为满足制造业信息化的需求,提出了一种面向制造企业各层面的综合设备管理系统.通过分析ERP及MES对设备信息的需求,充分研究设备信息与其他信息系统的协同管理机制,构建设备管理系统与其他系统的信息集成模型及系统的主要功能结构.同时从生产计划与调度出发,利用复杂性理论及调度依附度,研究了设备信息与计划调度间有效协同的原理与方法.最后设计了系统软件构架,围绕设备管理系统,建立了企业生产管理综合信息平台.

基于虚拟机械臂(VM)建模方法,构造了自由漂浮空间机器人的等效模型,建立了自由漂浮空间机器人的运动学方程.在此模型基础上,对加速隐式近似线性规划方法(AIALPA)进行了改进,提出一种新的更高效的避动力学奇异的逆运动学算法.把自由漂浮空间机器人避动力学奇异问题转化为避虚拟机械臂的运动学奇异问题.算例验证了算法的有效性,结果表明该算法和AIALPA算法得到相同的关节运动曲线,而所需的迭代次数大约是AIALPA算法的1/2.

针对仅仅依靠初始构形组成模块间的相互协调运动无法完成自重构任务这一情况,结合DL-Cube(Double L Cube)自重构机器人单元模型的结构特性,设计构建了风车形子单元,该子单元具有移动、转变模块方位、携带模块等能力.提出了基于公共拓扑的自重构规划策略,即在进行自重构之前利用分级优化机制搜索出初始构形与目标构形之间的最大公共拓扑,然后以此公共拓扑为目标构形的生长中心,同时,借助于风车形子单元移动、转变模块方位及携带模块的能力,最终实现目标构形的重构.利用仿真实验验证了上述理论的有效性和可行性.

为解决间接选择性激光烧结(SLS)金属零件致密度低与力学性能差等问题,提出将冷等静压技术(CIP)、高温烧结与热等静压技术(HIP)引入SLS.通过排水法结合SEM显微形貌与拉伸性能测试等方法,探讨了在SLS/CIP/HIP过程中高温烧结温度对微量FeB+AISI304 SLS零件致密度影响,微量FeB对其致密度、金相组织与力学性能作用等.结果表明,随烧结温度升高,高温烧结后微量FeB+AISI304 SLS零件致密度逐渐增加;当FeB质量分数从0.5%增加到5%时,其致密度逐渐增加,但是,晶界处-αFe和Fe2B共晶与Ni和Ni3B共晶增多,导致其力学性能逐渐恶化,其中,当FeB质量分数为0.5%时,其致密度、弹性模量、屈服强度、拉伸强度和延伸率分别达到98.1%,209 GPa,338 MPa,527.36 MPa和8%.

采用Nd:YAG激光器产生的脉冲激光诱导击穿铜片形成等离子体,研究了透镜到样品表面距离的不同对激光诱导击穿光谱(LIBS)测量的影响.实验选择合适的延迟时间和采样门宽,并选用元素谱线λ(Cu)为324.8 nm和327.4 nm,λ(Zn)为330.3 nm和334.5 nm进行分析.实验结果表明,透镜到样品表面的距离对LIBS测量确实有很大的影响,谱线强度以及其相对标准偏差均与透镜到样品表面距离密切相关.透镜到样品表面的距离大于焦距时,空气击穿现象严重,不宜用于LIBS测量.激光脉冲能量大,透镜到样品表面距离对LIBS测量的影响大,激光脉冲能量小则相反.

根据边界元方法形成的系数矩阵的形态特点和计算机多核技术,提出了利用异步IO线程实现的矩阵并行生成算法和基于处理器时滞的线性稠密阵的并行SOR迭代解法,实现了注射模冷却过程模拟的并行计算,解决了该过程中所采用的边界元方法不适应并行计算的难题.数值结果表明,该算法在双核计算机上缩短了注射模冷却过程模拟1/3的计算时间.

