针对大口径光学镜片支撑点底面周向均布的柔性支撑系统,采用随机分析方法分析其支撑点上支撑力的随机不均匀性 对镜片面形的影响规律．将柔性支撑系统的各点支撑力视为服从均匀分布的独立随机变量,随机产生多组支撑力数据, 利用有限元方法分别计算镜片在每组支撑力作用下的镜片变形,求解相应的泽尼克多项式系数,进而对镜片面形变化的 峰-谷值及泽尼克多项式系数进行概率密度估计和柯尔莫哥洛夫检验方法检验．实例分析结果表明:采用参数估计方法 ,镜片在随机支撑力作用下,面形峰-谷值较好地服从正态分布,泽尼克系数较好地服从正态分布;采用非参数估计方法, 核概率密度估计的结果可较好反映面形峰-谷值及泽尼克系数的分布特性．

以罗丹明6G作为实验材料,将非负矩阵因子分解(NMF)作为特征提取的方法用于具有时间分辨特性的光波导分光光谱的 分析；与传统的主成分分析(PCA)作对比分析,指出选用NMF作为特征提取方法的优点.结果表明与光波导分光光谱的分 析中传统的波长吸光度曲线或时间-吸光度曲线的分析方法相比较,将波长／时间-吸光度曲线融入色温图展示,无须 降采样显示,数据的完整性更强;采用PCA或NMF进行特征提取的方法能够得到动态、直观的结果,且该结果与传统方法 分析得到的结果具有一致性;与PCA相比,NMF的因子载荷和因子得分不与真实物理信息矛盾,因此更适合用于光波导分 光光谱的分析.

为了研究瑞利衰落信道下非正交选择放大转发协议和非正交选择译码转发协议的遍历容量,推导出这两种转发协议下 遍历容量界的闭式表达式,蒙特卡罗仿真得到了两种协议在不同备选中继个数时的遍历容量.仿真结果表明两种协议的 遍历容量随备选中继个数的增加而改善,当中继个数增加到一定值时,这种改善趋缓;相对而言,低信噪比时非正交选择 放大转发协议的遍历容量较大,高信噪比时非正交选择译码转发协议的遍历容量较大.

为了设计性能较好的伪随机生成器,基于修正版的Marotto定理提出了一种新的三维离散混沌系统．通过一个实数域到 整数域的变换设计了一个混沌伪随机数生成器(CPNG)，对CPNG产生的二进制码进行了相关性、互相关性测试和线性复 杂度分析．利用SP 800-22标准对CPNG产生的1 000个二进制码的随机性进行了检测,分析结果表明：设计的CPNG能产 生性能良好的伪随机数,且产生方法简单,比较适合用于信息安全领域．

提出了一种高阶分段非线性曲率校正带隙基准源,其特征在于在传统一阶带隙基准源上增加了两条支路电流.在低温段,曲率校正电路从一阶基准源输出支路抽取电流,降低其输出的正温度系数;在高温段,曲率校正电路向一阶基准源注入电流,对其负温度系数进行补偿.该带隙基准源采用Global Foundry 0.35 μm混合信号CMOS 工艺设计,芯片面积为0.14 mm2,电源电流为47 μA.仿真结果表明:提出的曲率校正带隙基准源在-40～125 ℃范围内 实现了四个温度系数的极值点,其温度系数为0.7×10-6℃-1.温度系数、2～4 V内的线性调整率和低频电源抑制测试 结果分别为7.8×10-6℃-1,0.8 mV·V-1和-69.5 dB.

