源程序级和算法级嵌入式软件功耗特性的分析与优化方法研究

嵌入式系统的功耗优化可以在硬件和软件的多个层次进行,随着微电子技术的不断发展,各种底层先进硬件功耗优化技术的出现和应用,使得高层软件方面的功耗管理和优化技术逐步成为控制计算机系统功耗的重要手段.文中首先在完成嵌入式软件功耗度量的基础上,在硬件微结构级和电路级分析了软件功耗的产生原因和构成因素.然后,在软件源程序级和算法级两个层次上,采取相应措施改善影响嵌入式软件功耗特性的关联特征,以降低软件功耗.最后,针对"八皇后"典型算法问题进行了仿真实验,经过源程序级、算法级和源程序级与算法级混合3种优化,系统功耗最大降幅可以达到93.2%,实验结果表明软件功耗优化方法对于降低系统功耗是可行的和有效的.

使用可进化核在线进化算法级数字硬件系统

提出一种基于可进化实时可参数化核(RTP核)的算法级数字硬件在线进化设计方法,可根据用户设计实时改变软I核的功能.给出可进化RTP核的概念和模型,并以HDB3编码器设计为例,给出可进化RTP核的进化设计方法和基于可进化RTP核的数字系统设计方法.使用可进化RTP核可以实现任意算法级数字硬件系统的在线进化、自适应与自修复,为进化硬件的工程应用提供了一种可行的实现方法.

嵌入式软件算法级功耗BP网络模型研究

从算法级分析软件功耗和软件特征的关联关系,对嵌入式软件的时间复杂度、空间复杂度和输入规模3个特征进行度量,提出一种基于算法复杂度的嵌入式软件功耗宏模型。设计、训练一种BP神经网络,用于实现功耗函数逼近。仿真实验表明,该功耗函数的估算结果和真实值误差在10%以内,可用于快速估算软件算法在一定输入规模情况下的功耗值,为下一步开展功耗优化工作打下基础。

算法级数据融合测试床的关键设计与实现

针对一级多传感器数据融合,开发了一个算法级测试床STE-One,支持对包括带反馈在内的各种数据融合结构进行测试和评估。简单介绍了STE-One测试床的体系结构,详细描述了它实现算法级测试和置换能力的一些关键方法,包括分层设计模型、算法排序与数据池技术等。

嵌入式软件算法级能耗建模与分析

针对嵌入式软件算法级能耗的优化问题,建立算法级能耗估算模型。以旅行商问题(TSP)为例,采用神经网络算法、遗传算法等进行能耗求解,对求解过程中的算法执行次数、算法复杂度以及运行时间这3个特征值进行能耗分析,通过能耗估算模型计算出算法针对TSP问题的能耗估算值,并将该估算值与使用sim-panalyzer功耗仿真平台求解得到的能耗测试值进行比较,结果表明,能耗测试值与估算值的误差在10%左右,证明该能耗估算模型具有较高的准确性。

源码级和算法级的功耗测试与优化

随着绿色软件概念的提出,嵌入式软件优化不再只以提高性能作为目标,嵌入式软件的功耗优化已成为低功耗软件系统的重要研究方向。在研究4种常用软件优化方法的基础上,对源码级和算法级的功耗进行测试与分析,并将分析结果运用到嵌入式操作系统μC/OS-II及其应用软件上,对μC/OS-II进行源码级和算法级的功耗优化。实验结果表明,该优化方法能有效地降低嵌入式软件的功耗。

算法级能耗分析方法研究

功耗现已成为嵌入式系统设计中一个重要的约束条件,而设计早期在高层所作的功耗评估与优化对整个系统能耗的影响最为显著。论文通过对指令级功耗模型进行研究得到一个算法级的功耗模型,并提出了基于此模型的静态算法能耗效率分析方法,它可以帮助设计者选择能耗较低的算法,对软/硬件系统设计中的功耗优化也有一定的作用。文中最后在功耗评估平台对算法实例进行模拟测试,试验结果验证了此分析方法的有效性。