针对工程电磁优化设计问题提出了一种基于统计近似模型和序贯采样技术的序贯推断方法.其中模型部分包括径向基和紧支径向基模型及其推断.序贯采样和优化过程分为粗优化和精优化两个循环过程.这种序贯优化技术相对于传统的直接优化方法有非常明显的优势.它能以较小的有限元采样点构造统计近似模型,并逐次缩减优化区域,进而极大地降低了有限元的计算量.同时序贯方法还可以为优化算法提供先验信息.最后为了说明新方法的有效性,分别以数值模拟和IEEE TEAM Workshop的基准优化问题来进行分析.结果表明:新方法的有限元计算量不足直接优化方法的1/10,且在优化目标的精度上也满足设计的要求.

针对IEC 61970标准中现有的CIM模型难以完整地表征电网故障诊断,提出了扩展CIM模型的建议:即引入故障信息类及故障类等以适应基于不同故障信息及具有不同诊断结果形式的电网故障诊断系统.在扩展CIM模型的基础上,采用多Agent框架以处理变化时序的故障信息,使之便于基于不同故障信息的诊断子系统的集成.仿真分析表明所设计的故障诊断系统具有较好的开放性和灵活性.

提出了一个基于2×2天线阵列的混合自动请求重传(HARQ)算法.首先传输贝尔实验室分层码(BLAST)来提高速率,当出错重传时,重传信号能和初始的信号组合为空时分组码(STBC).由于BLAST能提供很高的速率但是抗干扰能力不强,而STBC能很好地抵抗干扰,这样两者的结合就极大地增强了系统吞吐率和鲁棒性.本算法结合了BLAST和STBC的优势,在获得多天线复用增益的同时也能获得分集增益,是一个兼顾速率和误码率性能的HARQ方案.理论分析和仿真都表明本HARQ方案能比单纯使用BLAST或者STBC的ARQ方案获得更好的性能.

针对高频地波雷达多频探测的同步时序要求,提出了一种基于以太网的多频雷达同步控制系统设计方案.该方案利用DSP搭建以太网通信平台,由上位机将同步控制配置参数通过以太网下载到FPGA中,并根据GPS同步时钟产生一系列雷达时序控制脉冲信号,用于控制多频雷达发射、接收及数据采集与处理.与传统单频地波雷达同步控制相比,该系统可使雷达工作在多种工作状态,具有参数变更灵活、方便试验等优点,提高了雷达的整体性能.实验结果验证了设计方案的正确性.

针对计算化学e-Science(简称e-Chemistry)科研支撑平台中原始符号串无法直观地表示化学结构式和反应式等化学元素的问题,研究CDK(chemistry development kit)的化学信息表示和图形显示机制,实现e-Chemistry中的化学信息可视化操作平台.基于CDK实现二维化学结构和反应式的显示和编辑,并提供三维化学结构的显示功能.此平台能有效地提高工作效率,有较大的扩展性和应用前景.

提出一种新的镜头边界检测算法.该算法充分利用视频帧中的颜色信息,提取每帧的矢量特征值,形成视频帧特征值序列.针对该特征值序列的滑动窗口引入散度算法和非参数密度估计法,根据特定视频帧矢量值在滑动窗口中两个不同概率密度值的相异性特征,得到该帧在两种不同概率分布下的散度值;同时,提出一种新的基于统计学的自动阈值获取方案,能很好地检测出切变和渐变.对多种类型的视频序列进行测试的实验结果表明,检测结果达到了95.3%的查全率和95.2%的查准率.

针对Kirsch算法容易丢失弱边缘,且需要人为指定阈值等问题,提出了一种自适应Kirsch边缘检测算法.利用Kirsch基本原理,根据待检测像素周围的3×3邻域的像素平均灰度值,结合人眼的视觉特性自适应地生成动态阈值,这样既保留了原Kirsch算法可并行处理、能够抑制噪声等优点,还可以检测到弱边缘.同时,针对Kirsch算法所得边缘相对粗糙、边缘细化算法效率较低的问题,分析和改进了原有边缘细化算法,可以得到单像素边缘.通过实验比较,所提算法实验效果比较理想.

