基于区域分解的CRS算法

本文针对带有盒子约束的非线性规划问题提出一种算法,该算法把解空间分成几个区域,根据每个区域上解的信息定义其选择概率,再根据轮盘赌选择法选择某个区域,在选择的区域上进行CRS(Control Random Search)算法操作。该方法能够缩小搜索空间,从而提高算法的搜索能力及算法的收敛速度,特别是在算法的后期效果更加明显。最后把提出的算法应用到两个典型的函数优化问题中,数值结果表明,算法是可行的、有效的。

基于CRS算法的控制器优化在直线电机X-Y驱动平台中的应用

设计了应用于半导体封装设备金丝球邦定机的高速高精度直线电机X-Y平台控制器,以达到高速、高精度响应,以及在外界干扰和参数不确定性因素影响下的鲁棒性。通过对PI控制器、PDF控制器和PDFF控制器的性能比较,选择PDFF作为速度环控制器、PID作为位置环控制器的双环控制架构。根据降阶的系统模型、利用基本CRS算法对控制器参数进行优化。仿真和实验结果证明,该控制方案具有良好的响应性能和鲁棒性,加速度可以达到5 g,调整时间为4ms以内。

一种改进CRS算法的收敛性分析

CRS算法及改进的CRS算法都不具有收敛性,据此,提出一种改进CRS2全局收敛算法,该算法在产生新的试探点上,利用了随机搜索技术代替直接搜索技术,并对给出的算法进行了收敛性分析,证明了该算法依概率1收敛.

基于模拟退火的CRS算法

对非线性规划问题提出了一种算法,该算法把模拟退火算法应用到CRS算法中,根据模拟退火算法每一次迭代都体现集中和扩散两个策略的平衡的特点,使CRS算法更能够搜索到全局最优解,而不会陷入局部最优解.最后把提出的算法应用到两个典型的函数优化问题中.

一个自适应预处理的CRS算法

共轭残量平方算法(CRS)是最近提出求解大型稀疏非对称线性方程组的一个有效Krylov子空间方法。然而,在一些实际问题中CRS算法常常收敛不规则、很慢、甚至停滞。为解决此问题,提出一个自适应预处理技术,该技术由CRS算法的迭代过程中嵌入几步GMRES(m)迭代构造而成,最后,数值验证新算法的有效性。

环境模型参数优化方法的比较

模型参数优化是通过极小化目标函数使得模型输出和实际观测数据之间达到最佳的拟合程度 .由于环境模型本身的复杂性 ,常规优化算法难以达到参数空间上的全局最优 .近年来 ,随着计算机运算效率的快速提高 ,直接优化方法得到了进一步开发与广泛应用 .本文比较了CRS、SCEUA、SA和Annealing Simplex等

PDFF控制器在直线电机驱动平台中的应用

对应用于半导体封装设备金丝球邦定机的高速高精度直线电机XY平台进行了控制器设计.设计目标是高速高精度响应,以及在外界干扰和参数不确定性因素影响下的鲁棒性.通过对PI控制器、PDF控制器和PDFF控制器的性能比较,系统选择PDFF控制器作为速度环的控制器,PID控制器作为位置环控制器的双环控制架构.根据降阶的系统模型利用基本CRS算法对控制器各个参数进行优化.仿真和实验结果证明,该控制方案具有良好的响应性能和鲁棒性,加速度可以达到5g,调整时间为4ms以内.

基于双路外周脉波的中心动脉压无创监测系统设计与实现

中心动脉压力波形对心血管疾病的预测与评价具有重要意义。针对目前无创法测量未充分考虑到个体差异与人体心血管系统时变特性的问题,本文将人体心血管系统假设为短时时不变系统,设计了一种基于双路外周动脉脉搏波的中心动脉压力脉搏波无创监测系统。通过两路袖带测量外周动脉血压与脉搏波,采用盲辨识Cross-Relation算法重建中心动脉压力波形。与临床应用广泛的澳大利亚At Cor公司Sphygmo Cor系统的检测结果相比,本系统中心动脉收缩压误差为(-1.8±5.6)mm Hg,舒张压误差为(-3.2±4.3)mm Hg,波形形态误差小,符合血压计性能评估的美国AAMI标准与英国BHS标准,实现了中心动脉压力波的个体化无创测量。

