为满足非连续柔性基材输送系统特殊的工况需求,分析了卷绕系统中多种因素对基材中张力稳定的影响,提出了一种张力控制方法.该方案采用了一款8轴运动控制板卡,同时完成对张力控制、进给控制和卷绕控制的统一协调,并利用对料轴的卷绕进给位置指令迭代计算的方法,限制了非连续进给中的张力波动幅值.通过实验平台采集的张力数据分析结果表明:所提出的基于可编程多轴控制器(PMAC)多通道控制功能的张力控制方法实现了非连续基材输送系统中的张力稳定控制的目标,可满足部分柔性电子封装生产线的需求.实验分析还显示,在非连续卷绕进给工况中生产效率与张力波动幅值需求之间存在一定程度的矛盾,需要综合考虑.

基于声波传递矩阵法,推导了声波在电流变液中的波动方程,建立了电流变液非均匀介质中的声波传播模型,得到了声波的传播矩阵,进而计算电流变液材料表面的反射系数.在数学模型基础上,考虑电流变液梯度声阻抗与海水及钢板两分界面上声阻抗匹配,对不同阻抗分布的电流变液表面声波反射系数进行数值模拟,优化了声阻抗分布.结果表明电流变液的梯度阻抗明显降低了结构表面的声波反射系数.

将磨粒简化为圆锥形,且假设只有第一圈磨粒参与磨削,研究了轴向进给周边轮廓磨削稳定阶段的通用磨削力模型,并通过CBN砂轮轴向进给周边轮廓磨削55钢的实验,对建立的通用磨削力模型进行了验证.实验和计算结果表明:轴向进给周边轮廓磨削中切向力最小,而法向力最大.

针对结构隐式极限状态函数的可靠性分析问题,将支持向量机回归理论应用到万向节机构可靠性分析中,提出了一种基于支持向量机回归的万向节机构可靠性分析方法.通过支持向量机回归与一次二阶矩法相结合,利用支持向量机的小样本学习能力,将隐式极限状态函数近似为显式极限状态函数.运用蒙特卡罗法计算出万向节机构的可靠性指标,然后由高精度的显式极限状态方程进行各随机变量的灵敏度分析.最后以某剪切机中万向节机构为对象,进行了机构的可靠性及灵敏度分析.结果表明:该方法具有高精度和高效率的优点,并对其他机械结构可靠性分析具有一定的参考意义.

为促进爬壁机器人负压吸附机构的微型化和小型化,根据生物负压吸附器官的结构特点,设计了一种形状记忆合金(SMA)驱动器驱动的仿生吸盘.由于SMA响应速度慢,为加快负压响应,仿生吸盘采用差动式SMA弹簧驱动器驱动,并引入电阻反馈监测SMA相变程度,设计了一种变结构控制器控制SMA加热电流.仿真和实验结果表明:该吸盘产生负压较快,并具有一定的吸附能力,能够作为微型和小型爬壁机器人的吸附机构.

根据不平衡磁拉力与转子偏心的非线性关系,把气隙磁导展开为傅里叶级数,推导出不平衡磁拉力的解析式,建立了水轮发电机组轴系非线性电磁振动的动力学模型和微分方程,并采用数值方法分析了不平衡磁拉力下转子系统的非线性动力学响应.仿真结果表明:发电机转子和水轮机转子随激磁电流变化存在周期1运动、周期7运动及复杂的拟周期运动等,其特征频率除主要在1倍频处外,还分别在1.2～1.5倍频和0.2～0.8倍频处存在大量的谐波分量;随着转子质量偏心的增大,转子系统的固有频率降低,发电机转子高频分量不断减小,水轮机转子低频谐波却不断增大.

研究了消失模镁合金表面陶瓷层的制备工艺,选用AZ91D作为基体合金,低熔点的玻璃粉作为陶瓷化材料,分析了真空度对表面陶瓷层微观形貌的影响和陶瓷层与基体之间结合界面的状况.结果表明:在其他参数固定的条件下,真空度的大小对涂层和界面结合质量影响很大;当真空度从-0.02MPa变化到-0.06MPa时,基体表面形成的陶瓷涂层变得更加致密、均匀,当真空度为-0.08MPa时,涂层和基体的界面变得凹凸不平.通过对铸件表面消失模涂料以及在浇注过程中泡沫模样状态的分析,建立了消失模镁合金表面陶瓷涂层形成过程模型.

提出一种新的塑料注射成形过程在线检测方法,利用超声波在异质界面的反射与透射行为以及对温度和压强的响应特性,研究注射成形过程中无定形塑料聚苯乙烯(GPPS)和结晶型塑料聚丙烯(PP)的超声衰减行为,探讨工艺参数(模具温度和保压压力)对无定形塑料超声衰减行为的影响规律.实验结果表明:超声衰减信号能准确反映出塑料熔体的注射、冷却、收缩以及结晶过程信息,可用于注射成形过程的在线检测.

