多变元非线性复杂系统的优化与模拟退火算法

为了解决高合金高强高韧钢的性能优化问题,以获得最佳的强度和韧性的配合,采用人工神经网络方法建立多变量与多目标函数之间的关系,并将MonteCarlo方法中的模拟退火算法与人工神经网络BP算法相结合,解决了这类复杂系统中多函数变量与多目标函数之间没有确定的解析关系因而无法进行直接优化的难题·解决了航天用高强高韧钢性能优化问题,并为解决多变元非线性复杂系统的优化问题提供了一种新的有效的方法·     

求解复杂多目标优化问题MOEA/D-GEP算法

针对复杂多目标优化问题,提出一种基于演化建模的MOEA/D（基于分解的多目标遗传算法）求解算法（MOEA/D-GEP）.该算法利用MOEA/D算法思想分解多目标优化问题,对分解后得到的可行解用基于模拟退火的GEP算法建模,从中选取预测值较好的点进入下一次真实适应值的计算.采用国际公认的ZDT,DTLZ等测试函数进行实验验证,并与MOEA/D-EGO演化多目标优化算法进行了比较.实验结果表明：该算法在IGD性能指标上有较好的表现,说明将演化建模技术引入MOEA/D算法提高了种群个体分布模型的精度,降低了求解复杂多目标优化问题的计算成本.     

基于神经网络的桁架结构优化设计

阐述了基于神经网络的结构优化设计原理 ,提出了基于神经网络的结构优化设计的模拟退火算法 ,为了提高模拟退火算法的收敛速度 ,提出了改进的惩罚算子计算公式·用两个桁架结构的优化设计算例验证了所提方法的有效性与准确性·研究结果表明 ,该方法较之其他优化方法更准确 ,更有效·     

一类最大特征值函数优化问题的UV-分解方法

研究一类最大特征值函数与一个仿射映射复合后的函数与一个二次连续可微的凸函数的和的无约束优化问题,许多的实际应用问题的约束优化问题可以转化为这种形式的无约束问题来求解。将处理非光滑问题的UV-分解方法应用于这一类无约束优化问题,先给出目标函数在某一点处的3种形式的UV-空间分解,证明了3种空间分解形式是等价的。其次,给出目标函数的U-Lagrange函数及它的一阶和二阶展开式。最后,基于UV-空间分解理论给出解决这样一类无约束优化问题的UV-分解算法,并证明此算法是超线性收敛的。文章结论为解决最大特征值函数的联合函数的优化问题提供了一种新的途径。     

船舶协同设计中的优化资源配置算法研究

分析了船舶协同设计过程中任务分解和任务分配的基本方法,在此基础上建立了求解最低设计成本数学模型.讨论了利用遗传算法和模拟退火算法解决船舶协同设计中的优化资源分配问题,并比较了各个算法的优缺点.提出了采用遗传模拟退火的混合算法在船舶设计中计算最优资源分配的方案.经实验证明,混合算法能够取得全局最优解,最大限度地实现最小化项目设计成本的目标.     

一种新的加权目标函数下的神经网络训练方法

采用罚函数算法的思想构造一个新的加权目标函数,可以用一个无约束优化过程实现约束条件下的参数寻优·基于此种新的加权目标函数,采用遗传算法训练了神经网络控制器参数·仿真表明,该方法比采用Clarke目标函数及其改进方案使系统具有更好的输出响应性能,更具有工程实用性·     

一种移动机器人三维路径规划优化算法

对移动机器人在三维工作环境中障碍物位置和形状已知条件下的全局路径规划问题进行研究.机器人的初始路径取为出发点到目标点的直线路径,引入人工神经网络结构和模拟退火温度定义路径能量函数;根据多面体形障碍物的形状特征设定各边界面不等的模拟退火初始温度,并且对路径点位于障碍物内、外的不同情况建立不同的运动方程;提出一种基于神经网络结构能量函数的路径规划算法及其优化算法,对所提路径规划算法进行仿真研究.研究结果表明,该算法是一种有效的移动机器人三维路径规划算法;算法计算简单,不存在组合爆炸问题;可避免路径规划的某些局部极小值问题;优化算法能够规划出移动机器人最短避障路径,并且可加快路径规划收敛速度.     

