基于SoC FPGA硬件并行化计算的配电网电压控制技术 被引量：5

1

作者 党皓天 刘东 +3 位作者 陈飞 赵现平 刘斯扬 王宏宇 《电力工程技术》 北大核心 2022年第3期39-47,91,共10页

随着主动配电网以及物联网技术的发展,无功设备的接入呈现复杂化和边缘化趋势,电压控制的相关计算也向边缘计算发展。由于算力受限,边缘终端纯软件式的计算所需时间较长,无法满足控制的实时性要求。针对此问题,文中提出一种基于片上系... 随着主动配电网以及物联网技术的发展,无功设备的接入呈现复杂化和边缘化趋势,电压控制的相关计算也向边缘计算发展。由于算力受限,边缘终端纯软件式的计算所需时间较长,无法满足控制的实时性要求。针对此问题,文中提出一种基于片上系统现场可编程门阵列(SoC FPGA)硬件并行化计算的配电网电压控制策略。首先,设计基于SoC FPGA的软硬件计算框架;然后,对配电网电压控制模型及遗传算法求解方法做出适用于FPGA计算的针对性改进;最后,分模块设计FPGA硬件求解结构。算例场景验证表明,相比于边缘终端纯软件式的求解方式,文中所提策略在电压越下限、电压越上限场景的平均求解效率分别提高了2.41倍和2.15倍,可有效提升电压控制的实时性。 展开更多

关键词 主动配电网 电压控制 边缘计算 片上系统现场可编程门阵列(SoC fpga) 并行计算 遗传算法

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自适应光学系统SPGD控制算法的FPGA硬件实现 被引量：10

2

作者 张金宝 陈波 +1 位作者 王彩霞 李新阳 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期46-51,共6页

针对随机并行梯度下降(SPGD)算法实时性强,同时具有一定的灵活性的要求,本文提出了一种基于FPGA的SPGD算法硬件实现方法。该方法首先划分了各功能模块,然后对关键模块进行了实时化处理,并使用"流水线"和RAM技术设计了可升级... 针对随机并行梯度下降(SPGD)算法实时性强,同时具有一定的灵活性的要求,本文提出了一种基于FPGA的SPGD算法硬件实现方法。该方法首先划分了各功能模块,然后对关键模块进行了实时化处理,并使用"流水线"和RAM技术设计了可升级和扩展的变形镜控制模块。最后将该算法实现并应用到61单元自适应光学激光实验中,结果表明本文的设计可使用不同的性能指标实现变形镜的SPGD算法闭环控制,并能同时完成倾斜镜的控制,达到了实时性和灵活性的要求。 展开更多

关键词 自适应光学 SPGD算法 fpga 变形镜

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一种基于FPGA的自适应遗传算法 被引量：5

3

作者 房磊 张焕春 经亚枝 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第11期1829-1833,共5页

采用了一种适合硬件实现的自适应遗传算法,利用种群的最大适应度f_(max)、最小适应度f_(min)和适应度平均值f_(ave)这3个变量来自适应地控制整个种群的交叉概率p_c 和变异概率p_m。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子,并将它们... 采用了一种适合硬件实现的自适应遗传算法,利用种群的最大适应度f_(max)、最小适应度f_(min)和适应度平均值f_(ave)这3个变量来自适应地控制整个种群的交叉概率p_c 和变异概率p_m。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子,并将它们设计成流水线结构,同时,将选择算子与适应度计算并行化,大大提高了算法的运行效率。整个设计采用了XILINX 公司的XC2V1000型号的FPGA 芯片。算法利用VHDL 语言来描述。实现后的测试表明,这种自适应遗传算法明显改善了算法的搜索性能和全局收敛性,同时利用硬件实现有效减少了运行时间,使其在一些实时性要求较高的场合得到应用成为可能。 展开更多

