针对以往行星滚柱丝杠副刚度计算结果精度不足的问题,依据赫兹弹性接触理论,以滚柱为研究对象,对3种变形分别进行理论分析和计算:螺纹和滚柱之间的点接触螺纹槽的赫兹接触变形;丝杠和螺母分别与滚柱接触时的轴向变形;丝杠和螺母分别与滚柱接触时螺牙的变形．在分析行星滚柱丝杠副载荷分布规律的基础上,建立新的刚度数学模型．利用Matlab软件编写计算程序,得出行星滚柱丝杠副的轴向刚度曲线,并通过与试验数据进行对比,验证了该模型的正确性．

设计了一个基于波变量的带力反馈的主从式遥操作系统．引入波变量保证系统在操作过程中的稳定性．以虚拟环境中灵巧手的位姿代替实际力作用方向的位移,用于虚拟力计算;使用事先实验获得的实际材料接触力特性数据进行虚拟力外推．仿真实验结果表明,该方法能给操作者提供连续的力反馈,保证了较高的透明度和刷新率．

通过自重构机器人模块间的连接、断开和运动顺序规划，由风车形晶胞群组成的机器人构形具备通过重构实现质心变化的功能.此种运动方式与特定构形的整体协调运动存在本质区别，为了实现质心的改变，当设计运动规划策略时需要综合考虑机器人的运动路径及模块间的连接、断开和运动顺序.针对运动平面内存在障碍物这一情况,采用启发快速扩展随机树搜索方法对由风车形晶胞群组成的机器人构形的运动路径进行了规划．机器人的每一步运动利用内置的固定运动序列库实现．实验证明了启发快速扩展随机树搜索方法的高效性及可行性．

针对基本行为动力学在解决多机器人动态路径规划中存在的问题,充分考虑运动障碍物和其他机器人的速度信息,利用速度障碍为机器人规划了避障和避碰区域．根据路径规划的要求,利用行为动力学设计了奔向目标行为、避障行为和避碰行为3个基本行为,并提出利用粒子群优化方法对基本行为进行融合．利用Matlab对所提出的算法进行仿真,结果表明利用速度障碍、行为动力学和粒子群相结合的方法可以实现多机器人系统的动态路径规划,且方法简单,路径光滑．

介绍了基于耦合模(COM)模型的声表面波(SAW)器件的仿真方法,并将这种仿真方法分别运用于模拟简单和复杂SAW器件．在此基础上,进行了SAW滤波器的设计研究:首先设计了一个中心频率与梯形滤波器相同或相近的纵向耦合双模谐振器型滤波器(DMS),然后将梯形滤波器与DMS滤波器进行多种方式的级联,并对级联后的器件进行模拟分析,最后通过比较得到性能较好的高带外抑制RF滤波器．

在原始蒙哥马利模乘算法基础上提出一种双域统一的蒙哥马利模乘算法.根据该算法设计了一种高性能可扩展双域模乘单元电路,以支持蒙哥马利模乘运算的加速计算.该模乘单元电路采用以高基数为处理字长，并使用多处理单元流水计算的方法,来实现高效快速的模乘计算,具有高度的可扩展性和可配置性,支持双域任意位宽的模乘运算.在0.18 μm CMOS工艺下,对模乘单元电路性能和面积进行评估表明,面积为166×103门,完成1 024 bit的模乘运算仅需1.3 μs.

提出了一种新颖的提高峰值电流模DC／DC带载能力的限流设计,将斜坡补偿的采样电流放大信号与斜坡补偿的正温度系数电压信号相比较,代替传统的固定电压限流,消除斜坡补偿对带载能力的影响,并对采样结构的正温度特性进行温度补偿,提高了DC／DC转换器带载能力.该电路基于TSMC的0.25 μm BCD工艺设计,投片测试结果表明:占空比在10％～80％变化时,电感电流最大值相对变化量小于5％;温度在-40～120 ℃变化时,电感电流最大值相对变化量小于6.5％.