通过改变质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的倾斜角度,研究重力倾角θ对大面积PEMFC电堆性能的影响.对应不同的重力倾角,分别改变反应气体空气和氢气的进气方式,考察电堆性能的变化.结果显示:优化重力倾角能够大幅度提高PEMFC电堆的性能,当电堆倾斜放置、反应气体由高的一端流向低的一端时,电堆性能优于反应气体由低的一端流向高的一端;若反应气体均由高的一端流向低的一端,则倾斜角度越大,电堆性能越好,电堆竖直放置时(θ=90°)获得最大的输出功率;若反应气体均由低的一端流向高的一端,则倾斜角度越大,电堆的性能越差,平行放置时(θ=0°)电堆的性能最佳.

为了研究微孔层对电池水传输的影响,建立了一个二维稳态两相质子交换膜燃料电池模型.该模型综合考虑了电池中的动量守恒、质量传输、电荷守恒、电化学反应和液态水的凝结.计算分析表明:微孔层具有排水功能,使阴极多余的水迅速通过扩散层排出电池,减缓了电池阴极催化层在大电流密度下的水淹程度,改善了电池内部的水分布,这说明带有微孔层的电池性能更好.

在移动最小二乘近似的基础上,直接使用最小二乘法建立系统的变分公式,导出了亥姆霍兹方程的加权最小二乘无网格(MWLS)法公式.MWLS法兼有伽辽金型无网格法和配点型无网格法精度高、收敛快的优点,并且克服了伽辽金法计算量大、配点法不稳定的缺陷.通过一维算例讨论了MWLS法应用于亥姆霍兹方程时各种参数的影响以及最佳参数的选择,通过二维算例证明该方法计算效率高于无单元伽辽金法(EFGM).数值结果表明MWLS法求解亥姆霍兹方程具有效率高、精度高和稳定性好的优点.对高波数波动问题给出了精确的模拟.

为考察偏心受压荷载下核心高强混凝土柱的受力性能,对12根以偏心距和核心高强混凝土面积为参数的核心高强混凝土短柱进行偏心受压试验,分析了试验柱的破坏特征,考察了试验柱距柱端0.5倍柱高处截面在加载过程中应变的分布与发展以及柱侧向挠度在加载过程中的变化.分4种情况分别提出了偏心受压核心高强混凝土柱承载力计算方法,结果表明按照所提出的方法得到的计算结果与试验结果符合良好.

基于悬链线索元理论,提出了一种斜拉桥无应力索长的精确求解方法,利用索端张力的精确表达式,建立了已知端张力时斜拉索特征参数约束方程,并给出了该方法求解无应力索长时的迭代公式.用该方法计算了在建的武汉二七长江大桥三塔结合梁斜拉桥的斜拉索无应力长度,并与解析法、等效模量法结果对比分析,证明了该方法的可靠性.

通过4个超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)新型梁柱节点的低周反复荷载试验,研究了高轴压比下节点的裂缝特征、承载能力和荷载-变形滞回曲线.结果表明:UHTCC可有效控制裂缝宽度,呈多缝开裂,核心区箍筋间距减少对提高节点的抗剪承载力和剪切延性不明显,在极限荷载下节点核心区剪切变形引起的梁端位移占梁端总位移的比例约45%～70%,高轴压比下UHTCC节点具有较强的耗能能力和抗震性能.

利用多垂直杆元模型建立了混凝土灌芯纤维增强石膏板的力学计算模型,并给出了垂直杆单元和剪切单元荷载-位移骨架曲线的计算方法.利用该计算模型,对一幢六层住宅进行了模态分析,计算出的周期、振型与实测值符合较好,验证了该计算模型的准确性和有效性;同时,还利用该模型对住宅进行了pushover分析,计算出结构在多遇地震及罕遇地震情况下的性能特点,证明该结构的层间位移角既能满足弹性极限的要求,又能满足弹塑性极限的要求,可以利用该模型校核实际工程设计的可靠性.

通过修改波谱单元法中单元刚度矩阵的波数,在既有波谱单元算法基础上引进了结构外部粘滞阻尼和内部粘弹性阻尼.采用拉普拉斯变换替代快速傅里叶变换,克服了基于快速傅里叶变换的波谱单元法主要用于分析无限长和半无限长结构的局限性.数值计算结果表明:考虑了外部粘滞阻尼和内部粘弹性阻尼后,采用波谱单元法仍能十分简便地计算结构的动力响应,并大大减少单元数量,提高计算效率.对于文中算例,相比于有限元法,波谱单元法在精度大幅提高的情况下,计算时间至少节约了50%.