面向无人机路径规划的双层多目标粒子群算法

无人机路径规划问题是一个复杂的多目标优化问题，目前常用粒子群优化算法及其变种算法来解决此类问题。本文在基于使用无人机执行物资投放任务的场景下，提出与之相应的无人机路径规划问题模型，并根据其特点分析其约束条件以及目标函数，在传统需要优化的基本目标函数之外，额外增加了等待时间与延迟时间这一对相互冲突的目标函数。然后提出一种基于分解的双层多目标粒子群优化算法(double layer multi-objective comprehensive learning swarm optimization algorithm framework based on set decomposition, MODCS-PSO/D)，该算法使用集合和概率表示粒子的速度与位置，将连续空间中的问题转化到离散空间内，然后结合综合学习策略构建双层粒子群算法，并在此基础上引入基于分解的多目标优化框架(multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition, MOEA/D)平衡多个待优化目标，同时增加了额外的搜索策略以避免出现早熟现象。最后通过进行对比...     

模拟退火算法在求解组合优化问题中的应用研究

文章给出了模拟退火算法求解组合优化问题的实现步骤,并提出了一种相邻状态的产生函数和迭代方案,通过实例计算并分析了模拟退火过程的起始温度、终止温度以及降温速度等参数对优化计算的影响。结果表明,模拟退火算法中各个参数值的选择和设置对运行的结果和效果有较大影响。     

基于模拟的嵌入式系统开发环境

在集成系统中为软件与硬件分别设计了ＥＳＤＬ语言和ＥＨＤＬ语言·ＥＳＤＬ是ＡＮＳＩＣ的超集,它为嵌入式编程增加了一些数据类型·ＥＨＤＬ语言是ＶＨＤＬ语言的子集·一个基于离散事件的模拟器被用来控制软件、硬件的模拟运行·开发人员可以利用调试器调试嵌入式软件及整个嵌入式系统·利用这个虚拟的集成环境,软件开发人员可以在设计初期发现与硬件相关的错误,硬件开发人员可以获得系统功能的真实描述·硬件、软件的设计错误可以在系统制造之前被发现、修改·     

基于混沌优化算法的软硬件划分

针对软硬件协同设计中的关键问题——软硬件划分，提出一种基于混沌优化的划分算法．首先，使用有向无环图对嵌入式系统建模，得到软硬件划分优化系统的目标函数．然后，采用逻辑斯蒂映射产生混沌序列，并将此序列映射到划分系统的模型空间，利用混沌序列的遍历性，将粗搜索和细搜索相结合，分两阶段搜索模型空间目标函数的最优解，有效避免搜索过程陷入局部最小，并且使算法搜索时间大幅度降低．和模拟退火软硬件划分技术对比的实验结果表明，选取适当的算法参数，采用混沌优化算法能够以更快的搜索速度得到更好的软硬件划分结果．     

软硬件协同设计中模拟退火划分算法的改进

针对传统软硬件划分算法对硬件资源的使用效率考虑不足的问题,提出改进的模拟退火划分算法。该算法对成本函数中的执行时间和面积使用提供附加权、减少权值的动态加权策略,并考虑了一个移动的性能改变对系统面积的影响。实验表明,改进的模拟退火划分算法收敛速度快,得到的解更优,保证了系统硬件资源的有效利用。     

基于改进人工鱼群算法的软硬件划分方法

将人工鱼群算法应用于软硬件划分,从而提出一种软硬件划分方法．针对人工鱼群算法在应用于离散型问题时普遍存在的最优解出现概率低、收敛速度慢等问题,采用随机步长来改善鱼的游走行为,使用邻域搜索来获得邻域内的更优状态,并根据无效迭代次数来提前终止迭代、提高算法效率．在对不同结点数的随机 DAG 图划分实验中,改进后算法的平均耗时约为原算法的6.5%～34.5%,而最优解出现概率则为原算法的5～7倍．因此,改进后算法在寻优能力和收敛速度上均优于原始算法,可更高效地完成软硬件划分任务．     

Solving Hardware/Software Partitioning via a Discrete Dynamic Convexized Method

Hardware/software partitioning is an important step in the design of embedded systems. In this paper, the hardware/software partitioning problem is modeled as a constrained binary integer programming problem, which is further converted equivalently to an unconstrained binary integer programming problem by a penalty method. A local search method, HSFM, is developed to obtain a discrete local minimizer of the unconstrained binary integer programming problem. Next, an auxiliary function, which has the same global optimal solutions as the unconstrained binary integer programming problem, is constructed, and its properties are studied. We show that applying HSFM to minimize the auxiliary function can escape from previous local optima by the increase of the parameter value successfully. Finally, a discrete dynamic convexized method is developed to solve the hardware/software partitioning problem. Computational results and comparisons indicate that the proposed algorithm can get high-quality solutions.     