阐述了张量投票算法基本原理,提出了一种利用张量投票算法从合成孔径雷达(SAR)图像中提取道路网的方法.首先利用一个比值算子和一个相关算子的融合检测算子将道路基元检测出来;然后再利用方向可调滤波器进行SAR图像的局部方向估计;最后对方向估计结果进行张量编码,并采用张量投票算法构建道路网.基于真实SAR图像的实验结果显示,此方法对斑点噪声不敏感,不需对SAR图像进行复杂的预处理,就能快速、准确地检测SAR图像中的道路网.

鉴于参考独立分量分析定义了所谓的接近性度量函数和与之相关的不等式,并把它作为约束项引入到负熵对比度函数中,取得了很好的分离效果,但存在若阈值选取不当则算法不收敛的问题.提出一个改进算法,算法的优化函数为负熵对比度函数和参考独立分量分析算法中的接近性度量函数之积,巧妙地避开了这个难以确定的阈值参数.针对合成数据和实际ECG数据的仿真实验表明,改进算法收敛快、提取效果好.

提出并构建了开关电容积分器Delta Sigma调制器非理想因素行为级模型,该模型基于Matlab中的Simulink工具,包含开关非线性、时钟抖动、量化器非线性和积分器非线性等调制器非理想因素,能为电路模块的设计提供精确的设计指标.重点研究并实现一种运放非线性直流增益模型,仿真结果表明它能更有效反映奇次谐波失真.同时综合考虑调制器其他非理想因素,例如采样噪声、开关非线性电阻以及运放参数(色化噪声,增益带宽,摆率,饱和电压),仿真得到其对调制器性能的影响.

研究了不同烧结制度下的NBBT6陶瓷的致密度、介电和压电性能.870℃左右预烧,可以得到致密且压电和介电性能较好的陶瓷(d33=107 pC/N,rε=750,tanδ为3.23%).通过相应的粒度分析可知,提高预烧温度对粒度的影响不太大,但可用于湿法制备工艺中的原材料制备,解决湿法工艺中材料易被极性水分子解离而影响材料组分的问题.加入少量的BaTiO3到NBT中形成NBT-BT的固溶体,通过对压电介电性能及XRD的分析可知,当质量分数x=0.06时,(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3晶体结构出现由三方相到四方相的转变,此时的性能达到最大值(d33=114 pC/N,rε=1 173,tanδ为3.4%).

分析了粒子群耗散结构的特性,提出了基于等级熵的自适应粒子群优化(EPSO)算法.在演化过程的前期,针对粒子群优化(PSO)算法具有收敛速度慢、等级熵较大等特点,EPSO采用精英多父体杂交算子来提高算法的收敛速度,使群体形成有序的耗散结构.随着熵的减少,EPSO产生一个微小的混沌给予系统一个外界的负熵,使演化过程向更优适应值的方向发展.数值实验结果表明,该算法具有收敛精度高和收敛速度快的特点,可快速有效地求解某些优化问题.

在移动实时数据库系统应用中,考虑更新数据间相互关系和实时事务间的触发机制,提出一种反馈调度算法,用来解决事务因竞争有限资源重启或夭折的问题.结合数据时间域和值域有效性,系统适当地丢弃一些价值低的更新事务以减轻系统负载.仿真实验表明,该算法能在正常负载和超载下保证事务错过截止期比率、数据新鲜度等性能参数,达到数据库管理员预置参考值.

研究了离散标准神经网络模型(SNNM)的鲁棒镇定控制器综合问题,利用李亚普诺夫稳定性理论和S方法推导出了鲁棒状态反馈控制律存在的充分条件,并利用一个线性矩阵不等式的解给出了控制律的参数化表示.大部分基于神经网络或T-S模糊模型的离散智能系统都可以转化为离散SNNM形式,以便采用统一的方法进行控制器的综合.数值示例和仿真结果表明所提出的方法简单易行,为非线性系统鲁棒控制器的综合提供了新的思路.