关键词 自适应遗传算法 并行 fpga

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基于FPGA的并行遗传算法硬件实现的研究 被引量：4

4

作者 房磊 张焕春 朱力立 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期628-632,共5页

遗传算法具有天然的并行性。FPGA( Field programmable gate arrays)本质上的并行特性使其很适合用于实现并行的遗传算法。结合两者的并行特性 ,本文提出了一种基于 FPGA的并行遗传算法。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子 ,并... 遗传算法具有天然的并行性。FPGA( Field programmable gate arrays)本质上的并行特性使其很适合用于实现并行的遗传算法。结合两者的并行特性 ,本文提出了一种基于 FPGA的并行遗传算法。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子 ,并将它们设计成流水线结构。整个设计采用了 XILINX公司的 XC2 V1 0 0 0型号的FPGA芯片。算法利用 VHDL语言来描述。实现后的测试表明 ,这种硬件遗传算法有效减少了运行时间 。 展开更多

关键词 遗传算法 并行 现场可编程门阵列 VHDL

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基于FPGA的自适应LMS算法的实现 被引量：6

5

作者 胡正伟 谢志远 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2003年第4期74-77,共4页

为了高速实现自适应算法,在分析了自适应LMS算法结构的基础上,采用了基于流水线操作和并行结构的自适应LMS算法的FPGA设计方法。利用带嵌入式存储块的FPGA,采用模块化的设计思想,实现了算法设计。整个系统包括存储模块、权值计算模块、... 为了高速实现自适应算法,在分析了自适应LMS算法结构的基础上,采用了基于流水线操作和并行结构的自适应LMS算法的FPGA设计方法。利用带嵌入式存储块的FPGA,采用模块化的设计思想,实现了算法设计。整个系统包括存储模块、权值计算模块、调整误差计算模块和总控制模块4部分。当权值数较多时,在采用流水线操作的基础上,引入了并行结构设计,满足实时性的要求。仿真结果表明,该方案是十分有效的。 展开更多

关键词 自适应LMS算法 fpga 可编程逻辑器件 数字信号处理 模块化

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并行遗传算法的FPGA硬件实现研究 被引量：3

6

作者 肖宏峰 谭冠政 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2008年第6期1179-1184,共6页

提出基于FPGA的并行遗传算法的硬件实现系统,从硬件实现角度提高遗传算法的收敛速度.硬件系统划分4个子系统,每个子系统同步而单独地运行一个群体大小为M的简单遗传算法,在简单遗传算法每代结束时,总控制器从4个子系统中选取1个最佳个体... 提出基于FPGA的并行遗传算法的硬件实现系统,从硬件实现角度提高遗传算法的收敛速度.硬件系统划分4个子系统,每个子系统同步而单独地运行一个群体大小为M的简单遗传算法,在简单遗传算法每代结束时,总控制器从4个子系统中选取1个最佳个体,然后复制到与其物理相邻的2个子系统中,实现子系统之间的信息交换.每个子系统采用5段流水线处理技术,即将子系统划分为解码操作、适应度计算、预选操作、随机地址比例选择操作以及交叉-变异操作5个单元.为了解决各段速度瓶颈,适应度计算采用4个具有加速模块的Nios处理器,预选操作采用M个取整电路,交叉-变异操作采用1个交叉部件和1个变异部件,解码操作采用2个解码部件的内部并行处理方式.用遗传算法标准测试函数测试该硬件系统,实验数据表明,由FPGA硬件实现的并行遗传算法同由软件实现的遗传算法相比,收敛速度大幅度提高,约2个数量级. 展开更多

关键词 并行遗传算法 流水线处理 并行处理 fpga器件

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基于FPGA的遗传算法的实现

7

作者 张雪芹 林家骏 吴超 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 1999年第9期41-42,48,共3页

