针对数控机床分布式监控系统,基于层次化、模块化的监控系统软件结构,设计了一种满足分布式结构的数控机床监控系统通信接口,有利于监控系统软件扩展与兼容性;同时,采用数据命令、变量ID与变量参数库组成数据表的方式,设计了一种数据传输与解析方式,实现了监控系统端与数控机床端应用层的数据快速定位、传输与解析.将所设计通信接口应用于华中DNC-11的数控机床监控系统中,通过监控数据快速、稳定、可靠的传输,实现了数控机床运行状态的监控,验证了本文设计的有效性.

针对基于配分函数的多重分形分析不利于局部标度特性突显的问题,把多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)方法引入到振动诊断领域,提出对振动信号进行多重分形谱参数(|B|,α0,Δα和Δf)故障特征分析,并将α0用于故障诊断．首先分析了振动信号的多重分形特性；然后提取振动信号的4种多重分形谱参数特征,并进行了比较；最后用支持向量机算法实现振动故障诊断．研究表明:去除趋势后,振动信号的波动呈现显著多重分形特征,正常状态振动信号的α0明显大于故障状态,而振动信号的|B|,Δα和Δf特征变化规律则不明显;α0作为故障特征量,能有效地区分正常状态与故障状态,有效实现了振动故障诊断．

原有的对称型多泵多速马达原理的基础上,提出了一种新型结构的非对称型多泵多速马达,以内2外3泵马达系统为例,对非对称型多泵多速马达系统中多泵的多级流量输出以及多速马达的多级转矩输出进行了归纳和总结,得到了非对称型多泵多速马达系统中马达的多级转速和转矩的理论公式,该理论公式同样适用于对称型多泵多速马达系统．对非对称型多泵和非对称型多速马达之间的连接方式进行了详细的分析,结果表明：非对称型多泵(多速马达)可实现多级恒流量(多级恒转速恒转矩)输出,为新型多泵多速马达系统的应用奠定了理论基础．

采用网格分析法,对车身覆盖件冲压制造过程中产生的成形缺陷进行分析．通过对缺陷区域的定量网格分析,计算得出该区域的材料变形行为．同时结合材料性能,将测量区域应变分布与材料成形极限曲线和相应的安全成形曲线相比较,分析与探讨了冲压缺陷产生原因及改进措施．结果表明:网格分析方法可直接反映测量区域变形行为,是进行大型覆盖件冲压成形分析和改进成形缺陷的有效方法．

为了揭示不同湍流模型对弯管内部流动模拟的影响因素,在90°弯管PIV(粒子成像测速仪)试验研究的基础之上,采用6种湍流模式模拟了方形截面90°弯管内的三维湍流流动,与试验数据进行了比较,并根据试验与数值计算的比较结果,选择较优的湍流模型模拟了半径r=164 mm的速度分布曲线以及各个截面内的流动情况．结果表明:LES(大涡模拟)模型的计算结果在流体运动的整个过程中与试验值符合较好;其他湍流模型模拟弯管直线段时,计算误差较小,而一旦流体进入弯曲段后,计算值与试验值存在一定差异．相对于RNG(重正化群)k-ε(湍动能-耗散率)湍流模型,LES模型计算半径r=164 mm上速度分布与试验值更为接近．此外,LES模型能够较好地模拟出弯管各个断面上的二次流动情况．

为了在球形容器内紧密装填n个等球,设计了序列对称换位策略,将其与拟物算法结合得到一个有效的启发式算法.序列对称换位策略每次从一个局部最优布局出发,通过对称换位此局部最优布局的不同真子集得到n(n-1)／2个不同的新布局,并用拟物算法检查这些新布局.此启发式算法只须检查O(n2)个布局,即可找到一个紧凑的可行布局.所找到的最好结果显著改进了目前best known记录,并证否了半径为5的球形容器至多只能装填67个半径为1的等球的猜想.

针对支持电压频率岛(VFIs)的片上网络(NoC)功耗优化问题,定义了性能约束的功耗感知NoC映射问题,并提出一种基于遗传、蚂蚁算法融合的优化方法．通过在映射过程中同时考虑计算功耗、VFIs开销功耗及通信功耗,提高了算法的优化能力,降低了系统的总体功耗;通过将遗传算法与蚂蚁算法融合,利用遗传算法的快速搜索能力、蚂蚁算法精确优化能力,使优化算法兼顾了收敛速度和优化效果．实验结果表明:本算法在满足NoC性能要求的前提下,可显著降低VFIs NoC的功耗;具有收敛速度快,优化精度好的特点,适用于求解大规模NoC映射问题．