提出一种应用于14 bit 100 MS/s流水线模数转换器(ADC)的数字后台校准算法.该算法利用伪随机信号(PN)随机改变 子ADC中比较器的阈值电压,间接注入宽度大幅度抖动信号测量ADC电路中由于电容失配和放大器有限增益造成的误差, 并在数字域内对这些误差进行补偿．该方法能有效减小因电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC性能 的影响,改善ADC的动态性能．该算法实现过程中无须增加采样电容和比较器数目,校准运算时无须复杂计算,实现简单 ,应用灵活．仿真结果表明:采用该技术校准后,流水线ADC的信号噪声失真比从63.3 dB提高到78.7 dB,无杂散动态范 围从65.5 dB提高到93.3 dB．

设计了一种用于分时长期演进(TD-LTE)系统基带信号处理的12 bit 40 MS/s无校准的流水线模数转换器(ADC).在采样 保持前端设计了一种改进的栅压自举开关,有效减少了电路的非线性失真,提高了开关的线性度.设计的ADC采用全2.5 bit／级架构,利用级电路缩减技术满足面积与功耗要求.芯片基于130 nm CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺流片验证 ,电源电压1.2 V.实测整个ADC,最大INL(积分非线性)和DNL(微分非线性)误差分别为1.48 LSB (最低有效位)和0.48 LSB.动态特性测试结果表明:在40 MS/s采样频率、-1 dBFS (满度相对电平)、4.3 MHz正弦输入下,设计的模数转换器 信噪失真比 (SNDR)达到63.55dB,无杂散动态范围 (SFDR)达到76.37 dB.整个ADC在40 MS/s全速工作时功耗48 mW,芯 片面积 (包含Pad)为 3.1 mm×1.4 mm.

针对近场强干扰源扰动导致近场自适应波束形成器的性能降低问题,提出了一种近场零陷展宽方法.在干扰源附近区域 布置多个近场虚拟干扰源,以此构造出一个新的阵列协方差矩阵替代原阵列协方差矩阵,结合自适应波束形成技术就可 以获得展宽的零陷.不同于远场零陷展宽方法,该方法须要预估干扰源的位置.仿真结果表明:在低快拍的条件下,该方 法可以提高对弱目标的检测能力,性能远好于近场MVDR(最小方差无畸变响应)算法,并且在存在干扰位置估计误差的情 况下,依然可以对弱目标定位,体现了该方法的鲁棒性.

为了提高在集群环境中进行大规模线性核外计算时的系统外存访问效率,在使用数据流中间件的编程模式中,提出了逆 向调度策略和基于数据感知的调度策略.逆向调度策略可以在迭代交替时通过逆转任务序列,减少系统对外存的访问次 数;基于数据感知的调度策略可以通过对当前节点内存中已有数据的实时感知,对任务序列进行动态调整,最大限度触 发满足数据条件的任务,降低系统的外存访问频率．通过典型的稀疏矩阵与矢量的乘法计算(SpMV)实验,与消息传递接 口(MPI)传统调度策略进行了对比,论证了逆向调度策略和基于数据感知的调度策略均可有效减少外存访问次数,基于 数据感知的调度策略使系统运行速度得到了最大值约为2倍的提升．

对OpenFlow网络控制平面往返时延问题进行了分析,提出了一种时延评估方法．采用多到达单服务排队模型对控制平 面的排队时延特征进行描述,分析了其主要构成,并计算出控制器处于不同网络规模和负载下的排队时延．实验结果表 明：当网络中OpenFlow交换机数量增加和负载增大时,在不超过控制器处理能力的前提下,排队时延将逐渐增大,并在 控制平面时延中占到很大比例．该模型能够计算出不同输入参数下的排队时延,并对控制器的时延特征进行有效评估.

针对现有法向量估值算法都只能适用于某一类特定形状模型的问题,提出三维点云模糊分类的法向量估值算法,利用模 糊推理系统对模型的点云数据分类,根据点云在不同形状区域的分布情况和曲率变化给出模糊规则,将点云分成属于平 滑形状区域、薄片形状区域和尖锐形状区域三类，每类点云对应给出特定的法向量估值算法．由于任意模型形状分布 的差别,其点云数据经过模糊分类后调用相应的估值算法次数会有差别，因此采用牙齿模型点云数据验证了算法的可 行性,经过与三种典型算法比较可以看出本算法估算准确、简单可行．