遗传算法是基于自然选择法则的一种鲁棒并行计算方法，它可广泛应用于各类分布式与集中式的工业优化控制过程中。遗传算法本质的并行性及其操作的简单性使其非常适合用现场可编程遇辑器件FPGA实现。提出了一种基于FPGA的遗传算法的硬件... 遗传算法是基于自然选择法则的一种鲁棒并行计算方法，它可广泛应用于各类分布式与集中式的工业优化控制过程中。遗传算法本质的并行性及其操作的简单性使其非常适合用现场可编程遇辑器件FPGA实现。提出了一种基于FPGA的遗传算法的硬件系统，实现了高效并行计算平台。 展开更多

关键词 遗传算法 并行算法 fpga 计算机

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遗传算法求解TSP问题的FPGA实现 被引量：1

8

作者 吴春英 经亚枝 《中国测试技术》 2004年第1期56-57,49,共3页

TSP问题是一种典型的组合优化问题。基于FPGA实现会提高求解速度 ,能推动TSP问题在其它实际工程的应用 ,具有实用性意义。本文提出了一种基于FPGA求解TSP问题的遗传算法的硬件系统。首先针对TSP问题的特点 ,进行算法选择 ,确定了一个易... TSP问题是一种典型的组合优化问题。基于FPGA实现会提高求解速度 ,能推动TSP问题在其它实际工程的应用 ,具有实用性意义。本文提出了一种基于FPGA求解TSP问题的遗传算法的硬件系统。首先针对TSP问题的特点 ,进行算法选择 ,确定了一个易于硬件实现的算法。然后提出了一个能进行群体存储、适应度处理、选择、交叉和变异等操作的硬件结构。通过流水线结构和并行化操作 。 展开更多

关键词 TSP问题 遗传算法 fpga 组合优化 流水线 并行化

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基于并行自适应遗传算法的水文模型率定研究 被引量：1

9

作者 左翔 马剑波 丛小飞 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第3期102-112,共11页

【目的】参数率定是影响水文模型预报精度的重要因素,采用人工智能算法可以有效提高水文模型参数的率定效果。【方法】采用基于种群离散程度的自适应算子,对GA算法的交叉、变异和迁移过程进行自适应优化,并利用粗粒度并行计算模型提高... 【目的】参数率定是影响水文模型预报精度的重要因素,采用人工智能算法可以有效提高水文模型参数的率定效果。【方法】采用基于种群离散程度的自适应算子,对GA算法的交叉、变异和迁移过程进行自适应优化,并利用粗粒度并行计算模型提高种群进化效率,综合以上手段研究了一种基于自适应策略的并行遗传算法。将传统遗传算法(GA),串行自适应遗传算法(AGA)和并行自适应遗传算法(PAGA),应用于屯溪流域新安江模型的参数率定,从率定效率、率定收敛性、率定稳定性和率定效果四个方面,验证PAGA算法的综合性能。【结果】结果表明:PAGA算法的计算加速效果显著,在10核环境下相对于AGA算法计算时间减少了87.9%;在进化后期,PAGA算法能够更加稳定的收敛于最优解,收敛后的目标函数值具有更好的稳定性;在验证期的场次洪水模拟中,采用PAGA算法率定的模型模拟效果最优,总体洪水合格率大于90%,确定性系数均值为0.85。【结论】PAGA算法能够明显降低模型参数寻优耗时,改善模型率定效果和收敛性能,为水文模型参数的率定提供了新思路。 展开更多

关键词 水文预报 遗传算法 自适应策略 新安江模型 并行计算 人工智能算法 径流 数值模拟

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基于多算子协同进化的自适应并行量子遗传算法 被引量：15

10

作者 曲志坚 陈宇航 +2 位作者 李盘靖 刘晓红 李彩虹 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期266-273,共8页

