Koncentrált paraméterű hálózatok tervezése gráfalapú genetikus algoritmussal

Míg a digitális áramkörök tervezési nehézségeinek jelentős részét napjainkra átvették a számítógép-alapú megoldások, addig az analóg áramkörök tervezése során a számítógépes megoldások főleg a kész design szimulációját és esetleg a hálózat paramétereinek optimalizálását végzik el. A munkafolyamat így főként a mérnök általi tervezésből és a vázlat numerikus optimalizációjából áll.

A gépi tervezés általában egy kész áramköri topológia paramétereinek (alkatrészek értékei, toleranciája) optimalizálását jelenti numerikus algoritmusok segítségével. Erre több ismert sztochasztikus és determinisztikus módszer létezik. Az optimalizált áramkörrel szemben többfajta követelmény is támasztható, idő vagy frekvenciatartománybeli viselkedés, a tulajdonságok stabilitása az alkatrészek paramétereinek szórásából adódóan, termikus viselkedés, stb.

Léteznek módszerek az áramköri topológia optimalizálására is. A leginkább kutatott irány az áramkörök tervezése genetikus algoritmusokkal. Ez a módszer egyaránt alkalmas a hálózat topológiájának és paramétereinek optimalizálására (akár párhuzamosan is), és mentes a gradiens-módszer bizonyos hibáitól is. Genetikus algoritmusok akár valós, rekonfigurálható hardverelemeken való design-teszteléssel is megvalósíthatók.

Az eddig topológia-optimalizációra használt genetikus algoritmusok többnyire olyan módon kezelték a hálózatokat, amely nem gráf-alapú. Ennek folyományanként mint a mutáció, mind a keresztezés lépés során olyan véletlenszerű variációk is létrejöhettek, amelyeknek nincs értelme. Ennek oka, hogy az algoritmus teljesen véletlenszerű változtatásokat végez, nem pedig a hálózat állapota alapján változtat, a hálózatot gráfként kezelve, mint egy emberi tervezőmérnök tenné. Munkám során egy gráfalapú genetikus algoritmust dolgozok ki, amely csak logikus változtatásokat végez, és ezt az algoritmust lineáris hálózatok szintézisével tesztelem.

szerző

• 
  Baráth László
  Villamosmérnöki szak, alapképzés
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Dr. Pávó József
  egyetemi tanár, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

helyezés