提出了用于设计模糊支持向量机(FSVM)的统计型模糊权重函数,该函数基于模式分类思想为每个训练数据建立一个分类面,数据的模糊权重根据分类面对2类数据的识别率来计算．靠近分类间隔的疑似噪声／离群点将获得相对较小的模糊权值,其作用受到抑制;而远离间隔区域的数据不容易受到盲目抑制．该方法能够有效识别噪声／离群点,降低它们对分类器的影响．实验验证了所提方法的合理性和有效性．统计型模糊权重函数对于含噪情况未知的训练数据尤其显得重要,因为数据含噪情况可以籍由函数分类功能得到恰当的估计．

针对传统KNN算法忽略样本分布对分类的影响,易受到孤立样本、噪音等干扰,时间代价大等问题,提出了一种改进的近邻分类算法．该算法首先采用类维样本存储,打破了样本的整体性,转换了训练样本存储模式；其次按类维度寻求未知样本的类维近邻域,计算类维相似度进而得到未知样本的类别相似度；最后以最大类别相似度标识未知样本．该算法提高了分类效率,降低了独立样本对样本分类的影响．同时可处理连续型和标识型样本分类,并可适应各类样本分布情况,扩大了算法的应用范围．实验结果表明,该算法较传统的近邻算法与邻域分类算法在分类精度与分类时间上有了较大提升．

建立了一种基于微粒群优化的贝叶斯网络结构学习方法,将贝叶斯网络的结构学习过程转化为对应邻接矩阵的评分寻优问题;将网络节点顺序和节点间因果关系的确定内化于评分寻优过程,避免了算法需要节点有序或事前排序的限制．建立了完整的0-1矩阵微粒群优化计算法则,在网络寻优过程中仅通过改变有向边的方向去除网络中出现的环路,以保证搜索过程中网络结构的完整性．通过ASIA网和CarStart网的数据实验证明了算法的有效性．

为有效利用决定空间中的信息、提高收敛速度与准确度,提出了基于决策空间划分模型的多目标进化算法.该算法将决策空间划分成多个子决策空间并在每个子决策空间内映射出一个超球体,运用某一多目标进化算法完成超球体内个体的1轮次进化,基于粒子群优化算法的粒子移动机制实现超球体间的信息共享、引导超球体质心向最优解集方向移动.对8个测试问题的实验结果表明：基于决策空间划分模型的多目标进化算法在收敛精度和收敛稳定性方面比FastPGA,MOCell,NSGA-Ⅱ和SPEA2算法表现出更好的性能.

建立了基于虚拟现实的机器人宇航员遥操作系统,使用运动跟踪器实现了手臂的直观准确的遥操作控制．针对机器人宇航员与人体结构存在一定差异的问题,对传统手臂遥操作的笛卡尔空间运动映射方法存在映射精度和手臂构型的差异进行了分析．在此基础上,提出了一种优化运动映射方法,该方法利用增量控制保证机械臂末端的映射精度,利用工作空间匹配保证手臂构型的一致性,从而实现了操作者直观准确地对机器人宇航员的遥操作．手臂构型和运动跟踪的仿真结果验证了该优化运动映射方法的有效性．

提出了一种基于运动相似性的仿人机器人上阶梯行走设计方法．定义了人体与仿人机器人运动相似度,分析了时空协调特点及控制方法,从人体运动图像捕获与处理、相似性运动控制和约束与优化控制等方面提出了仿人机器人相似性动作规划系统;以仿人机器人相似性上阶梯行走为例,通过双腿支撑相与单腿支撑相划分了关键姿势与基本子相;同时,为解决固定的相似性运动轨迹难以满足可变环境的问题,根据实际阶梯参数设置了仿人机器人运动学约束、关节运动角度幅度约束以及零力矩点约束．实验结果表明该方法可以有效地实现仿人机器人相似性上阶梯行走．

针对舰载机传递对准特点,直接利用主惯导的导航信息进行一次装订,引入了大失准角对准问题．为了解决舰载机传递对准问题,提出利用子惯导自主对准进行一次装订减小子惯导中间坐标系与主惯导间的失准角．分析Wahba问题提出统计意义的Quaternion(四元数)对准方法替换传统的Triad(双矢定姿)对准方法,提高了多信息冗余度和对准精度．基于分级修正思想,提出二次传递对准方法,第一次传递基于非线性模型和自适应渐消扩展卡尔曼滤波,并给出简化的渐消因子计算方法；第二次传递对准基于线性误差模型,采用速度+航向匹配,在补偿失准角的基础上,估计陀螺漂移．仿真结果表明二次传递方法能够满足舰载机传递对准需求．

针对单传感器在多机动目标跟踪系统中不能很好地处理目标数目变化与突发机动的问题,提出了多传感器多机动目标跟踪的概率假设密度滤波算法．以CPHD滤波算法为理论基础,同时递推概率假设密度(PHD)函数和基数分布,避免了多目标多传感器的数据关联问题．结合自适应当前统计模型,选择3个雷达作为跟踪目标的传感器,相比于单传感器降低了信息的模糊度,提高了可信度．仿真结果比较表明了多传感器CPHD滤波算法在多目标跟踪方面的性能优势．

