基于单片系统化教学体系的电子设计自动化技术课程研究

针对目前多数高校电子设计自动化技术课程已不能适应高速发展的电子技术要求的问题,提出构建一种基于该课程知识点的单片系统化教学体系。通过构建单片系统化教学体系,在原有课程中拓展了数字系统组成原理和嵌入式原理与应用课程的知识点,使学生能够在掌握电子设计自动化课程基础知识的同时完成电子系统设计先进思想和方法的融会贯通。基于单片系统化教学体系的研究和实施,有助于推进教学模式改革,也为教学方法的研究和改进提供一种新思路。

基于差分信号控制的土壤含水率传感器设计

研究土壤含水率的测定对于农作物生长,灌溉及农业自动化发展具有重要意义。该文针对传统含水率传感器电极输出信号谐波失真较大的问题,设计了一种差分信号控制的土壤含水率传感器。鉴于传感器电极输出的信号失真是由于土壤非线性因素引起的,该文利用集成时基计时器设计差分输入信号控制电路,减少输出信号的总谐波失真度。此外,建立相应的数学模型,得到土壤阻抗与信号周期变化关系。构建传感器硬件结构,通过微处理控制器测量信号周期得出土壤含水率变化数值。试验表明,传感器输出端的信号总谐波失真较传统结构减少12.56%。土壤质量含水率在5%~30%时,土壤含水率测试最大误差不超过4.89%,土壤阻抗测试误差不超过2%。

布朗运动模拟退火算法

针对传统模拟退火算法计算效率较低的问题,文中将布朗运动和模拟退火相结合,提出一种智能启发式算法.该算法将布朗运动中粒子运动时间和模拟退火温度联系在一起,布朗运动的粒子运动时间等效于退火温度的倒数,通过理论分析得到基于布朗运动的邻域函数模型以及相应的温度下降函数.温度下降函数具有更快的退温特性,保证算法执行过程中具有更高的效率.数值实验结果表明,该算法具有搜索速度快、稳定性高和易于实现的特点,能显著提高求解全局优化问题的计算效率.

区间长度可变的反向混沌优化算法

针对现有算法在大空间和高维度寻优存在效率较低的问题,提出一种区间长度可变的反向混沌优化算法,并证明了该算法以概率1收敛于全局最优解.算法采用区间长度可变的反向优化策略,利用反向优化方法增大算法进化过程的多样性,使优化的变量区间不断减小.同时,提出基于Fuch混沌映射的反向混沌优化策略增大算法逃逸局部极值的能力,以及两级优化策略提高算法执行后期的寻优精度.通过22个基准函数测试结果表明,本文提出的算法与改进的混沌优化算法以及其他智能优化算法相比,其搜索的综合性能要优于其他算法.

均衡单进化布谷鸟算法

针对布谷鸟算法采用整体评价策略处理多维度自变量相关优化问题时,维度耦合现象会恶化算法的搜索速度和收敛精度,提出均衡单进化的布谷鸟算法(ESCES).该算法给出一种新型的均衡单进化函数评价策略,即每一代进化只随机更新目标函数的单个维度,并且随机更新的维度服从均匀分布,避免多维度之间互相干扰.同时,提出两种新型随机游动步长更新学习律,提高了优化算法的全局搜索速度和收敛精度.实验测试结果和显著性统计结果表明,ESCES算法与5个改进CS算法及7个其它最新智能优化算法相比,在全局寻优性能、搜索速度和收敛精度上均获得较大的改进.

基于FPGA的电能计量算法

为了同时提高有功功率和无功功率的计量精度,提出了一种针对智能电网的新型计量算法.该算法基于傅里叶定理,利用数学分析理论推导出非正弦波的功率计量精确表达式,并在此基础上得出无功功率的计量应包含各次谐波电压和谐波电流的初相位之和的部分.与此同时,为了验证该算法的正确性,进行了IAR软件仿真和设计了基于FPGA的系统验证电路.FPGA处理数据并把结果反馈到单片机中完成计量算法验证.测试结果表明,该算法能准确的完成电网参数的计量,有功功率和无功功率计量的相对误差分别为0.29%和0.12%.

基于嵌入式设计相关课程的产学研模式研究

针对嵌入式设计相关课程采用传统教学模式存在的诸多问题,将产学研模式引入到课程教学,提出一种基于该课程的产学研模式教学方法。将课程的教学内容设置与产学研结合,突出课程的基本知识和基本技能,结合案例式教学和研讨式教学的特点,提高学生在学习过程中主观能动性和自主学习积极性。将课程教学方法与实训教育结合,强调教学内容的工程背景,注重理论知识和实践要求,提高学生的实践动手能力和团队合作意识。基于产学研模式的研究和实施,能够推进教学模式改革并且为教学方法的研究和改进提供一种新思路。