量子遗传算法具有种群规模小,全局搜索能力强的特点被广泛应用于各类优化问题的求解.为了进一步提高量子遗传算法的收敛速度和搜索稳定性,克服算法的早熟问题,本文改进了基于自适应机制的量子遗传算法.在自适应量子遗传算法的基础上根... 量子遗传算法具有种群规模小,全局搜索能力强的特点被广泛应用于各类优化问题的求解.为了进一步提高量子遗传算法的收敛速度和搜索稳定性,克服算法的早熟问题,本文改进了基于自适应机制的量子遗传算法.在自适应量子遗传算法的基础上根据种群的适应度定义了个体相似度评价算子、个体适应度评价算子和种群变异调整算子及相应算子的计算方法,利用多算子协同评价当前种群状态并根据进化代数的变化,自适应的改变个体的变异概率,提高了算法全局寻优能力和收敛速度,降低了算法陷入局部寻优的概率.此外,为了提高算法的时间效率,将算法采用并行多宇宙的方式实现.实验结果表明,本文提出的算法在全局搜索性能、收敛速度和时间效率方面有较好的综合表现. 展开更多

关键词 遗传算法 并行计算 自适应机制 量子变异

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自适应光学系统几种随机并行优化控制算法比较 被引量：35

11

作者 杨慧珍 李新阳 姜文汉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期11-16,共6页

直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度... 直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度、校正效果、局部极值3个方面对遗传算法、单向扰动随机并行梯度下降、双向扰动随机并行梯度下降及模拟退火算法进行了比较。仿真结果表明,遗传算法收敛速度太慢,不适用于需要实时控制的自适应光学系统;双向扰动随机并行梯度下降算法收敛速度、校正效果要优于单向扰动随机并行梯度下降,且能够适应各种情况下的扰动电压;模拟退火几乎以概率1收敛到全局极值附近,且收敛速度是上述算法中最快的。 展开更多

关键词 自适应光学系统 随机并行梯度下降算法 模拟退火 遗传算法 数值仿真

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自适应伪并行遗传算法及其性能分析 被引量：11

12

作者 王成栋 朱永生 张优云 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2004年第7期1313-1316,共4页

提出了一种度量种群多样性的新指标 ,将其应用于交叉概率和变异概率两个参数的自适应调整 ,再将自适应的思想和并行计算的思想结合起来 ,提出了一种在个人计算机上实现的改进自适应遗传算法 -自适应伪并行遗传算法(APPGA) .对几种典型... 提出了一种度量种群多样性的新指标 ,将其应用于交叉概率和变异概率两个参数的自适应调整 ,再将自适应的思想和并行计算的思想结合起来 ,提出了一种在个人计算机上实现的改进自适应遗传算法 -自适应伪并行遗传算法(APPGA) .对几种典型的多峰值函数求极值 ,结果表明 :该算法的全局搜索能力和收敛速度都远优于标准遗传算法 。 展开更多

关键词 遗传算法 种群多样性 自适应 伪并行 收敛性能

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自适应的多种群并行遗传算法研究 被引量：7

13

作者 王文义 秦广军 王若雨 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第15期34-36,81,共4页

典型的遗传算法本质上是一种并行的随机搜索策略,它不能对进化方向做出正确的感知和预测。文章定义了一个可以感知进化方向和衡量进化速度的指标,指导遗传算子做出自适应的调整。结合并行计算和多种群进化思想,提出了“带环多种群模型”... 典型的遗传算法本质上是一种并行的随机搜索策略,它不能对进化方向做出正确的感知和预测。文章定义了一个可以感知进化方向和衡量进化速度的指标,指导遗传算子做出自适应的调整。结合并行计算和多种群进化思想,提出了“带环多种群模型”,并构造了一种自适应的多种群并行遗传算法。实验结果表明,该算法可以有效地引导和控制进化方向,克服过早收敛现象,提高搜索效率。 展开更多

关键词 遗传算法 实数编码 自适应参数调整 多种群 并行算法 过早收敛

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基于自适应并行遗传算法优化设计的有源滤波器 被引量：3

14

作者 张志美 宋国航 +2 位作者 李春菊 王洪刚 乔双 《东北师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期38-42,共5页