针对有限采样数据样本中含有期望信号时自适应波束形成器性能下降的问题,提出了一种不需要任何参数设定的稳健自适应波束形成算法．该算法利用收缩方法得到一个增强的协方差矩阵估计值,替代传统的采样协方差矩阵,提高了算法的性能．为了克服信号导向矢量存在误差时对波束形成器性能的影响,对算法进行进一步的扩充,使其既能改善小快拍时协方差矩阵的估计值又能克服期望信号导向矢量的失配．仿真结果表明：该方法不仅能够改善小快拍情况下波束形成器的性能,而且还能克服期望信号导向矢量失配带来的不利影响．

将可以估计系统参数、噪声统计特性和修正滤波增益的自适应估计方法引入到CDKF算法中,并将其应用到SINS大方位失准角初始对准中,实现SINS大方位失准角初始对准,解决了噪声特性不准确的非线性问题,避免了线性化误差对滤波精度的影响,克服了噪声统计特性不准确的局限性,进一步提高了导航精度．采用自适应中心差分卡尔曼滤波(ACDKF)进行初始对准,提高了CDKF算法的收敛性和系统的稳定性．仿真结果表明:ACDKF能够克服噪声统计模型不准确对滤波结果的影响, 对失准角的估计精度优于CDKF,进一步提高了系统的精度和可靠性．

采用有限元离散,对应力波作用下直杆塑性动力屈曲问题进行研究,提出了一种求解方法．由直杆动力分叉屈曲的特征方程可知,屈曲模态中放大最快的模态同时满足了双特征参数法所得到的屈曲控制方程和波前约束条件,因而其对应的应力波传播长度即为临界屈曲长度．据此,建立了直杆塑性动力屈曲求解的数值方法,计算表明本文方法所得结果与文献数据符合较好,该方法可以推广到任意形式动载荷作用下考虑应力波效应直杆的屈曲研究中去．

为研究球头弹丸低速冲击下薄板塑性大变形的现象,结合弹道冲击试验,对球头弹丸低速冲击下薄板的变形模式进行了分析．在此基础上,根据球头弹丸低速冲击下薄板的变形特点,基于刚塑性假定,采用动力学方法结合应力波传播理论提出了确定靶板隆起变形区大小的计算方法,通过将球头弹丸低速冲击薄板的过程分为隆起变形和碟形变形2个阶段,利用能量守恒原理建立了球头弹丸低速冲击下薄板塑性大变形的理论计算模型,并与本文及相关文献试验结果进行了比较．结果表明：理论计算得到的隆起变形区大小以及靶板最大变形挠度均与试验结果符合较好,工程上可利用所建立的理论计算模型对球头弹丸低速冲击下薄板的塑性大变形进行合理的预测．

基于CFD技术,采用RNGk-ε湍流模型及混合网格技术,数值模拟了某潜器孤立艇体、孤立螺旋桨、艇体吊舱模型、艇桨模型以及艇桨吊舱模型的水动力性能．分析了艇体、螺旋桨以及吊舱之间的相互干扰．计算结果显示:吊舱对艇体阻力和螺旋桨推力干扰较小;直航时,由于吊舱的存在,艇体吊舱模型产生了纵倾力矩以及升力,艇体阻力略有减小;艇桨干扰对艇体表面压力分布影响较大,以1.5 m／s匀速航行时,由于螺旋桨的存在,艇桨模型中艇体总阻力增加18.03％,艇桨吊舱模型中潜器(艇体和吊舱)总阻力增加17.63％．

针对刚性桩加固软弱地基上路堤稳定性现有计算方法存在的不足,提出了考虑路堤桩间土绕桩滑动破坏模式．基于Tomio土拱效应理论和Bishop圆弧滑动法推导出了该破坏模式下路堤稳定性计算方法,并将该方法与传统复合抗剪强度法对路堤稳定性进行对比．结果表明：传统复合抗剪强度法不能反映桩间土绕桩滑动破坏机理,高估了软弱地基上路堤的稳定性;通过对不同桩体抗剪承载力工况下路堤稳定性分析得到桩体临界抗剪承载力,当桩体抗剪承载力大于临界值时应考虑桩间土绕桩滑动破坏模式对路堤稳定性的影响．

从竖向刚度和平顺性二方面入手,考虑徐变、钢筋锈蚀等不同因素对时变刚度的影响,建立桥梁静活载产生的弹性挠度变形模型和恒载产生的长期挠度变形模型．将弹性挠度值和长期挠度值分别作为对竖向刚度和平顺性评估的指标,应用贝叶斯推衍模型,以先验模型为基础,融合t0时刻的工程检测数据,对t0时刻上述指标进行更新推衍并与允许值对比;以更新后的先验模型为基础,通过分析其变化趋势及与允许值间的关系,实现对重载铁路桥梁服役性能随运营时间演变的评估和预测．通过在工程实测中的应用表明评估结果与实际情况符合较好．