神经元计算芯片的VHDL算法级与RTL级模型的建立及模拟

本文针对神经元计算芯片的指令系统和体系结构，详细讨论了复杂电路的ＶＨＤＬ建模及模拟验证方法，分别给出了该芯片的算法级描述和ＲＴＬ级描述，并用相同的测试台对两级描述进行了模拟，验证了描述的正确性和功能的等价性．不难看出。

基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计

四旋翼无人机相较于传统的固定翼无人机有着更好的机动性、稳定性。它能适应更加复杂的飞行环境,对操控者的操控技术要求比较低,因此近年来四旋翼无人机在各个领域得到了更加广泛的应用。勘察、救援、电力设备巡检等众多领域都可以看到它的身影。然而相较于传统的固定翼飞机,四旋翼无人机的飞行控制系统设计难度大幅度提升。系统本身具有耦合性强、非线性、驱动数量比自由度少等特点,这些系统本身的特点大大提高了四旋翼无人机控制系统的设计难度。基于相应的物理学和力学理论,首先给四旋翼无人机建立了数学模型;然后设计了四旋翼无人机控制系统的硬件电路部分,可以为四旋翼无人机控制算法的实现提供硬件支持;最后基于串级PID控制算法为四旋翼无人机设计了飞控系统。通过仿真飞行实验验证了控制系统具有很强的稳定性和抗干扰能力。

基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计

针对传统控制器存在的响应速度较慢、超调较大及鲁棒性较差等问题,提出一种基于串级PI-(1+PD)算法的含飞轮储能互联电网AGC控制器设计方法。首先,建立含飞轮储能的两区域互联电网AGC系统模型,模拟飞轮储能联合火电机组参与AGC的过程。然后,设计一种基于串级PI-(1+PD)算法的AGC控制器。外环采用PI控制,内环采用带滤波系数的(1+PD)控制。在保证系统稳态性能的前提下,提高动态响应速度和抗扰能力,并通过粒子群算法的迭代寻优获得最优的控制器参数。最后,基于Matlab/Simulink进行算例仿真分析。结果表明:与传统PID控制和PI-PD控制相比,所提方法不仅具有更快的响应速度与更小的超调量,而且增强了系统抵御内部参数摄动的鲁棒性。

基于嵌入式软件算法级能耗问题研究

能耗已经成为嵌入式系统设计中一个重要的约束条件。嵌入式系统是典型的软件驱动执行系统,硬件的电路活动直接导致系统参数功耗,而软件中的指令执行和数据存取等操作底层的微处理、总线、Cache、存储器和I/O接口等硬件的活动都会间接的导致系统参数功耗。在现代"低碳经济"的背景下嵌入系统的功耗已经引起人们关注的一个重点。而软件设计早期对高层所作的功率耗评估和优化对整个系统的的能耗影响最为显著。本文通过构建算法级能耗估算模型,并通过实例采用神经网络算法、遗传算法等进行能耗求解,同时在求解过程中进行能耗分析。

基于YCbCr肤色检测与AdaBoost联级算法的嘴部特征定位

为了结合面部其他融合特征研究疲劳状态模式识别,主要研究了人的嘴部特征的定位及状态分析。对基于YCb Cr肤色结合Ada Boost联级算法采集帧图像定位人脸,在人脸定位的基础上,基于三庭五眼的先验知识对嘴部特征进行粗定位,采用迭代法自适应阈值分割法进行嘴部特征状态分析,利用最小外接法优化了嘴部状态参数。结果表明,提出的嘴部特征定位方法具有可行性、实时性。

基于两级算法的对偶控制

考虑具有未知参数的随机系统的最优控制问题.采用包含新息方差指数项的损失函数优化系统的性能.新的损失函数由两部分组成:第一部分反映了对输出的调节作用;第二部分反映了辩识系统中未知参数应尽可能多地收集系统信息的需求.提出了一种两级优化算法.该算法首先把不可分问题转化为可分的两目标优化问题,再从两目标优化的非劣解集中挑出原问题的最优解.该控制律易于实施且具有对偶特点.仿真结果表明本文所得的控制律的有效性.