针对无线传感反应网络中事件频发区域内执行器节点能耗过大的问题,提出一种基于功率控制的动态任务招标策略．利用拍卖机制,考虑事件发生频率和先验数据,确定2类候选节点数目,其中基本候选节点由任务元数量决定,而冗余候选节点数量由事件发生频率和候选节点不足导致的重新招标次数决定,并利用功率控制技术实现招标范围调整,使得参与事件处理的节点随着事件发生频率而动态变化．仿真实验表明:该策略下任务由多个执行器节点并发协作完成,实时性和网络能耗均衡性都得到改善．

针对监测区域中目标非均匀分布的情况,提出一种解决异构移动无线传感网络环境中节点布局的差分优化策略．该策略以网络的有效覆盖率为优化目标,指导种群进化,加快算法收敛速度．仿真结果表明差分优化算法能快速有效地实现异构移动无线传感节点布局优化．与虚拟力算法相比,差分优化策略不仅网络覆盖率高,且收敛速度快,耗时少．

针对电离层杂波这一目前限制中远程高频地波雷达发展的主要因素,分析了突发E层(Es)杂波的信号特征．观察到电离层Es层杂波会在1 d内多个时间段出现,每次持续时间为2～3 h,且历经由单分量时频分布到扩展型散乱分布的变化．Es层杂波在能量上显著高于雷达海洋回波,且在距离上的相关性明显高于海洋回波,据此提出了杂波抑制的距离相关对消法,利用相邻距离元上回波信号估计杂波子空间,对杂波进行正交投影滤波．雷达实测数据处理结果表明上述分析和杂波抑制方法是正确和有效的．

基于快速搜索树提出了一种快速高效同时具有鲁棒性的航迹规划算法．该算法主要包括3部分:选择采样点、搜索扩展树上距采样点最近的节点和扩展节点．首先产生采样点,以一定概率选取目标点作为采样点来提高航迹的质量和规划速度；然后找出搜索树上距采样点最近的节点；最后扩展节点,扩展节点时把航迹约束条件结合到节点扩展过程中,保证了航迹的可行性．这个过程不断迭代,直到找到目标点．仿真结果显示本方法能快速找到近似最优解并且对规划环境有一定的鲁棒性．

鉴于容错并行算法的设计是影响其容错性能的关键因素,首先，根据容错并行算法的设计方法,给出了容错并行算法的分类,并对各类算法的特点进行了分析;然后,根据分类方法选择了并行矩阵三角分解和快速傅里叶变换2种典型的并行算法,设计出2类并行算法应用所对应的容错并行算法；最后,在一个256结点的机群系统上对设计的容错并行算法的性能进行了测试,结果表明容错并行算法可以实现很低的容错开销．

针对改进型的Helsinki协议安全性问题,利用协议组合逻辑PCL对协议进行形式化分析．首先使用基于“Cords演算”的程序描述语言对协议本身进行形式化描述,然后通过协议逻辑描述协议的安全属性,最后给出性质和定理,并通过逻辑推理证明改进型Helsinki协议满足其安全要求,该协议是安全的．

为了解决对无线射频识别(RFID)标签的安全搜索问题,对RFID搜索协议的安全需求进行了分析.基于通用可组合模型,提出了RFID搜索理想函数.利用伪随机函数原语,设计了一个轻量级不需要后端数据库的RFID搜索协议.该搜索协议安全地实现了搜索理想函数的功能,能够满足隐私保护、匿名、不可追踪、防窃听攻击和并发安全性等要求.

针对脑机接口技术的研究和应用设计了基于运动想象脑电信号的在线机器人控制系统,包括USB脑电放大器、开放接口的采集和实验平台、基于小波变换和AR模型系数的特征提取算法、机器人控制电路、机器人．20位受试者在该系统上分别进行了80次在线试验,比较分析了3种不同手部运动想象脑电信号的区分度,运动想象脑电对机械手控制的平均准确度分别达到了85％,88％和90％．该控制系统为基于脑电信号的在线机器人控制系统的实现和识别率的提高提供了新思路,同时也为在线脑机接口技术的实验研究以及实际应用带来了方便．

针对虚拟专用网络中IP安全协议规则制定和配置繁杂、易出现冲突等问题,提出对IP安全协议规则集中的保护访问规则表和保护传输规则表进行形式化,进而采用图形管理的方法,开发出IP安全协议规则分析管理工具软件．通过对真实的IP安全协议规则进行分析检测,该软件判断出规则集中所存在的各类冲突．实验结果表明这种形式化模型能很好地管理IP安全协议规则．