为了准确地数值预报煤粉旋流火焰特征和主要烟气成分,比较扩展的涡耗散模型在多湍流模型下的预测性和影响,针对IFRF (国际火焰研究基地) 2.5 MW煤粉氧燃烧和空气燃烧实验,利用组分输运方程,结合7步改进的总包反应,对炉内煤粉氧燃烧进行数值计算,并与实验结果和空气燃烧基况对比.结果表明：氧扩散率、发射率和比热容等物性参数修正后,湿循环、氧预混二次流的煤粉氧燃烧扩散火焰温度场与空气燃烧总体一致,火焰稳定且为Ⅱ型火焰结构;EDC模型(涡耗散概念模型)对组分预测更为准确,尤在可实现k-ε模型下的缓慢反应CO生成和IRZ(中心内回流区)高温预测;而FRED模型(有限速率涡耗散模型)在多湍流模型下对炉内温度、组分、火焰结构预测亦较准确.

利用竹子为前躯体热解制得竹炭,以糠醛为吸附质,考察了不同吸附停留时间、糠醛初始质量浓度和吸附温度下竹炭的吸附特性,并用动边界模型积分方程描述其有限浴交换动力学行为,得到了竹炭吸附糠醛的动力学总方程．结果表明:竹炭吸附糠醛的速度控制步骤为颗粒扩散,糠醛初始质量浓度越高,颗粒扩散控制越明显;温度升高,颗粒扩散控制作用减弱;推算出吸附过程的表观反应级数为0.96,表观活化能为3.02 kJ•mol-1,说明该吸附过程主要为物理吸附;证实了热解炭的吸附行为与离子交换过程在动力学描述上具有一定的相似性与兼容性．

以低碳氮比城市污水为处理对象,在生产性试验规模上,研究不同硝化液回流比情况下水解-A/(缺氧-好氧)O工艺脱氮效果,并以相对小时去除量为评价量,讨论回流比对脱氮效果的影响．结果表明:水解-A/O工艺对COD,TN,NH4+-N,TP的平均去除率分别达到84.0％,64.2％,98.2％和73.2％,出水除TP和SS外,COD,TN以及NH4+-N都达到了GB1891—2002的一级A标准;在高硝化液回流比工况下,工艺运行效果更好;在硝化液回流比为200％的工况下,该工艺系统和水解池出水COD, NH4+-N,TN及TP比硝化液回流比为100％时分别低8.90,0.07,3.74,0.58 mg／L和25.40,6.22,4.09,1.46 mg／L．通过物料衡算,采用相对小时去除量的比值作为评价量,评价结果表明:在较高硝化液回流比条件下,水解池对污染物的去除能力增强,减轻了A／O生物池的去除负荷,进而增强了整个工艺对污染物的去除能力．

将掺铁TiO2纳米管(Fe -TiO2)作为催化剂参与光电催化反应,测定对TCs的去除率及系统中生成的•OH摩尔浓度,研究了掺铁对TiO2纳米管催化活性稳定性的影响,初步探讨了机理．结果表明：掺铁后TiO2纳米管的内径变小; TiO2和Fe-TiO2的XRD各特征衍射峰位置基本一致;Fe-TiO2的XPS谱图中出现Fe2p峰,说明纳米管中已掺入铁．掺入合适量的Fe3+(0.01 mol•L-1)可有效延缓催化剂的失活、提高其活性稳定性, TiO2只能在前7次使用中维持TCs去除率为65%～67％,Fe-TiO2则能够在前13次使用中将TCs去除率维持在75%～79％;而两者参与的反应中•OH摩尔浓度大幅下降分别在第8次和第14次出现．初步分析Fe3+在系统中起到了电子受体的作用,补偿了部分空穴,促使•OH的产生．

建立了以相对湿度和温度为驱动势的热湿耦合传递数学模型,并对模型准确性进行了验证．以松木板墙和砖墙为例,利用所建数学模型对其在不同热湿环境下进行计算分析,结果发现:在稳态条件下,松木板墙内表面温度比未考虑传湿情况最多低1.4 ℃,砖墙内表面温度比未考虑传湿情况最多低0.7 ℃;在周期性边界条件下且不考虑传湿时,松木板墙和砖墙内表面温度始终高于室内空气温度,考虑墙体传湿时,墙体在白天有部分时间段内表面温度低于室内空气温度,有利于室内热环境的改善;松木板适合在室内空气含湿量变化幅度较大的地区作墙体材料,而砖适合在干燥且室内空气含湿量变化幅度较小的地区作墙体材料．