针对重型工件的抓取操作问题,采用机器人抓取理论建立工件-夹持器系统的抓取模型,分析抓取模型求解中存在的静不定问题;基于准刚体模型,建立工件微分运动与接触变形之间的映射关系;分析夹持器在不同驱动形式和夹持过程中的约束特点,建立夹持器驱动关节和被动关节的力约束方程;引入关节刚度和接触刚度,建立工件-夹持器系统能量模型;采用拉格朗日乘子法建立静不定抓取力分析求解模型,给出了具有运动形式简单、约束复杂特点的一类夹持器的承载能力分析方法．以80 t锻造操作机夹持器为实例进行了承载能力分析,仿真结果与实验结果相符合,验证了抓取力分析模型的正确性．

针对目前空间直线度误差评定中结果误差过大或者因采用进化算法耗时太长的问题,提出一种定向旋转包容圆柱轴线的方法．通过将测量点投影至最小二乘中线的中垂面,在中垂面内求出满足国标要求的2种情况的最小包容圆．针对2点在包容圆上的情况,做2次坐标变换,然后确定搜索方向,定向旋转圆柱体轴线,找到更加接近最小包容圆柱体的轴线,从而得到更小的空间直线度误差评定值．本方法主要计算过程中的搜索方向明确,无反复迭代,鲁棒性好．数据实验表明：本方法得到的误差评定结果比其他几种方法的都小,结果更接近真实值，适合于直线度误差评定精度要求高的场合．

对有限元资源安全共享和有效集成问题,提出了基于Portlet和Globus工具包GT4的有限元分析网格门户系统框架．通过整合门户层和基于网格安全基础设施(GSI)的网格服务层安全技术,实现了门户系统层次化的安全认证机制;利用网格资源配置和管理服务(GRAM)及层次化调度技术建立了作业管理方法;采用监视和发现服务(MDS)的信息聚合及网格监视软件Ganglia的资源信息采集功能,提出了信息管理结构;分析了基于GridSphere容器的Portlet组件开发原理．有限元分析网格门户原型系统开发和应用表明:基于Portlet的系统组件具有标准化、可复用以及开发效率高的优点,门户系统具有良好的扩展性和可移植性．

为了提高设计精度及效率,缩短设计周期,在AutoCAD 2008平台上,成功开发了诱导轮水力设计的参数化CAD软件,并结合2维水力设计软件产生的数据,在Pro／E平台上成功开发了诱导轮3维造型软件．运用所开发的软件,进行了诱导轮设计,并对泵及诱导轮的气蚀性能进行了定常数值计算,得到了气蚀发生时泵及诱导轮内部气液两相分布规律,对临界气蚀余量下泵叶轮及诱导轮叶片表面的压力分布进行了分析,并对不同气蚀余量下泵叶轮以及诱导轮内部的空泡分布规律进行了探讨.试验验证表明:加装诱导轮后泵气蚀余量小于0.55 m,满足设计要求．

研究了双前桥转向系统中,整车的侧向加速度所造成的车轮侧偏角对实际车轮转向角的影响,提出了考虑侧偏角影响时双前桥转向的阿克曼条件．首先推导了存在车轮侧偏角时双前桥各车轮转向角之间的变化规律,提出了包含车轮侧偏角在内的阿克曼转角公式;其次以某双前桥转向的重型卡车为应用对象,将所推导的设计公式应用于该重型卡车的设计中,建立相应的多体动力学模型,借助于Adams软件的仿真分析对各车轮转向角进行了设计;最后通过实车试验验证了经修正后的阿克曼转角公式的正确性．

针对换热器工艺操作参数在有限范围内浮动时质量特性仍在允许范围内的问题,提出了基于工程模型法的管壳式换热器稳健性设计原理;考虑进口流量和进口温度等参数浮动情况下,建立了以面积裕量值为约束条件,以出口温度平均质量损失最小为目标函数的换热器稳健性优化设计模型;利用Matlab优化工具箱编制了优化设计程序;数值算例所得优化方案的出口温度平均质量损失优于原方案,且其管子总质量也比原方案减少27.9％．研究结果表明这种方法对于管壳式换热器设计具有一定的可行性.

