Покращення ефективності генетичного алгоритму при оптимізації схем

Автор(и)

  • Олександр Михайлович Земляк Autonomous University of Puebla, Мексика https://orcid.org/0000-0002-9158-1618
  • С. О. Мартінес Autonomous University of Puebla, Мексика

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024100054

Ключові слова:

оптимізація електронних схем, генетичний алгоритм, ГА, підхід узагальненої оптимізації, вектор управління, набір стратегій оптимізації

Анотація

Робота присвячена проблемі оптимізації електронних схем з використанням модифікації генетичного алгоритму (ГА), заснованого на раніше розробленій ідеї узагальненої оптимізації схем. У цьому випадку подолано один з основних недоліків ГА, а саме передчасну збіжність до локальних мінімумів, і значно поліпшено якість мінімізації. У цьому випадку оновлений ГА генерує набір популяцій, що визначаються різними узагальненими стратегіями оптимізації. Функції пристосованості, а також параметри хромосом, такі як довжина і структура, визначаються вектором управління, введеним в рамках ідеї узагальненої оптимізації. Вектор управління визначає кількість незалежних змінних задачі оптимізації і служить основним елементом для вибору найбільш перспективних стратегій оптимізації. Комплексні стратегії, отримані шляхом комбінування різних базових стратегій, підвищують точність задачі оптимізації та зменшують кількість необхідних поколінь. В результаті поліпшується якість отриманого рішення та значно скорочується час обчислення для оптимізації електронної схеми.

Посилання

  1. G. Stehr, M. Pronath, F. Schenkel, H. Graeb, K. Antreich, “Initial sizing of analog integrated circuits by centering within topology-given implicit specifications,” in ICCAD-2003. International Conference on Computer Aided Design (IEEE Cat. No.03CH37486), 2003, pp. 241–246, doi: https://doi.org/10.1109/ICCAD.2003.159696.
  2. M. delM. Hershenson, S. P. Boyd, T. H. Lee, “Optimal design of a CMOS op-amp via geometric programming,” IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst., vol. 20, no. 1, pp. 1–21, 2001, doi: https://doi.org/10.1109/43.905671.
  3. J. W. Bandler, R. M. Biernacki, S. H. Chen, P. A. Grobelny, R. H. Hemmers, “Space mapping technique for electromagnetic optimization,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 42, no. 12, pp. 2536–2544, 1994, doi: https://doi.org/10.1109/22.339794.
  4. S. Koziel, J. W. Bandler, K. Madsen, “Space-mapping-based interpolation for engineering optimization,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 6, pp. 2410–2421, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2006.875298.
  5. P. Grabusts, J. Musatovs, V. Golenkov, “The application of simulated annealing method for optimal route detection between objects,” Procedia Comput. Sci., vol. 149, pp. 95–101, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2019.01.112.
  6. B. Liu et al., “Analog circuit optimization system based on hybrid evolutionary algorithms,” Integration, vol. 42, no. 2, pp. 137–148, 2009, doi: https://doi.org/10.1016/j.vlsi.2008.04.003.
  7. H. Nenavath, R. K. Jatoth, “Hybridizing sine cosine algorithm with differential evolution for global optimization and object tracking,” Appl. Soft Comput., vol. 62, pp. 1019–1043, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.asoc.2017.09.039.
  8. L. Xu, B. Song, M. Cao, “An improved particle swarm optimization algorithm with adaptive weighted delay velocity,” Syst. Sci. Control Eng., vol. 9, no. 1, pp. 188–197, 2021, doi: https://doi.org/10.1080/21642583.2021.1891153.
  9. F. Long, B. Jin, H. Xu, J. Wang, J. Bhola, S. N. Shavkatovich, “Research on multi-objective optimization of smart grid based on particle swarm optimization,” Electrica, vol. 23, no. 2, pp. 222–230, 2022, doi: https://doi.org/10.5152/electrica.2022.22047.
  10. Y.-C. Chuang, C.-T. Chen, C. Hwang, “A simple and efficient real-coded genetic algorithm for constrained optimization,” Appl. Soft Comput., vol. 38, pp. 87–105, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.asoc.2015.09.036.
  11. A. A. Rahmani Hosseinabadi, J. Vahidi, B. Saemi, A. K. Sangaiah, M. Elhoseny, “Extended genetic algorithm for solving open-shop scheduling problem,” Soft Comput., vol. 23, no. 13, pp. 5099–5116, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/s00500-018-3177-y.
  12. V. G. Kobak, V. M. Porksheyan, A. G. Jukovskiy, R. S. Shkabriy, “Features of using a two-point crossover for solving an inhomogeneous minimax problem modified by the Goldberg model,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 2131, no. 222121, 2021, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/2/022121.
  13. A. Zemliak, “Analog circuit optimization on basis of control theory approach,” COMPEL Int. J. Comput. Math. Electr. Electron. Eng., vol. 33, no. 6, pp. 2180–2204, 2014, doi: https://doi.org/10.1108/COMPEL-10-2013-0324.
  14. I. S. Kashirskiy, Y. K. Trokhimenko, General Optimization for Electronic Circuits. Kiev: Tekhnika, 1979.
  15. E. S. Ochotta, R. A. Rutenbar, L. R. Carley, “Synthesis of high-performance analog circuits in ASTRX/OBLX,” IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst., vol. 15, no. 3, pp. 273–294, 1996, doi: https://doi.org/10.1109/43.489099.
  16. L. D. Davis, Handbook of Genetic Algorithms. New York: Thomson Publishing Group, 1991.
  17. P. Antognetti, G. Massobrio, Semiconductor Device Modeling with SPICE. New York: McGraw-Hill, 1993.
Чотиривузлова нелінійна пасивна схема

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-25

Як цитувати

Земляк, О. М., & Мартінес, С. О. (2024). Покращення ефективності генетичного алгоритму при оптимізації схем. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(9), 532–543. https://doi.org/10.20535/S0021347024100054

Номер

Том 67 № 9 (2024): Теорія кіл і сигналів

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.