定义了有向双环网络G(N;r,s)新的路由模型——二叉树模型,给出了0节点到二叉树模型任意一层节点的最短路径的路由策略.证明了有向双环网络的直径等于其二叉树的树高,研究了任意两节点之间的最短路径与其所在层及其相应位置的关系,给出有向双环网络任意两节点最短路径的算法.运用此算法,只需简单的算术运算和关系运算,就能快速求出任意两节点的最短路径.

针对长程突发通信量提出了两种基于α-平稳信息的预测方法:根据α-平稳过程的协变概念,推导出双曲线偏差渐近意义下的FARIMA(fractionally autoregressive integrated moving average)预测,采用自回归神经网络模拟ARMA过程,并利用遗传算法的全局优化能力与人工免疫算法的多种群快速局部收敛能力对神经网络权值进行准确估计,从而实现对通信量的FARIMA预测.这两种预测方法均能在无限方差准则下实现偏差最小,合并这两种预测值以获得最后的预测结果.对实际踪迹的预测结果证实了两种独立的预测方法有效准确,最后的混合预测能进一步提高最后的预测精度.

在双U型科里奥利质量流量计(CMF)原理研究的基础上,设计了实现驱动系统的物理闭环和增益控制闭环.增益控制单元作为增益控制闭环和物理闭环的共用环节,由增益控制信号产生电路和自动增益控制电路组成,前者检测来自物理闭环的振动幅度信息,并与设定安全值比较,后者根据比较结果利用场效应管的压阻特性来实现自动增益控制,以保证系统稳定工作.仿真结果表明电路设计与器件选择正确,预期功能实现良好.具体阐述了增益控制闭环的设计思路和设计实体.

从系统工程和控制论的角度,把博弈论和灰色系统理论相结合,研究灰色市场需求下"公司+农户"模式的易腐品供应链系统的动态合作机制问题.首先建立易腐品供应系统中公司和农户的灰博弈矩阵,分析未来不确定性和随机波动等因素对博弈策略选择的影响,把灰博弈问题转化为灰色动态规划问题,通过进一步研究灰博弈的灰色动态规划模型,设计出公司和农户一次签约多次交易过程的动态合作机制和使易腐农产品供应链整体绩效达到最优的策略组合和措施.最后,通过实例论证了该模型的合理性和可行性.

制定了无人机电磁兼容性质量控制管理、管理措施以及控制计划,并提出了质量控制管理下进行无人机电磁兼容性组织管理、设计管理和电磁兼容性测试的方法,以及判断无人机系统是否兼容的总体公式和频谱分配的方法.实际测试结果表明,该方法的准确率在90%以上.根据多次测试的结果,统计得出了无人机应满足的系统级电磁兼容指标,得到对无人机造成伤害的电磁环境场强极限值在0.1~8×103MHz频段中为60~200 V/m,无人机系统级电磁辐射极限场强在0.1~2×103MHz频段中为60~100 dB.μV/m.该质量控制管理方法已经应用于某型无人机的电磁兼容性设计中,依照GJB3567—99以及在实际飞行场地中采用410A敏感度测试系统进行测试,结果显示:该无人机各机载设备工作正常,未出现设备失灵或降级情况,说明该质量控制管理方法是有效的.

以热力学火用分析方法的单位火用成本和单位冷热量成本等作为评价指标,建立空气源热泵与地源热泵热力学模型,对地源热泵与空气源热泵系统进行经济性分析.并以北京某办公楼建筑空调系统具体运用热力学火用分析方法进行计算.研究发现:地源热泵系统冬季火用效率明显高于空气源热泵,夏季工况则二者接近,均具有较大节能潜力.地源热泵系统总体经济性要优于空气源热泵系统.

利用ASPEN作为平台,针对20000空分装置,拟定全低压分子筛吸附净化、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、氧气外压缩的工艺流程,建立了相关精馏系统的计算模型,进行精馏系统计算,并以提高氧和氩的提取率为目标完成其模拟调试过程.在不增加空气量的基础上,通过精确的模拟计算辅助提高运行设备的氧和氩提取率.使氧的提取率达到99%以上,氩提取率达到80%以上.