提出一种用于有源滤波器的改进自适应并行遗传算法设计.引入了两个自适应算子:其一根据进化过程实现交叉和变异概率的自动调节;其二通过设计随机个体集和健壮个体集,实现种群个体的多样性和保护适应度高的个体不被破坏.采用基于岛屿的... 提出一种用于有源滤波器的改进自适应并行遗传算法设计.引入了两个自适应算子:其一根据进化过程实现交叉和变异概率的自动调节;其二通过设计随机个体集和健壮个体集,实现种群个体的多样性和保护适应度高的个体不被破坏.采用基于岛屿的交换模型实现多种群间信息交换,扩大了种群的规模和相应的搜索空间.给出了利用该方法设计四阶切比雪夫低通滤波器的设计结果,并与基本遗传算法进行了比较实验,结果表明该算法收敛速度快、精度高,有效地克服了早熟现象.为大规模有源滤波器设计提供了方法上的支持. 展开更多

关键词 自适应并行遗传算法 岛屿模型 有源滤波器

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改进遗传算法的超视距协同多目标攻击决策 被引量：8

15

作者 张涛 于雷 +1 位作者 魏贤智 周中良 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2013年第5期137-140,共4页

针对空战中超视距协同多目标攻击决策问题,建立了超视距协同多目标攻击决策的目标分配模型,提出了一种新的自适应伪并行遗传算法,并将其应用于超视距协同多目标攻击决策。重点分析了威胁系数的计算,遗传编码方式、操作算子的确定,最后... 针对空战中超视距协同多目标攻击决策问题,建立了超视距协同多目标攻击决策的目标分配模型,提出了一种新的自适应伪并行遗传算法,并将其应用于超视距协同多目标攻击决策。重点分析了威胁系数的计算,遗传编码方式、操作算子的确定,最后对协同多目标空战决策进行仿真,仿真结果验证了该理论在协同多目标攻击决策方面的有效性。 展开更多

关键词 自适应伪并行遗传算法 武器-目标分配 协同空战 多目标攻击

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实数自适应并行遗传算法的研究 被引量：3

16

作者 曾孝平 陈燕飞 李勇明 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2008年第6期1687-1689,1735,共4页

针对遗传算法中的早收敛现象,提出了一种实数自适应并行遗传算法(real adaptive parallel genetic algorithm,RAPGA)。该算法采用了一种并行遗传进化结构,并将自适应交叉、变异算子引入到本算法中,增强和保持了种群的多样性。最后,通过... 针对遗传算法中的早收敛现象,提出了一种实数自适应并行遗传算法(real adaptive parallel genetic algorithm,RAPGA)。该算法采用了一种并行遗传进化结构,并将自适应交叉、变异算子引入到本算法中,增强和保持了种群的多样性。最后,通过与其他经典优化遗传算法进行比较显示,RAPGA对多个标准测试函数均表现出较好的搜索性能。 展开更多

关键词 并行 遗传算法 实数 自适应

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半导体封装测试生产线模型及其调度方法 被引量：3

17

作者 肖粲俊 陈禾 +1 位作者 黄俊兵 姚进 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1161-1164,1170,共5页

针对成都某工厂半导体封装测试生产线上的调度问题,结合封装测试生产线的特点,建立了以完成加工任务为约束条件,同时考虑设备初始状态和切换时间,以最小化设备的最大运行时间为目标函数的数学模型.提出了基于自适应并行遗传算法求解半... 针对成都某工厂半导体封装测试生产线上的调度问题,结合封装测试生产线的特点,建立了以完成加工任务为约束条件,同时考虑设备初始状态和切换时间,以最小化设备的最大运行时间为目标函数的数学模型.提出了基于自适应并行遗传算法求解半导体封装测试生产线调度的方法,算法同时综合了自适应遗传算法和并行遗传算法的优点.并对该工厂半导体封装测试生产线上的调度案例结果进行了分析,试验结果表明了该算法的有效性. 展开更多