对伪速度进行了分类分析,给出了其物理含义，并对基于伪速度的动力学建模方法进行分析,比较了各个方法的计算量．以基于空间算子代数的对角化拉格朗日动力学方程为例,对由N个体组成的链式机械臂系统的动力学建模过程进行推导．与传统的方法相比,该方法计算过程具有占用计算机内存空间少、计算效率高的特点．基于伪速度的动力学建模方法为更好地解决当前复杂机械系统的动力学建模过程复杂及计算效率不高的难题提供了有效解决途径,为实时仿真、控制奠定了基础．

采用感应耦合等离子体刻蚀工艺制备了微型硅模具,基于硅模具研究了非晶合金Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的超塑性微零件成形工艺．采用差示扫描量热仪测定了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5的过冷液相区间为360～440 ℃,在过冷液相区间热压成形非晶合金微零件、机械研磨去除零件飞边和采用40％的KOH溶液腐蚀去除硅模具,得到非晶合金微型零件．自主研制了成形设备,仿真分析与实验相结合,解决了成形过程中设备的温度控制问题,比较分析了不同温度下的成形结果,实验与仿真结果符合较好．在410 ℃条件下成功制备出模数0.03、齿数66和厚度500 μm的微型内齿轮,齿形轮廓清晰,X射线衍射仪扫描结果显示该微齿轮为非晶结构,从而验证了采用该工艺制备微型零件的可行性．

利用精密挤出沉积自由成形技术制备骨组织工程用羟基磷灰石多孔生物支架,探讨工艺参数对支架孔洞成形的影响,评价支架的力学性能并分析影响强度的微观因素.结果表明:通过调整工艺参数,采用挤出沉积工艺可制备出具有可控结构、良好连通性的生物支架;支架具有良好的力学性能,经过微波烧结处理后,孔隙率为56.2％的支架平均抗压强度为45.2 MPa,致密化程度与晶粒尺寸是影响支架强度的主要微观因素.同时,该结构的支架能够为细胞的分化与新生组织的生长提供持续的强度支持,满足组织工程支架结构与力学性能要求.

针对高精度复杂截面形状的柔性辊弯成形伺服控制问题,提出可变时域的离散插补控制,应用板材轮廓曲线曲率变化快慢来实时修改插补周期．在板材前进过程中,利用当期插补节点处板材轮廓曲率变化率计算下一插补节点插补时域．当曲率变化率等于0时，则为最大值；当不等于0时，若为极值则下一插补时域为最小值，若不为极值则等比例增加时域值．通过实时调整加工过程中的插补时域,最终实现曲率快速变化时插补点密集,曲率缓慢变化时插补点稀疏，建立兼顾精确点位与高效拟合伺服控制模型．实验结果表明：可变时域的离散插补控制对复杂截面形状的板材成型提供了一种较好的运动控制方法．

为了提高舰船总体布置设计的自动化水平和决策的科学性,提出了舰船舱室分布的多目标优化设计模型,通过采用模糊建模的方法,在依靠设计者的经验的基础上,将总布置初步设计过程中舱室的分布问题所涉及到的环境载荷(舱室噪声、振动和船舶的运动)、舱室间邻近与远离约束、质量控制和区域甲板面积的利用等约束和目标变成可量化和评价的指标,利用模糊算子将这些指标集结成舱室分布设计的目标函数,通过采用智能优化算法得到总体效果满足上述设计目标和约束的舱室分布设计方案,对提高总体布置设计的自动化能力具有参考意义.

基于势流理论和边界元法模拟了二维剖面以恒定速度入水问题,采用双点模型处理自由面物面交点、4阶龙格-库塔法对自由面进行迭代求解，并利用自由面平滑技术和网格重新划分技术阻止自由面不稳定现象，根据射流区截断模型处理射流区，采用辅助函数法求解物面压强分布以保证数值解的准确性和稳定性．探讨了网格划分对数值结果的影响以及剖面斜升角对最大压强值以及垂向力的影响．预报了不同斜升角的V型剖面的自由面形状和剖面压强分布、最大压强值以及垂向力,并与相似解进行了比较．比较结果验证了本文方法的有效性和准确性．

采用近、远域结合的方法对深水条件下的双、三体船的尾浪进行了数值计算．近域兴波计算采用基于NURBS的高阶面元法,远域尾浪计算采用波谱函数法．以最大波高作为衡量标准,分析了片体间距对双体船尾浪的影响，及侧体排水量、主侧体纵横向间距等对三体船尾浪的影响．计算结果与部分试验结果的对比验证了该方法的可行性．该研究可为船舶尾浪对环境影响的评估及低尾浪船舶的设计提供一定的理论依据．