采用N2和NO退火处理高温(1100℃)干氧氧化SiO2薄膜,并在高真空蒸发并五苯(Pentacene)有机半导体层制备了有机薄膜晶体管(OTFT).通过测量OTFT器件的输出特性、转移特性和通断比,分析N2和NO气体退火SiO2对OTFT器件性能的影响.结果表明:在NO气体中退火的器件有较好的阈值电压、亚阈斜率、通断比和较高的稳定性.

提出了一种通过比较参考图像与被测图像的特征样式来检测印刷电路板(PCB)瑕疵的自动光学检测(AOI)算法.通过连通分量分析等数字图像处理表面形态学的基本方法,提取出参考图像的连通分量,即参考图像的特征样式.提出了一种连通分量影响区域的概念,用于提取出被测图像中与参考图像特征样式对应的特征样式.通过比对被测图像与参考图像的特征样式,实现断路、短路、局部短路,电路漏印、针孔、缺孔、脱孔等典型PCB瑕疵的快速辨识和检出.结果表明:该算法不需要将参考图像与被测图像进行严格的对准,允许图像有一定量的变形,能够应用于各种PCB的检测.

在RFID系统中帧时隙ALOHA算法的基础上,提出了一种基于贝叶斯估计的动态帧时隙ALOHA算法,与传统的算法相比,它不仅能够充分利用阅读器在当前帧收集的信息,而且将先前帧的信息保留作为当前帧的先验信息;再根据贝叶斯理论对标签个数进行估计并动态调整帧长.该算法能够更精确稳定地估计标签的个数,提高系统的吞吐率,加快标签识别速度.

为提高动态频谱接入过程中对主要用户的检测性能,提出将双循环频率频谱感知技术用于Dandawate检验的方法.分析了在多径衰落环境下双循环频率上的循环自相关,利用主要用户通信信号在正负循环频率上的共轭循环自相关受噪声和多径衰落影响弱相关的特性,将Dandawate的渐进最优检验算法扩展到双循环频率,并保留了恒定误警概率的性质,论证了双循环频率感知技术能够达到频率分集的效果.通过对比仿真证实其较单循环检测器有更好的检测效果.

为了解决图像处理算法开发过程中研究人员花费大量时间在成型算法和交互界面的编码上,导致研发效率低下的问题,结合实际研发过程,提出了关于图像处理和分析算法研究的过程模型,构建并实现了基于图形语言的图像处理算法快速开发环境模型.经应用证明,该研发集成环境模型能够使算法研究人员更专注于目标算法的研制工作,高效地完成算法研发任务.

针对传统大型综合孔径辐射计系统复杂度较高的问题,提出了一维镜像综合孔径辐射成像方法,建立了该方法的系统模型,在此基础上阐述了该方法的成像原理,利用多次联合测量解决了一维镜像综合孔径中的基线缺失以及方程组欠定性问题,推导了一维镜像综合孔径的阵列因子并给出了空间分辨率的解析表达式,通过仿真证实了该成像方法的可行性以及在分辨率方面的优越性.

利用加速鲁棒特性(SURF)算法搜索影像的特征点,基于薄板样条(TPS)建立对应域之间连续和光滑形变变换,用于影像视差的估计,在此基础上提出一种新的立体影像密集匹配方法.首先,基于SURF算法进行特征匹配;然后,利用极线和TPS变换约束选择稳定可靠的同名点,计算影像之间的TPS变换矩阵,估计对应点的位置;最后,基于影像灰度进行密集匹配,并利用极线约束和TPS矩阵删除误匹配点.为保证视差估计的可靠性,利用种子点的外接凸边形对匹配区域进行限定.以人脸三维重建中的影像匹配为例,得到了稳定可靠且密集的同名点.

利用在无线通信中数据业务的突发性、信道时变以及功率和时延具有折衷关系等特点,研究了广播信道中基于时延约束下功率最小化的调度策略.先将该优化问题转化为非约束马尔可夫动态决策过程,然后用动态规划的方法获得最优解.针对该方法的高复杂度,提出一种简便策略,该策略只根据当前信道状态和队列长度做出决策,从时间和用户二维空间的搜索算法转化为简单函数的运算,复杂度大大降低.仿真结果显示该策略的性能接近最优.

针对不可控网络下的视频应用,提出一种实时跟踪每个用户网络状况进行精细动态码率传输控制的算法,为用户在不稳定的带宽下提供持续清晰流畅的全局最优的视频体验.通过简化W5/3提升小波,在运动补偿时域滤波算法中引入层次化多参考帧预测,并采用基于优先级的传输层流打包方法以及基于块位长的嵌入式零块编码算法,形成适合精细动态码率传输和控制的完整小波视频编码方案.经过测试对比分析表明,该方案能够有效降低视频播放过程中的停顿、缓冲、中断及视频画面中的马赛克、拖影等严重影响用户体验的现象,改善用户视频体验效果.