嵌入式CPU软硬件协同开发中的操作系统设计

为了满足高性能嵌入式CPU软硬件协同开发的需要,提出一个嵌入式Linux操作系统设计方案,在真正的硬件完成之前利用虚拟原型系统进行软硬件集成测试。该方案基于开放源代码软件,采用精简配置的Linux Kernel,以u-Clibc和Busybox为主构成根文件系统,特别选择加入必要的基准测试程序。该系统成功应用于清华大学THUMP系列CPU开发,保证了验证的完备性,提高了验证效率,为CPU的性能优化提供了有力的支持。实验结果表明:该方案满足了验证目的和虚拟环境对操作系统设计提出的严格要求,同时为目标CPU未来运行系统提供了基础。     

Task graph reduction algorithm for hardware/software partitioning

Hardware/software(HW/SW) partitioning is one of the key processes in an embedded system.It is used to determine which system components are assigned to hardware and which are processed by software.In contrast with previous research that focuses on developing efficient heuristic,we focus on the pre-process of the task graph before the HW/SW partitioning in this paper,that is,enumerating all the sub-graphs that meet the requirements.Experimental results showed that the original graph can be reduced to 67% in the worst-case scenario and 58% in the best-case scenario.In conclusion,the reduced task graph saved hardware area while improving partitioning speed and accuracy.     

基于软/硬件协同的Java高效虚拟机设计

为完成高效的Java虚拟机(JVM)设计,采用软/硬件协同的FPGA设计方案,分析了软/硬件协同设计的Java虚拟机的处理流程,给出了硬软件的文境切换算法和协同设计方案,并采用JVM的基准程序进行了评估,评估结果表明：选择适当的体系结构及协同设计方法,JVM的性能会得到很大的提高.在虚拟机的常用方法加速不够的情况下,使用协同设计JVM将是比较理想的选择.     

数字图像保密系统的嵌入式设计与FPGA验证

为避免纯软件方式实现数字图像保密系统安全性弱的缺陷,介绍了一种基于嵌入式设备的软硬件协同设计方案。首先设计并分析了一个基于Logistic映射和Lorenz系统的图像加密算法,然后给出了一种基于ARM 7主控制器和USB设备接口的嵌入式设计方案,最后给出了该设计的具体实现,并对实现进行了FPGA验证。实验结果表明,该设计的加解密数据处理速度在USB1.1全速模式下可达8.5 Mbps,并且保持较高的密钥敏感性,以及较平均的像素值分布,提供的嵌入式设计方案满足数字图像保密系统的应用需求,对其他保密系统的安全性设计也具有一定的参考价值。     

基于软硬件互补的嵌入式系统课程教学

本文分析了当前嵌入式系统课程教学方面存在的问题。围绕嵌入式系统课程的教学内容,提出了嵌入式软硬件互补的教学方法。在嵌入式系统互补教学、疑难问题解决和实验设计几方面,以具体实例阐述了软硬件互补教学的具体措施。教学实践表明,软硬件互补教学方法能够有效解决课程中的难点,提高学生对课程的掌握程度。     

大型软件/硬件实时系统可靠性建模的探讨

联合软件/硬件可靠性模型越来越受到关注。进入八十年代以来,国际上陆续出了一些模型,解决了一定实际问题,但由于建模方法和模型本身的复杂性,使这些模型不便于使用。作者在考察了大量模型的基础上,提出了一种数值建模方法,解决了上述复杂性问题。本文又将数值法加以发展,从而解决了大型软件/硬件实时系统的可靠性建模问题。文中建立了一个大型软件/硬件实时系统的可靠性模型,计算并分析了几项常用指标。