针对空化会在局部压力大于汽化压力时发生的现象,提出空化初生最大应力判据．对最大应力判据进行了理论推导．通过对Clark-Y翼型周围流动的数值模拟,对比分析了包含各向异性粘性项(即剪切应力)的最大应力判据，与传统的只考虑各向同性非粘性项的压强判据的不同,用总应力代替传统的临界压力进行了空化流动模拟．计算结果表明,由最大应力判据得到的初生空化数小于传统的只用汽化压力判断空化的初生空化数,空化起始位置与后者相比更靠近翼型导边,空化起始位置也不在压力系数最小的位置;由总应力表示的临界压力对升、阻力等宏观参量的影响不大．最大应力判据主要用于判断空化初生．

为准确分析悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性,建立了一种基于有限状态入流的直升机气动弹性稳定性分析的模型．采用格林-拉格朗日应变张量推导了无轴承旋翼桨叶的非线性应变-位移关系,把桨叶作为多路传力系统进行处理并根据哈密顿原理建立了桨叶运动的有限元方程,非定常气动力采用有限状态状态入流模型．根据桨叶模态方程的特征值判断悬停状态下无轴承旋翼的气动弹性稳定性．数值计算结果表明:采用有限状态入流模型计算桨叶的一阶摆振阻尼比传统的动力入流模型和均匀入流模型与试验数据的符合程度更好,从而验证了本模型的正确性．

提出了一种智能融合自适应控制策略用于带外部干扰及模型不确定性的漂浮基空间机器人系统．首先建立不确定空间机器人动力学模型,利用径向基神经网络在逼近域内来补偿模型中出现的未知非线性部分,为保证权值及网络参数在线调节,采用线性化技术将非线性的RBF网络部分线性化,其高阶项量及逼近误差通过自适应鲁棒控制器消除,无须预先估计系统的不确定性程度和外部干扰,包括网络权值和基函数宽度及中心在内的所有参数均能在线实时调整,从而提高了控制精度.该控制器在神经网络控制器的暂时失效的情况下也能保证系统鲁棒性,基于李雅普诺夫理论证明了整个闭环系统信号一致最终有界(UUB)．仿真结果表明该智能融合控制器能够达到很好的控制精度．

提出了一种融合视觉的柔性虚拟夹具方法,用于辅助未知环境中的机器人遥操作．通过引入柔性系数实现机器人倾向于理想运动方向程度的调节,保证已知环境中遥操作的安全性和操作性能．利用基于颜色识别的视觉方法对环境中的障碍物大小和位置进行识别,从而实现对柔性虚拟夹具的柔性系数自动选择,扩展该方法应用于未知环境中的遥操作,保证未知环境遥操作的安全性和操作性能．在未知环境中进行了曲线跟踪避障实验,验证了该方法的有效性．

针对工业系统中普遍存在的积分时滞过程,提出了一种内模PID(比例-积分-微分)控制器设计及鲁棒整定方法．利用一阶环节逼近积分环节,改善了内模控制系统的稳态特性,在此基础上利用一阶泰勒表达式逼近过程模型中的时滞项,得出了内模PID控制器的设计方法,并根据最大灵敏度Ms指标,导出了对控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式,克服了常规方法中参数整定的盲目性．仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性．

针对新建楼宇空调系统做短期负荷预测工作时,缺少负荷预测所需的数据,难以实现空调系统优化节能的问题,提出一种基于相似日搜索的空调短期负荷预测方法——相似日搜索算法(SASD)．算法首先通过分析空调负荷特性,定义日特征向量,构造日特征矩阵,缩小相似日的搜索范围;然后基于温度、湿度和风力3种天气影响因子,计算相似日的体感温度值;接着根据模糊思想选择正确的最终相似日判定因子,搜索得到最终相似日集合;最后通过判定选择面积中心法作为预测方法,实现工作日的负荷精确预测．仿真结果和实际预测效果表明：SASD可以精确预测空调负荷值,且在不同地区及不同时期具有一定的通用性．