针对一类不确定多时变时滞非线性系统,探讨了鲁棒非脆弱 H∞控制器的设计问题．假定其中的不确定性是范数有界的,并且系统的状态是完全可测的,利用李亚普诺夫稳定性方法,以线性矩阵不等式的形式,给出了使该不确定多时变时滞非线性闭环系统渐近稳定及非脆弱鲁棒H∞状态反馈控制器存在的充分条件．通过求解相应的线性矩阵不等式就可得到系统的非脆弱鲁棒H∞控制器,同时也能保证从扰动到受控输出之间传递函数的H∞范数不大于给定的指标值．数值算例验证了所给方法的有效可行性．

根据三环网络的拓扑结构,利用等价树的思想构造出三环网络的最小路径图.研究了等价树的相关性质,以及三环网络的信息传输的最小延迟与等价树层之间的关系,并给出了三环网络直径的计算方法.利用计算机搜索,找到了大量的紧优三环网络,并与紧优双环网络进行了对比,给出了紧优三环网络的分布特性.验证了Aguiló-Gost所给出的三环网络直径的下界.

针对战场复杂动态环境下分布式多平台协同感知问题,基于竞争-协作策略提出一种新的竞争盟主与协作型层状自组织网络体系结构,在不具备全局网络知识情况下,引入3个简单的启发式动作——评价、竞争、协作以及相应的更新规则,对相邻协同节点进行筛选和处理,设计完成了分布式多平台自组织协同感知算法．仿真结果表明该体系结构与算法能有效应对战场复杂动态环境所带来的挑战,具有良好的自组织性、自适应性和智能性,在系统协同感知探测质量和系统资源使用效率方面展现出很好的性能．

分析了基于优化模块度检测复杂网络社区结构的算法存在解的限制问题,即不能检测出小于一定内在尺度的社区,并提出了基于极值优化模块密度来检测复杂网络社区结构的启发式算法,通过调整局部极值来优化全局的变量,使算法具有更好的持续搜索和跳出局优解的能力. 通过人工网络和现实网络实验分析表明,本文算法用于检测大型网络社区时,具有较高的正确率和效率,即使当网络结构变得很模糊时,算法也能很好地工作.

基于一种9加速度计配置方案,应用对数算法对无陀螺捷联惯导系统的角速度进行求解,对传统对数算法解算角速度进行了推导,详细分析了该方法解算角速度造成不能判断符号的原因,并针对此问题提出了积分法和一种准无陀螺方法来判断符号的解决方案.对传统对数算法和改进的对数算法解算角速度进行了仿真试验,验证了改进的对数算法可以判断解算角速度的符号．

针对单模态生物特征识别系统固有的缺点,提出一种新的指纹与指静脉识别的决策级融合方法．首先对指纹及指静脉2种模态分别进行第一级分类器设计,得出各自的识别结果；然后将提取出的指纹与指静脉特征点集以特征串联的方式形成新的特征矢量，构成第二级分类器,再得出一个识别结果;最后将上述3个识别结果进行决策级融合得到系统最终的识别结果．实验结果表明本方法克服了单一模态识别方法的局限性,有效地提高了系统的性能．

研究了一类时变时滞不确定控制系统的鲁棒镇定性.该系统的不确定参数是时变未知但范数有界的.利用线性矩阵不等式和二次李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函,获得了具有任意有界时变时滞控制系统稳定的一些充分条件,并设计了状态反馈控制器,使相应闭环系统是鲁棒稳定的.最后,通过一个数值算例说明了所获得结果的有效性.

为探讨阻流板对船体水动力性能的影响,采用FLUENT软件对双体船安装阻流板前后的水动力性能进行了研究．通过对安装阻流板前后船体阻力、升力和纵倾力矩的计算对比,讨论了安装阻流板前后双体船水动力性能的变化．计算了带有不同高度阻流板的双体船在不同航速下的阻力、升力和纵倾力矩,比较了带有不同高度阻流板的双体船水在不同航速下的动力性能,并对安装阻流板前后尾部速度分布、尾流场波形及船体升力增加的区域进行了研究,探讨了阻流板改善船体水动力性能的作用．

