Узагальнена методологія оптимізації аналогових кіл на основі методів теорії управління
| dc.contributor.author | Земляк, Олександр Михайлович | |
| dc.contributor.degreedepartment | фізико-технічних засобів захисту інформації | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Фізико-технічний інститут | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2013-07-11T08:41:20Z | |
| dc.date.available | 2013-07-11T08:41:20Z | |
| dc.date.issued | 2013 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for a Doctor Degree in technical sciences on the specialty 05.12.13 – «Radio engineering on devices and means of telecommunications». National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnical Institute”, Kyiv, 2013. The thesis is devoted the decision of important problem micro and nano electronics – the elaboration of the generalized methodology of optimization of analog electronic circuits on the basis of methods of control theory, allowing substantially to shorten time of designing of the systems of electronics and raise his productivity and quality. Methodology of optimization of electronic analog circuits is first developed on the basis of idea of waiver of observance of laws of Kirchhoff for every step of procedure of optimization and on the principles of theory of optimum control. The basic tool of generalization is an auxiliary control vector, which allows redistributing the expenses of machine time between the block of analysis of electronic circuit and block of parametric optimization. It is showed that potential gain in time increase for quasi optimal strategy of designing in comparison with traditional strategy when the size and complexity of electronic circuit increase. The attained gain in time together with effect of super acceleration is equal to hundreds and thousands times. The concept of function of Lyapunov is defined for the process of circuit designing. This function is a main element for the analysis of dynamic characteristics of the process of designing. The correlation was found between CPU time of strategy of designing and characteristics of function of Lyapunov. The main properties of construction of quasi optimal algorithm have been developed. This structure of algorithm allows getting the real gain in hundreds in compare with traditional approach. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.12.13 – «Радиотехнические устройства и средства телекоммуникаций». Национальный Технический Университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2013. Диссертация посвящена решению важной проблемы микро и нано электроники – построению обобщенной методологии оптимизации аналоговых электронных цепей на основе методов теории управления, позволяющей существенно сократить время проектирования систем электроники и повысить его производительность и качество. Впервые разработана обобщенная методология оптимизации аналоговых электронных цепей, основанная на идее отказа от соблюдения законов Кирхгофа на каждом шаге процедуры оптимизации и приводящая к образованию множества различных стратегий проектирования, одним из элементов которого является традиционная стратегия. Мощность множества возникших стратегий равна 2M, где M число зависимых переменных математической модели электронной цепи, равное количеству узлов схемы. Все стратегии полученного множества составляют структурный базис обобщенной методологии оптимизации. Проведена оценка числа операций для различных стратегий структурного базиса и показано, что при определенных условиях стратегия, имеющая минимальное число операций, не совпадает ни с традиционной стратегией, для которой необходимо анализировать модель цепи на каждом шаге процедуры оптимизации, ни с модифицированной традиционной стратегией, для которой анализ модели цепи вообще не производится. Проведено дальнейшее обобщение методологии оптимизации цепей на основе подходов теории оптимального управления, позволившее повысить мощность множества возникших стратегий проектирования до мощности континуума. Основным элементом обобщения является вспомогательный управляющий вектор, позволяющий перераспределить затраты машинного времени между блоком анализа электронной цепи и блоком параметрической оптимизации. В этом случае структура управляющего вектора определяет ту или иную стратегию проектирования и все ее характеристики. Задача оптимизации электронной цепи формулируется как управляемая динамическая система теории оптимального управления. При этом функционалом, подлежащим минимизации, является процессорное время, отождествляемое с временем переходного процесса динамической системы. Минимизация времени проектирования сводится к поиску структуры управляющего вектора, позволяющего минимизировать время переходного процесса управляемой динамической системы, что является типичной задачей теории оптимального управления. Обнаружен эффект дополнительного сверхускорения процесса проектирования, возникающий при определенных начальных условиях процесса оптимизации. Эффект является порождением обобщенной стратегии проектирования и обусловлен различным поведением траекторий проектирования для различных стратегий и возможностью переключения с одной траектории на другую. Показано, что потенциальный выигрыш во времени для квазиоптимальной стратегии проектирования, построенной как сочетание нескольких стратегий структурного базиса, по сравнению с традиционной стратегией возрастает при увеличении размеров и сложности электронной цепи. Достигнутый временной выигрыш с учетом эффекта сверхускорения составляет сотни и тысячи раз для исследованных систем. Введено понятие функции Ляпунова процесса проектирования как функции управляемой динамической системы. Эта функция и ее производная по времени явились основными обьектами исследования при анализе динамических характеристик процесса проектирования. Обнаружена и исследована корреляция между временем проектирования и характеристиками функции Ляпунова. Показано, что большая абсолютная величина нормализованной производной функции Ляпунова приводит к меньшему полному процессорному времени. Выявлены основные элементы конструкции квазиоптимального алгоритма и разработана его структура, позволяющая получить реальный выигрыш во времени по сравнению с традиционным подходом в сотни раз. Показано, что использование идеи распараллеливания вычислений на многопроцессорных комплексах позволит существенно увеличить этот выигрыш. Последняя глава диссертации акцентирована на дальнейшее развитие идей, реализованных в настоящем проекте. В ней дается более общая формулировка процесса схемотехнического проектирования, обещающая получение еще большего временного выигрыша по сравнению с традиционным подходом. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.13 – «Радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій». Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2013. Дисертація присвячена вирішенню важливої проблеми мікро- і наноелектроніки – побудові узагальненої методології оптимізації аналогових електронних кіл на основі методів теорії управління, що дозволяє суттєво скоротити час проектування систем електроніки і підвищити його продуктивність і якість. Уперше розроблена методологія оптимізації аналогових електронних кіл, заснована на ідеї відмови від дотримання законів Кірхгофа на кожному кроці процедури оптимізації і базована на принципах теорії оптимального управління. Основним елементом узагальнення є допоміжний керуючий вектор, що дозволяє перерозподілити витрати процесорного часу між блоком аналізу електронного кола і блоком параметричної оптимізації. Показано, що потенційний виграш у часі для квазіоптимальної стратегії проектування у порівнянні із традиційною стратегією, зростає при збільшенні розмірів і складності електронного кола і досягає значень в сотні і тисячі разів. Визначено поняття функції Ляпунова процесу проектування, що є центральним при аналізі динамічних характеристик цього процесу, та виявлена кореляція між часом проектування і характеристиками функції Ляпунова. Виявлені основні елементи конструкції квазіоптимального алгоритму і розроблено його структуру, яка дозволяє отримати реальний виграш у часі в порівнянні із традиційним підходом у сотні разів. | uk |
| dc.format.page | 34 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/3181 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.37 | uk |
| dc.title | Узагальнена методологія оптимізації аналогових кіл на основі методів теорії управління | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | doctor | uk |
| thesis.degree.name | доктор технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.12.13 – радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій | uk |