[發(fā)明專利]基于并行蟻群算法的功率電子電路優(yōu)化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810025672.2
• 申請日: 2008-01-07
• 公開（公告）號: CN101252308A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 張軍;鐘樹鴻;黃韜
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;G06F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及人工智能和功率電子兩大領域，主要涉及功率電子電路的優(yōu)化和設計。

技術背景：

在最近二十年里，小信號模型被廣泛運用于功率電子電路的設計當中。在眾多的方法中，平均狀態(tài)及其衍化用法是最普遍的一個。由于開關變換器含有一個輸出電容，其截止頻率大大低于開關頻率，于是便可以得到一個線性時不變的模型，在操作點上近似時變的功率電子電路。應用傳統(tǒng)控制理論，就可以設計電路的反饋網(wǎng)絡部分。雖然這種方法很簡易，但是它通常只適用于特定的電路和控制方法，并要求對電路的運作有全面的認識。此外，當電路被轉換成數(shù)學模型，其狀態(tài)變量被平均化，就不能得到任何有關響應波形的詳細信息。在大信號的情況下，電路設計者很難精確預測電路的響應。隨著功率電子技術的發(fā)展，對電路自動化生成的需求越來越大，優(yōu)化電路的元件參數(shù)以達到指定的性能。大約在二十年前，模擬電路的自動設計技術開始出現(xiàn)。這些方法包括，啟發(fā)式算法，知識庫、模擬退火，和其它優(yōu)化電路的算法。傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，如梯度法，爬坡法等均有所運用。但是這些算法容易陷入局部最優(yōu)點，導致次優(yōu)的元件參數(shù)，限制了其在復雜空間中的運用。

蟻群算法是一種新型的模擬進化算法，通過模擬自然界中真實的螞蟻搜索食物源的行為來求解很多組合優(yōu)化問題。在自然世界里，螞蟻通過釋放信息素來進行個體之間的交流，可以在蟻巢和食物之間找到一條最短的路徑。由于蟻群算法本身具有的正反饋性、并行性、強收斂性以及魯棒性，使得其在組合優(yōu)化問題中有很好的表現(xiàn)，如旅行商問題、調度問題、二次分配問題等。與其它的元啟發(fā)式算法相比，蟻群算法具有較強的全局搜索能力和尋優(yōu)能力，解的質量穩(wěn)定并具有更高的搜索效率。在功率電子電路的自動優(yōu)化設計中會往往涉及大量的電路仿真測試，所以在串行計算機中執(zhí)行單一的優(yōu)化進程將會十分耗時。蟻群算法具有天然的并行性，十分適合于在并行計算機上實現(xiàn)，因此并行蟻群算法將大大提高電路優(yōu)化問題的求解速度。

發(fā)明內(nèi)容：

為解決在一臺計算機上運用蟻群算法求解功率電子電路速度過慢的問題。本發(fā)明將并行蟻群算法運用到功率電子電路的優(yōu)化設計中，該方法的優(yōu)點在于：提出的并行蟻群算法適合于在并行計算機上實現(xiàn)，因此能夠大大提高功率電子電路優(yōu)化問題的求解速度。

運用并行蟻群算法優(yōu)化設計功率電子電路的具體方法如下。

將功率電子電路解耦為功率傳輸和反饋網(wǎng)絡兩部分。其中功率傳輸部分包含I_P個電阻，J_P個電感和K_P個電容；反饋網(wǎng)絡部分包含I_F個電阻，J_F個電感和K_F個電容。分別用兩個向量表示兩部分中的無源元件