基于两级算法的混沌控制

提出了一种两级算法,可以解决连续混沌系统的最小能量控制问题,首先,给出一个二次目标函数,同时把混沌系统分解为线性部分和非线性部分.上级算法对混沌系统中的非线性部分进行预估,并把整个原系统表为带有常系数的线性系统;下级算法用极小值原理解决这个典型线性二次最优控制问题,并把解返回到上级算法,上级算法根据下级的解对非线性部分重新预估.这样通过两级间不断的信息交换,最终得到混沌系统的最优控制律.该方法不仅实现了对混沌系统的控制,而且在整个控制过程中保证控制能耗为最小.证明了算法的收敛性和闭环系统的稳定性.对统一混沌系统的仿真结果表明了控制策略的有效性.

张拉整体结构预应力优化设计的序列两级算法

研究了张拉整体结构的预应力优化设计问题。采用奇异值分解法计算结构的自应力模态 ,以自应力模态组合系数和构件截面面积为设计变量 ,建立了优化设计的数学模型 ,提出了求解该问题的序列两级算法 ,算例表明了该方法的有效性和正确性。

提高混合实时任务确定性的两级调度算法

为提高混合实时任务的确定性,提出了一种两级调度算法。先给出了调度算法的架构,通过增加一个调度模块实现周期性实时任务调度,非周期性实时任务则由系统内核调度。然后建立了任务模型,并对调度算法、任务集可调度性和抖动等进行深入研究。将提出的调度算法应用到基于Windows CE.NET的液压机控制系统中,分析了控制系统的硬件平台和任务划分。最后对调度算法进行验证,结果表明,该算法能保证混合实时任务的确定性,减小抖动,从而提高控制系统的精度。

基于模糊评判的决策级信息融合算法的研究

文章针对水电故障诊断系统中普遍采用的传感器阀值判断方法引起的信息损失问题,将决策级信息融合技术应用于故障诊断系统中。在模糊综合评判技术和软判决融合结构下,提出了一种新的决策级信息融合算法。该算法以合成运算和全局决策融合来自多传感器的局部判决以获取所处理对象的综合决策分析,并通过在丰满水电仿真系统的故障诊断系统中的实际应用表明该算法优于传统的故障检测方法。

工艺路线可变车间作业调度的两级遗传算法

车间作业调度问题是一个著名的 NP难题 ,而工艺路线可变的车间作业调度是一个更一般意义的问题 .算法研究是车间作业调度问题的一个重要研究方向 .最近几年 ,遗传算法开始在调度问题中得到广泛应用 .分析了工艺路线可变的车间作业调度问题的特点 ,并建立了相应的优化模型 .提出了一种两级遗传算法 ,重新设计了算法的遗传编码方案以及选择、交叉和变异算子 .通过实例仿真 。

骨架密实型水泥稳定碎石级配算法研究

水泥稳定碎石基层材料的路用性能受矿料级配变化影响显著。针对基于最大密实度曲线理论衍生出的级配算法所要求的筛孔尺寸与中国所用筛孔的尺寸划分标准不相符及基于粒子干涉理论提出的逐级填充试验设计方法离散性大的现状,并结合骨架密实型水泥稳定碎石的颗粒组成及结构特点,提出了筛控级配算法和分形级配算法,把19、4.75和0.075mm筛孔作为筛控级配算法的关键筛孔,并推导出这两种算法的计算公式。采用正交试验设计进行设计级配方案优化,最后通过大量的力学性能试验验证了两种级配算法的适用性。

基于串级PID控制算法的压控大功率电流源

提出了一种基于串级PID控制算法的压控大功率电流源设计方案。该电流源在内环电路采用PID控制电路,提高电流响应速度;外环电路采用数字PID控制算法,精确控制电流输出的串级PID控制模式。与传统电流源相比,该电流源具有输出功率大,可输出多路不同波形电流,且幅值频率可调范围大,脉冲电流上升时间短等优点,具有更好的通用性。