针对线性兴波阻力帐篷函数法阻力计算及相应的船型优化方法不能反映实际船体对称面形状这一局限,提出一种定义在实际船体对称面上的船体曲面近似函数,将该船体曲面近似函数代入线性兴波阻力表达式,用该表达式与原帐篷函数法计算同一船型的兴波阻力系数,对比结果表明在多数速度区间内比后者更加接近试验结果．由此表达式建立以船体型值为变量的最小兴波阻力二次规划数学模型,此模型适用于任意给定的由曲线、折线围成的非矩形船体对称面区域,尤其适用于舰船前体及其球鼻首的优化．基于二次规划优化模型对仿DDG51船型进行一系列型线优化设计,在理论上获得了20％以上的兴波阻力减阻效果．

基于模型试验开展了敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性研究,讨论了尖劈不同敷设方式下声纳平台的声场分布,分析了声波入射角度对声纳平台声场的影响．分析了声纳平台0％，36％，60％和100％敷设吸声尖劈,声波在0°方向和90°方向入射声纳平台的情况,以及尖劈不同敷设方式、声波不同入射角度时声纳平台的声场分布．研究表明:声纳平台内部各点声压不尽相同;随尖劈敷设密度的增加,声纳平台自噪声在降低,各水听器声压的差异在逐渐加大;吸声尖劈可改变声纳平台的声场,降低声纳平台的自噪声,但存在“声泄漏”现象;声波入射方向对声纳平台声场也有一定影响,但位置不同、声波频率不同,其影响也各有差异．

基于有限元软件ABAQUS,结合裂纹扩展判据,应用脚本语言Python自主开发出模拟裂纹自动扩展的程序模块.对含初始裂纹的大型液化天然气船(LNG)的典型纵骨节点进行了裂纹扩展仿真分析,探讨了软趾结构形式、纵骨高度、软趾长度等对裂纹扩展路径及应力强度因子的影响,结果表明在扶强材背后增加软趾、选择合适的纵骨高度以及增加连接软趾的长度对降低裂尖处的应力强度因子幅值，扼制裂纹的失稳扩展非常有利.

以武汉地铁二号线循礼门站下穿一号线轻轨桥墩段为背景,采用数值模拟和现场实测方法分析隔离桩成孔及地连墙切槽对邻近轻轨桥墩的影响规律,并对成孔切槽引起桩基沉降机理及各种措施的沉降控制效果展开了深入分析．结果表明:邻近桩基成孔切槽对桩基的影响比较显著,应尽量避免在桩端平面以下位置“掏土”;隔离桩及注浆加固的控制效果明显,尤其是后者;必要时适当减小地连墙的分幅宽度也可有效控制桩基的沉降．

为研究水平荷载下底部框架砖房的底部框架力学性能,对400个考虑上部砌体影响的底部框架进行有限元分析，考察了底部框架梁柱线刚度比和托梁高跨比对水平荷载下，底部框架托梁梁端弯矩与框架柱顶端弯矩比值、托梁梁端轴力与框架柱剪力比值、托梁梁端剪力与框架柱轴力比值；底部框架柱的反弯点和剪力分配的影响规律,以及托梁的内力分布.结果表明：与纯框架相比,考虑上部砌体影响时的框架托梁梁端弯矩和剪力均较小,梁端轴力较大.基于底部剪力法,给出了考虑上部砌体影响的水平荷载下该类建筑的底部框架内力计算方法.

基于压电阻抗技术,对内植单个PZT传感器的混凝土梁进行建模,模拟其在无损、发生损伤、不同损伤程度的各种工况下的损伤识别过程.随后采用分布式多个内植PZT传感器确定损伤梁中裂纹的大致位置.结果表明:运用植入式PZT传感器能有效地识别混凝土梁中损伤的发生、损伤程度和损伤位置.

针对雷电定位问题,引入粒子群优化(PSO)算法用于雷电定位计算．给出了利用这种算法进行雷电定位的计算步骤,并提出用PSO算法和传统迭代算法协作计算雷电位置的方法．通过数值仿真分析和电网雷击事故定位计算分析了PSO算法的性能．结果表明：该算法能克服传统迭代方法易于发散的缺点,稳定并精确地求解出雷电发生位置;该算法的计算量大于迭代方法,但比网格搜索法要大幅减小;利用PSO算法给出雷电定位初始值,再用迭代方法求解可保证计算稳定并减少计算量．