针对服务质量(QoS)要求严格的一类分布式应用,通过寻找近似最优的副本部署方式解决QoS感知的副本放置问题,使系统能够满足所有用户的QoS需求．在服务质量距离的基础上建立了一种基于图论的抽象副本放置模型,并提出一种集合覆盖预处理与向量运算相结合的快速启发式算法(CORePA)．该算法首先引入集合覆盖的思想,通过拓扑预处理消除冗余节点以降低问题规模;然后通过矩阵和向量表示简化处理过程,并充分考虑副本开销作为启发信息,利用向量操作降低算法开销．实验和分析表明：与现有方法相比, CORePA算法速度更快,在不同节点规模下可获得更好的副本策略,且具有稳定性和高效性的特点．

提出了针对数据水平分布的分布式数据集下的全局最大频繁项集更新挖掘算法(UDMFI)，用于解决当最小支持度阈值发生变化时全局最大频繁项集的更新挖掘问题．通过提出的带项目头表的频繁模式树(HFP-Tree)来存储数据,然后根据最小支持度阈值变小时,原最大频繁项集的集合中的元素一定是新最大频繁项集的集合中某些元素的子集的特性,以及最小支持度阈值变大时,原最大频繁项集中的一些最大频繁项集将可能不再是新最大频繁项集的集合中的最大频繁项集的特性,充分利用已挖掘的结果,从而减少挖掘过程中的费用．实验结果表明该算法具有较好的效率．

针对现有分簇算法大多没有考虑监控区域内事件发生频率和执行任务能耗的因素,导致无法适应无线传感器／执行器网络的特点,提出一种基于SA协作模型的分簇算法(CASA)．算法从全网的能耗和时延影响的角度,建立基于SA协作的能耗模型,综合考虑时延和连通度等约束条件,以网络能量优化为目标,构造非线性优化函数,利用KKT条件求解网络理想执行器节点个数和传感器节点传输半径等网络分簇所需参数,并在此基础上完成节点的部署和成簇．该算法通信开销较小,网络平均时延和能耗等仿真结果表明：相比典型算法,能够在满足一定连通度的前提下,优化网络部署,增强网络实时性和能量均衡性．

分析了多用户特征模式传输 (MET) 的结构并研究了一种低复杂度的调度算法,同时研究了一种自适应比例公平调度算法.在基站端采用多用户特征模式传输来消除用户间干扰,增加系统吞吐量,同时在保证用户传输速率的情况下使用比例公平调度和自适应比例公平调度算法提高系统的公平性,在同一时刻选择最优用户集进行传输．仿真与分析表明：多用户信道特征模式传输与自适应比例公平算法相结合不仅保证了系统速率,还提高了系统的公平性．

针对多径干扰下调制信号识别难的问题,提出了一种基于循环谱的调制信号识别方法.根据信号循环谱的性质,提取频率谱截面和循环谱截面的相关系数作为特征参数,并证明了该特征参数能够消除多径信道参数的影响,克服了利用循环谱或循环相关系数识别信号时受多径干扰影响大的缺点.仿真结果表明:在信噪比为0 dB的多径瑞利衰落信道下,2PSK，4QAM和ODFM信号的识别率达到90％以上,与基于循环谱的方法相比,该方法识别率有显著的提高,且具有更强的抗多径能力.

针对图像底层特征对感兴趣区域(ROI)提取的影响程度问题,提出了一种方向特征融合的ROI提取算法．利用眼动实验数据得到实际的ROI图和方向叠加图计算相似度,融合方向叠加图和Stentiford 视觉注意图,经反馈和权重调整后,得到不同图像类别的最佳权重和ROI图．根据该算法对图像ROI提取的结果,分析了平均反馈距离和图像位置等方向特征对提取ROI图的不同影响．实验结果表明：该算法的总体效果较好,特别是对于方向特征显著且物体较少的图像,能准确地提取图中ROI．

介绍了水玻璃旧砂湿法再生强碱性污水生物处理技术的研究结果．利用硅藻依赖污水中Na+和SiO32+而繁殖的特性,在强碱性污水中提供适宜的条件培养经过驯化的硅藻,使快速生长的硅藻大量消耗碱性污水中的Na+和SiO32+,使污水的碱性显著降低．生物处理的关键技术包括:硅藻藻种的选择(选用谷皮菱形藻);在高碱性水玻璃湿法再生污水中逐步驯化得到硅藻良种;提供适宜条件使耐碱硅藻大量繁殖以消耗污水中的Na+和SiO32+离子实现回收(回收效率影响因素包括环境温度和光照度、营养物的氮源类型和氮磷比等)．研究结果证明:所选用的谷皮菱形藻能将质量分数超过51.0％的Na+和质量分数超过24.0％的SiO32+从污水中提取出来,污水的pH值可由11.0降低到8.8．