申威众核处理器上的三对角并行求解器

三对角方程求解器是一种在很多科学与工程领域广泛应用的数值计算核心。目前,CPU、GPU等主流硬件平台上都提出了高度优化的并行算法,但是对于中国自主研发的申威26010众核处理器,还没有一种算法能有效地利用其独特的硬件特性来达到最大化的性能。提出了一种分布式CR算法swDCR,来求解大量的、规模不大的三对角方程。该算法对每个三对角方程使用多个从核并行求解,通过联合多个从核的缓存使得运算过程中所有中间变量都能存储在缓存中,同时利用寄存器通信完成核间数据的高速传输。通过设计线程级数据划分机制,使得向量化的优化效果最大化。swDCR的吞吐率相比主核上的追赶法达到了单精度43.9倍和双精度36.7倍的加速,相比从核上的追赶法达到了单精度和双精度均2.07倍的加速。该算法在申威26010处理器单个核组上可以获得24GB/s的有效带宽。

ASIC芯片上的载波恢复DSP算法设计与实现

随着以华为领跑的通信设备不断普及,我国已成为世界上最大的芯片及光器件消费国,然而,高端光传输芯片技术仍基本被美日等企业垄断.对于高速光通信而言,光数字信号处理(DSP)芯片是其"心脏",往往基于专用集成电路(ASIC)实现.研究了ASIC芯片上的载波恢复(CR)算法设计,分别从性能导向、资源导向以及综合权衡性能和资源三个方面,探索了具体场景下算法与芯片的最优工程优化设计.问题一本质是设计适应16QAM调制下光通信特性的CR算法.相较于传统通信手段,光通信下色散、相噪对载波相位影响不容忽视.从帧结构、导频段相位估计、数据段相位估计、处理并行度等方面设计CR算法.推导简化工程参数设计方法,辅助设计满足系统指标的帧长、导频配置图案等;然后构建了一套联合估计算法,先用数据辅助粗估计、线性插值粗补偿,最后用VVPE算法跟踪相噪的算法流程,并仿真验证了算法性能,所需导频开销小,复杂度低.问题二进一步针对色散、线宽、帧结构可变的情况下的CR算法设计进行讨论.三类参数相互耦合,直接理论推导闭式解是困难的.因此采用仿真加拟合逼近等方式挖掘内在关系.首先仿真获得不同色散下满足RSNR代价所需最小导频开销情况,并定性获得色散对于导频开销影响较小;然后,针对线宽、帧长、导频长度的可变性,采用交替分析方式,首先以线宽乘以帧长为自变量,分析其与RSNR的关系,拟合表明其存在指数关系,进一步针对导频长度,拟合获得倒数关系表达式,最后获得RSNR代价和帧长、线宽、导频长度的定量表达式,同时仿真验证了理论正确性,为后续可变场景提供指导.针对问题三,出于对硬件实现中定点位宽的设置以及硬件资源的开销的考虑,我们首先对各个CR算法所使用的模块进行了描述,并对模块内部的基本操作进行了优化设计,随后结合定点位宽的设置对其消耗的硬件资源进行了分析.最终通过仿真确定了所提的3种算法在不同帧长、导频长度以及数据和计算位宽条件下的硬件资源开销及系统性能,发现两者之间确实存在可以优化的空间,为资源和性能的联合优化提供支撑.进一步针对问题四,我们首先构建了考虑系统通信可靠性、有效性以及资源开销的综合代价函数,并基于代价函数确定了自动化选取方案的目标函数及约束条件;最后,所提出的方案通过设定场景、确定参数范围以及仿真搜索三个步骤,获得当前环境中最优的CR算法及帧长、导频长度、数据和计算位宽,从而实现了自动优化位宽和实现性设计.同时在最后针对所得到的结果进行了分析,给出了在特定场景下选取算法及参数的标准,为芯片的设计提供指导.