских конференциях «Информационные системы и технологии» (Нижний Новгород, г. МИФИ (Москва, Россия, г. SIMS (Оулу, Финляндия, г. Дивноморск, Россия, ), на международных конференциях «Интеллектуальные САПР» (Дивноморск, Россия, г. ММЕТ’ (Киев, Украина, г. На международной конференции ШЕЕ А1Б’ «Интеллектуальные системы » (Дивноморск, Россия, г. ПУБЛИКАЦИИ. Результаты диссертации отражены в -ти печатных работах. Получено авторское свидетельство на программу эволюционного проектирования вибраторных антенн. СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 9 стр. Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы, дано общее описание выполненной работы. В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен анализ литературы, посвященной эволюционному проектированию элементов телекоммуникационных сетей. Показаны проблемы, возникающие при автоматизации проектирования антенн с улучшенными характеристиками. Показаны подходы к построению функций пригодности, используемых в эволюционном проектировании антенн. Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ предложены проблемно-ориентированные алгоритмы эволюционного проектирования дипольных антенн на основе последовательной и смешанной систем кодирования решений. Показаны механизмы удаления из популяции технически некорректных альтернативных решений, обеспечивающие минимизацию вычислительных затрат. Проведен анализ подходов к определению параметров функций пригодности для задач эволюционного проектирования элементов телекоммуникационных систем. Показано, что для поиска технически корректных решений необходимо использовать точные методы моделирования процессов излучения в антеннах. В ЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты экспериментальных исследований предложенных подходов к эволюционному проектированию элементов телекоммуникационных систем. Выполнены исследования зависимости поведения функций пригодности от управляющих параметров генетических алгоритмов. Проведен сравнительный анализ полученных решений при использовании одно- и двухточечного операторов кроссинговера для различных функций пригодности.