运用多孔介质"七场-相变-扩散"模型(简称七场模型),结合多孔介质溶质运移理论,建立了土壤热、湿、气及盐分耦合运移的数学模型.与一般研究溶质运移的模型不同,计算模型中所涉及的变量均在模型内求解,使模型具有较好的封闭性和相对的独立性.通过数值模拟研究了土壤中的盐分上升过程,结果表明模拟盐分上升趋势与实验结果一致,但模拟精度仍有待提高.

将人工神经网络应用到降雨量插值研究中,综合考虑影响降雨量的多种因素,提出并构建了基于隐含层节点数可调节的BP人工神经网络降雨量插值模型.应用该插值模型估算湖北省宜昌地区的一次大到暴雨天气的降雨量分布情况.研究结果表明:采用BP算法分别对3组样本数据进行插值得到的平均相对误差为37.71%,远远低于采用距离反比加权法插值估算的平均相对误差52.71%,精度提高了15%.当隐含层节点数为6,即BP神经网络采用3-6-1的模型结构时,估算的误差精度最佳,其平均相对误差为30.33%.

对2005~2007年间春季三峡水库香溪河支流库湾的水动力及总磷(TP),总氮(TN)和叶绿素A(chl-a)等生态因子的时空分布进行了数值模拟,并将模拟结果与同期实测的chl-a浓度进行了对比分析,表明库湾chl-a浓度与上游来流量的相关关系明显强于与香溪河河口水位的相关关系,据此推断利用三峡水库的小幅水位波动(10~20 cm/d)对支流库湾进行生态调度的效果将是有限的,而利用香溪河上游的小型水利水电工程对香溪河库湾进行水动力调度与调控,则可望取得更有效的生态改善效果.

通过理论方法与数值模拟分析了地基土黏聚力和内摩擦角对涵洞地基承载力与沉降的影响,并根据高填方涵洞工程的受力特性,提出了综合考虑强度与沉降控制的承载力基本容许值确定方法.在《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)天然地基承载力公式的基础上,提出了考虑深、宽修正的复合地基承载力计算表达式.数值模拟和现场实测结果表明,综合考虑强度与变形要求来确定高填方涵洞的地基承载力,并进行深、宽修正的计算方法是合理的.

探讨既有试件难以测出纤维复合材料(FRP)-混凝土最大粘结滑移量δu的原因,进而提出一种可稳妥实测uδ的概念双拉试件,并经实验研究、设计定型.结果表明,双拉试件的FRP-凝土界面局部范围内有较大滑移时,也不会发生界面整体剥离,从而克服了既有试件的缺点.其后又制作10个试件,探讨δu的确定方法和范围.结果显示,在本文实验条件下,实测δu为0.31~0.52 mm左右.

针对船舶航向控制系统中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,提出了一种将反步法和非线性滑模观测器相结合的控制方法.其中利用二阶滑模观测器对船舶转首角速度进行观测,由于观测器在有限时间内收敛,可将观测器和控制器进行独立设计,避免了对系统建立精确数学模型的要求.同时利用反步法进行控制器设计,保证了闭环系统的全局渐近稳定.仿真结果表明,所设计的控制器不仅能保证系统稳定跟踪期望信号,而且对给定的扰动量能准确观测,从而提高了系统的鲁棒性.

给出了船舶虚拟制造系统的定义,设计了包含船舶产品虚拟开发、虚拟工艺和虚拟造船企业环境架构的体系架构,讨论了船舶虚拟制造系统与船舶实际制造系统的相关关系,并从实施船舶产品开发活动的并行开展和支持船舶生产经营活动的角度出发,为实现虚拟制造技术与造船设计、制造及装配、生产调度、质量管理等环节的有机集成,对船舶虚拟制造系统实现的关键技术进行了分析.

采用三维Rankine奇点一阶面元法,考虑非线性自由表面边界条件,计算了深水和浅水条件下的Wig-ley三体船定长直航运动兴波水动力.通过改变航速和片体之间的纵向及横向间距,分析了兴波阻力随航速和片体间距的变化规律,得到了片体间最佳相对位置.将计算结果与Wigley三体船的试验结果进行了比较,结果令人满意.