关键词 封装测试生产线 遗传算法 自适应并行遗传算法 调度方法

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数控加工中心任务与刀具集成调度模型及改进自适应遗传算法 被引量：10

18

作者 周光辉 苗发祥 李彦广 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1-7,56,共8页

为解决数控加工中心任务与刀具的集成优化调度问题,以生产总成本最小为优化目标,建立了考虑任务交货期和工步并行加工的数控加工中心任务与刀具集成调度模型,产生面向数控加工中心任务与刀具的协同优化调度结果。为实现对该调度模型的... 为解决数控加工中心任务与刀具的集成优化调度问题,以生产总成本最小为优化目标,建立了考虑任务交货期和工步并行加工的数控加工中心任务与刀具集成调度模型,产生面向数控加工中心任务与刀具的协同优化调度结果。为实现对该调度模型的优化求解,提出了一种改进自适应遗传算法,设计了合理的编码方式和自适应进化操作,并通过任务-刀具关联矩阵保证搜索过程中解的可行性,从而显著提高了算法的收敛性能和求解效率。算例结果表明,该模型能够最大限度地降低加工成本和拖期率,同时算法的收敛速度和稳定性也得到了明显提高,大大降低了问题求解的迭代次数。 展开更多

关键词 数控加工中心 刀具调度 并行加工 自适应遗传算法

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装卸一体化车辆路径问题的自适应并行遗传算法 被引量：13

19

作者 周蓉 沈维蕾 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期2740-2749,共10页

为了同时实现总配送成本最低、车辆行驶距离最短、车辆数最小等目标,综合考虑车辆指派成本及运输路径成本,建立了装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种自适应并行... 为了同时实现总配送成本最低、车辆行驶距离最短、车辆数最小等目标,综合考虑车辆指派成本及运输路径成本,建立了装卸一体化车辆路径问题的混合整数规划模型。针对该问题搜索空间的离散性和求解算法的局部收敛性,提出了一种自适应并行遗传算法。算法以C-W节约法为基础,设计了三种基于双重需求的启发式种群初始化方法,缩小搜索空间并优化初始解;引入多样性种群和高质量种群的双种群并行策略,实现深度与广度的同步搜索;设计自适应交叉变异操作,改善高质量种群个体搜索停滞,并针对全局最优个体采用特殊变异的后优化操作以进一步提高全局优化性能。采用标准数据集作为算例进行寻优测试,验证了所提算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 装卸一体化车辆路径问题 自适应并行遗传算法 双种群并行策略 后优化

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自适应与双目标优化机翼的气动特性比较 被引量：2

20

作者 刘航 朱自强 +1 位作者 付鸿雁 吁日新 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期461-465,共5页

在二维翼型自适应的研究基础上 ,用Powell法优化计算了对前缘后掠角为 35°,展弦比为 3.9,梢根比为 0 .1 7,机翼剖面为NACA65 0 0 6翼型的梯形翼的前后缘舵面偏转角 ,从而获得了在亚跨声速时升阻比大而在超声速时阻力系数小的自适... 在二维翼型自适应的研究基础上 ,用Powell法优化计算了对前缘后掠角为 35°,展弦比为 3.9,梢根比为 0 .1 7,机翼剖面为NACA65 0 0 6翼型的梯形翼的前后缘舵面偏转角 ,从而获得了在亚跨声速时升阻比大而在超声速时阻力系数小的自适应机翼的最优气动外形 .采用了并行遗传算法 ,计算了要求亚跨声速升阻比大同时超声速阻力小的气动双目标优化机翼的外形 .讨论了优化机翼相对于原始机翼的气动增益 .与二维一样 。 展开更多

关键词 欧拉方程 自适应机翼 数值优化

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