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一种基于三维可变换CNN加速结构的并行度优化搜索算法
屈心媛, 徐宇, 黄志洪, 蔡刚, 方震
2022, 44(4): 1503-1512. doi: 10.11999/JEIT210059  刊出日期:2022-04-18
关键词: 现场可编程门阵列, 卷积神经网络, 硬件加速
现场可编程门阵列(FPGA)被广泛应用于卷积神经网络(CNN)的硬件加速中。为优化加速器性能,Qu等人(2021)提出了一种3维可变换的CNN加速结构,但该结构使得并行度探索空间爆炸增长,搜索最优并行度的时间开销激增,严重降低了加速器实现的可行性。为此该文提出一种细粒度迭代优化的并行度搜索算法,该算法通过多轮迭代的数据筛选,高效地排除冗余的并行度方案,压缩了超过99%的搜索空间。同时算法采用剪枝操作删减无效的计算分支,成功地将计算所需时长从106 h量级减少到10 s内。该算法可适用于不同规格型号的FPGA芯片,其搜索得到的最优并行度方案性能突出,可在不同芯片上实现平均(R1, R2)达(0.957, 0.962)的卓越计算资源利用率。
基于压电作动器的准零刚度混合系统隔振设计
杨柳, 赵海洋, 赵坤, 程佳佳, 李东洁
doi: 10.11999/JEIT250310
关键词: 主被动隔振, 改进的Bouc-Wen模型, 准零刚度, 压电作动器
低频振动对于精密仪器有着不容忽视的危害,通过弹簧的特殊排列可以实现近零刚度的非线性力学特性,不仅能够显著提高低频隔振效果,而且对于高频率的振动也有一定的隔离效果。然而,基于准零刚度的纯被动系统在动态响应上存在局限性,对振幅的依赖较大。因此,该文提出一种压电作动器的准零刚度混合主被动隔振系统,通过主动控制调节,从而增强混合系统整体的动态性能。首先,搭建基于压电作动器的准零刚度混合系统,由线性弹簧组成的准零刚度装置作为被动隔振装置,压电作动器作为主动隔振装置;其次,提出了一种改进的Bouc-Wen(B-W)模型,通过逆模型对其迟滞非线性进行补偿,对隔振对象施加精准的主动控制;最后,建立系统的动力学方程,对外界振动采用带Luenberger的滑模观测器的自适应滑模控制,提高系统的隔振性能。通过隔振控制实验验证,相比于单一被动隔振装置隔振效果提高35%左右。