基于生成对抗网络和脉冲稀疏卷积的自动化设备的电磁兼容性分析研究
Wenrui Ding1,2, Deren Feng2
1School of Electronic Engineering and Optoelectronic Technology, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu, China.
本研究引入了一种新的AI框架,用于在工业系统中分析电磁干扰 (EMI),显著提高准确性和效率. 脉冲感知生成对抗网络 (GAN) 允许对复杂电子产品进行实时,节能的EMI预测.
科学领域:
- 电气工程 电气工程
- 计算电磁学 计算机电磁学
- 人工智能的人工智能
背景情况:
- 高速工业系统在电磁干扰 (EMI) 分析方面面临挑战,原因是采样率高和复杂的短暂行为.
- 现有的数值解决器在实时限制和多千兆赫兹信号的准确性方面扎.
- 开发高效准确的EMI分析方法对于工业电磁兼容性 (EMC) 至关重要.
研究的目的:
- 提出一种新的脉冲感知生成和分析框架,用于高速工业系统中的实时EMI分析.
- 为了提高波形生成的准确性,并提高对交叉通话和其他EMI现象的预测准确性.
- 为了实现适合工业应用的实用,节能EMI分析.
主要方法:
- 利用生成对抗网络 (GAN) 与脉冲稀疏卷积相结合,使用泄漏的整合和发射 (LIF) 尖端神经元.
- 采用多尺度歧视器和梯度惩罚稳定器,以改进波形生成.
- 在现场可编程门阵列 (FPGA) 上实现了脉冲稀疏卷积架构,使用固定点算法进行实时推断.
主要成果:
- 在工业EMC数据集上实现了0.72的Fréchet距离 (FID) 和0.18±0.03的全球差异度量 (GDM).
- 与古典数值解决器 (FDTD,FEM,MoM) 相比,脉冲宽度和相位预测错误减少了40%以上.
- 在FPGA上以5GS/s的速度与低功耗 (0.71W) 证明了确定性的实时推断.
结论:
- 拟议的脉冲感知GAN框架为工业系统提供准确,稳定和节能的EMI分析.
- FPGA的实施使得确定性的实时EMI预测成为可能,满足严格的工业约束.
- 这种方法在实际应用中明显优于现有的数值和基于学习的EMC模型.
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