为了提高用小波分析方法进行信号处理的性能,提出了一种根据信号自身特点选择小波基的新算法,即用离散信号的幅值差分表征信号的规则性,根据规则性选取相应的小波基组,然后比较在不同小波基下进行分解的小波系数,系数最大的即为最佳小波基.确定小波基种类后,进一步根据信号检测的目的确定小波分解层数.采用这一方法对卫星激光链路中的遥测信号进行分析,准确定位了光电轴角编码器的不同故障.

针对数据流的无限性和流动性特点,提出了一种基于前缀树的数据流频繁模式挖掘算法(Prefix-stream).该算法将对数倾斜时间窗口划分为若干个子窗口,以子窗口为单位,利用提出的数据结构Prefix-tree进行挖掘,在整个数据流的频繁模式挖掘中,使得频繁模式挖掘和更新能在Prefix-tree中同时进行.该算法应用对数倾斜时间窗口逐步降低历史事务的权重,从而区分最近事务与历史事务.实验结果表明Prefix-stream具有较高的效率与较好的可扩展性.

提出了一种新的Skyline查询,即相互Skyline查询(MSQ).给定一个对象集合P和一个查询对象q,MSQ返回一个对象集合,它的每个对象既在q的动态Skyline中,同时也在q的可逆Skyline中.基于传统的R-tree索引、重用堆信息技术以及启发式的修剪策略,显著降低了I/O成本,改进了基于BBS算法和BBRS算法实现的MSQ算法.几个真实数据集的实验表明提出的算法有效而高效,比一般MSQ算法快几个数量级.

针对折反射全方位视觉系统装配时需针对单视点约束进行精确校准的特点,提出了一种基于光学畸变校正的折反射全方位视觉系统单视点约束测定方法.首先采用神经网络建立实际图像和理想透视图像的复杂映射关系,获得可用于单视点约束测定的理想透视模型;然后根据空间圆透视投影特性,利用反射镜上端面边缘图像估计出反射镜相对于相机的位置和姿态,以此指导系统单视点约束测定.由于反射镜位置与姿态的估计是基于实际的成像模型推算的,因此降低了单纯依赖简化模型带来的估计误差,从而提高了测定精度,具有较强的实用性.实验利用仿真图像和真实图像共同验证了该测定方法的精确度和有效性.

在经典图像增强算法和矩阵奇异值分解的基本理论的基础上,提出了基于奇异值分解的粮虫图像增强算法,该方法没有繁琐的数学变换,实际应用时可以根据需要通过调整高斯噪声的方差来获得不同的图像增强效果,通过增强奇异值矩阵达到增强图像的目的,具有与经典算法相同的功效.通过实验与经典算法对比,Matlab平台的仿真实验表明,该方法对于粮虫图像增强是可行有效的,且简单易行.

针对具有参数不确定性的海洋钻柱运动补偿系统,根据滑模控制原理并利用模糊系统的逼近能力,提出了一种自适应模糊滑模控制方案.由于海洋钻柱运动补偿过程中钻柱船的运动难以确定,在控制结构中采用模糊策略去逼近实际的输入值,设计了合理的切换函数,并利用李雅普诺夫函数实现了闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性,仿真和实验结果证明了所提出的控制策略的有效性.

针对模糊互补判断矩阵的一致性及矩阵维数增加时待优化的参数增多的问题,采用小生境遗传算法进行模糊互补判断矩阵的一致性检验、修正和权值排序.该方法将模糊互补判断矩阵的一致性检验、修正和权值排序作为一个整体进行优化,并采用小生境技术保证在矩阵维数增加时仍能找到最优解.通过分析和算例对比,证明了该方法的有效性和稳定性,以及可以在对初始判断矩阵做最小程度调整的基础上具有最小的一致性指标系数.最后将该方法应用于舰船综合电力系统的电磁兼容评估中,证明了该方法的可行性.

提出了一种对一类连续Takagi-Sugeno(T-S)时变时滞系统进行时滞相关的稳定性分析的新方法,与现有的方法相比有着较小的保守性.定义了一种新型的模糊Lyapunov-Krasovskii函数(FLKF),得到了系统时滞相关的稳定性条件.在推导过程中,引入多个自由权值矩阵变量来表示系统方程中各项及莱布尼兹-牛顿公式各项之间的关系,避免使用边界不等式和模型转换所带来的保守性;同时在估计FLKF的导数上界时,考虑了常被忽略的有用项.通过仿真验证了所提方法的有效性.