采用紫外光(UV)降解饮用水中含氮消毒副产物(N-DBPs)二氯乙腈(DCAN)与三氯乙腈(TCAN),研究了初始浓度、pH值和辐照强度等对UV光降解2种N-DBPs的影响．结果表明：UV可降解DCAN与TCAN，其中去除TCAN效率较高,在UV辐照2 h,pH 7.70的常温条件下,质量浓度为100 μg•L-1的TCAN去除率可达98.5％以上;而对100 μg•L-1的DCAN,辐照6 h后的去除率为97.0％;UV降解DCAN的去除率与其初始浓度正相关,TCAN的初始浓度对UV降解最终去除率几乎没有影响;pH值对UV降解2种N-DBPs的影响较小,但随pH值的增高,2种物质的降解为水解与光解的协同作用;UV辐照强度的增加有利于DCAN与TCAN的去除;自来水中余氯的存在,一定程度上可能会促进DCAN与TCAN的降解速率．

考察了粉末炭-超滤工艺(PAC-UF)除污染效果,以及膜后出水氯和氯胺消毒对微生物再生长的控制与消毒副产物的生成情况,对水质安全性进行综合评价．结果表明:PAC-UF工艺能够高效截留水中胶体及致病微生物;对氨氮、高锰酸盐指数(CODMn)、254 nm处的紫外吸光度(UV254)和溶解性有机碳(DOC)的平均去除率分别为36.04％，44.28％，44.94％和30.65％;在不消毒情况下,膜后出水在24 h后均出现微生物再生长;氯胺对微生物持续抑制能力强于氯;所生成的THMs与HAAs分别比氯消毒降低63.42％和44.13％,并有效减少了溴代消毒副产物的生成量；PAC-UF工艺出水采用氯胺消毒可使水质的安全性均得到提高．

通过室内物理模型试验研究框架式抗滑桩的受力特性及变形规律．运用相似理论,充分考虑几何相似、材料特性相似、荷载相似、载荷施加和边界条件相似并建立了试验相似关系,设计了框架式抗滑桩试验模型和试验装置．通过模型试验观察框架式抗滑桩从受荷到破坏的全过程,根据监测数据的动态变化分析框架式抗滑桩内力分布规律、土压力分布规律以及桩顶位移特征．试验结果表明:当滑坡推力达到一定值时,整个框架式抗滑桩与桩间土体组成一个受空间协同交互作用的框架整体,具有很好的等效连拱支挡作用和较好的刚度及稳定性,能有效抑制滑体的下滑位移,抗滑效果显著．

在总结已有中空夹层钢管混凝土柱的特点的基础上,提出了八边形中空夹层钢管混凝土柱．为探讨此类轴压短柱和长柱的力学性能,首先通过理论分析得出试件承载力、典型破坏形态以及荷载-应变曲线;然后进行系统的试验研究,得到的试验结果与理论结果符合较好,通过对试验现象的分析得出各自的力学特点以及承载力的影响因素;最后运用该理论模型对承载力影响因素进行了尺寸拓展,并结合数值模拟数据,对影响因素进行了回归,提出了合理的八边形中空夹层钢管混凝土轴心受压柱承载力计算公式，计算值与理论分析结果、试件结果均能较好符合．

为了研究机场道面再生混凝土的抗冻性能及其机理,采用掺加优质粉煤灰和高效外加剂的“双掺”技术路线,进行机场道面再生混凝土配合比设计和抗冻性能研究.根据机场道面再生混凝土抗冻试验结果和试件破坏现象,探讨了再生混凝土抗冻性能评价指标.从含气量、孔结构和微观结构等方面,对机场道面再生混凝土的抗冻机理进行了分析,建议寒冷地区道面再生混凝土含气量为5％～6％,在再生混凝土中掺入优质矿物外掺料,提高机场道面再生混凝土的抗冻性能.结果表明：所配制的机场道面再生混凝土抗冻等级高达F250,抗冻性能优于普通道面混凝土,满足道面设计规范要求.