بهینه سازی طراحی مدار چاپی (PCB) با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه

چکیده طراحی مدار چاپی (Printed Circuit Board - PCB) یکی از مراحل حیاتی در فرایند تولید سامانه های الکترونیکی است که تاثیر مستقیم بر عملکرد الکتریکی، قابلیت اطمینان و هزینه ی نهایی محصول دارد. در طراحی PCB، دو مرحله ی اساسی یعنی چیدمان قطعات (Placement) و مسیر یابی اتصالات (Routing) نقش کلیدی در کیفیت طراحی ایفا می کنند. با افزایش پیچیدگی مدارها و محدودیت های فیزیکی در ابعاد برد، یافتن یک ترکیب بهینه برای این دو مرحله به یک مسئله ی بهینه سازی چندهدفه تبدیل شده است.در این پژوهش، روشی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک چندهدفه (Multi-Objective Genetic Algorithm - MOGA) برای بهینه سازی هم زمان چیدمان و مسیر یابی مدار چاپی ارائه می شود. هدف مدل پیشنهادی، کمینه سازی طول مسیرهای اتصال، کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و بهبود توزیع حرارتی در سطح برد است.مدل طراحی شده، با استفاده از نمایش کروموزومی شامل موقعیت قطعات و توالی مسیرها، و تابع برازندگی ترکیبی، پیاده سازی و ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی فرضی نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم های کلاسیک مانند Simulated Annealing و Particle Swarm Optimization، بهبود قابل توجهی در طول مسیرها (حدود ۲۵٪)، کاهش نقاط تداخل (حدود ۱۸٪) و توزیع حرارتی یکنواخت تر ارائه می دهد.این نتایج بیانگر آن است که استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه می تواند به عنوان ابزاری هوشمند و کارآمد برای طراحی خودکار PCBهای پیچیده مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم ژنتیک ، طراحی مدار چاپی ، بهینه سازی چندهدفه ، مسیر یابی ، چیدمان قطعات.