针对经典的对照模式树挖掘方法仅能有效地挖掘低维度数据的强跳跃显露模式问题,提出了一种高维度的数据强跳跃 显露模式挖掘方法．首先,设计了一种动态对照模式树结构存储已拓展的模式及其关键信息;然后,构造了一个初始动 态对照模式树存储频繁项及其在正、负例上的二进制串;最后,开发了基于初始动态对照模式树的强跳跃显露模式挖掘 算法．在高维度的肿瘤基因表达数据集上进行实验，结果表明:与经典的对照模式树方法及其改进后的方法相比,所提 出的方法挖掘速度更快,有效处理的维度更高;在可接受的时间内,该方法能挖掘出一些对照模式树方法不能发现的重 要的强跳跃显露模式．

针对高速列车运行过程的模型不确定性问题,提出了高速列车的自适应子空间预测控制方法．首先,由列车观测数据集 得到高速列车初始子空间预报模型,并利用快速LQ分解方法实现列车观测数据集的在线滑动窗口更新,从而获得列车自 适应预报模型;然后,提出了融合当前时刻与过去时刻的加权误差信息的列车模型自适应切换策略,进而设计了高速列 车自适应子空间预测控制器；最后,进行了高速列车运行的数值仿真实验,结果表明提出的方法具有较好的列车跟踪性能．

为了获得高精度全张量磁梯度数据,提出了一种基于离散余弦变换的频域快速计算方法．针对常用的快速傅里叶变换 方法在磁场导数计算中存在边界效应的问题,提出移相π/2二维余弦变换时域微分定理,结合位场理论,推导了利用地 磁异常数据计算全张量磁梯度的统一公式,并给出算法实现过程．通过算例验证了余弦变换方法在数值、轮廓等关键 特征方面均与参考数据符合较好,数据中心区域平均误差在0.05 nT／m以下,同时在边界区域可减少傅里叶变换方法带 来的边界误差效应．

根据动力学有效模型原则,确定了丝杠轴和螺母的有限元单元类型和单元尺寸,其中丝杠轴的螺纹部分采用了质量矩阵 和刚度矩阵参数不同的特殊梁单元,以模拟由于螺纹造成的刚度损失．比较了丝杠轴有限元模型与用有限元软件自由 划分的丝杠轴模型的计算结果,证明了本研究所用有限元模型的精确性．通过子结构的离散说明了滚珠丝杠结合部的 简化处理方式,并通过频响函数法识别了结合部的动力学参数．比较螺母在不同位置处的模态试验结果与相应的模型 仿真结果,误差和不超过4％,证明了本模型的有效性．

测量系统采用位移传感器、测距传感器与工业相机相结合的方式对锻件进行测量,其中:用测距传感器确定锻件边缘， 用位移传感器读出锻件边缘位置，用工业相机提高锻件测量精度．系统通过引入开源计算机视觉库(OpenCV),使得锻 件图片处理的精度与速度得到有效提高,从而提高了锻件测量的精确性与效率．该系统只关注锻件边缘部分,使测量过 程更加简单,系统无须标定,使测量更加方便,并且系统测量精度可以达到±1 mm．

针对立式捏合机的桨叶设计参数选择问题,提出了桨叶截面设计参数选择的方法．根据立式捏合机混合过程,建立桨叶 捏合轮廓的数学模型,分析桨叶截面的影响因素.利用桨叶截面的数学模型,分别计算出不同转速比和捏合间隙参数下的桨叶截面轮廓,研究各参数对桨叶截面的影响.结果表明:存在合理的桨叶建模区域是设计桨叶的基础,而转速比和捏 合间隙决定了桨叶建模区域的形状和大小;桨叶捏合间隙影响桨叶的力学性能和混合性能,力学性能和混合性能随桨叶捏合间隙减小而提高,但对制造精度要求提高.在多种可行的桨叶捏合面设计方法中,多捏合面桨叶能够提高混合效率 并减少混合时间．

将15 kHz的高频振动叠加到厚度1.0 mm的5052铝板与1.2 mm厚AZ31镁板的冲裁过程,以研究不同振幅高频振动对轻合 金冲裁载荷以及剪切断面宏、微观形态的影响.实验发现:振动能够降低冲裁变形抗力,且降低幅度与振幅、冲裁间隙 等因素有关,其中振动对5052铝板冲裁断面质量以及冲裁力的影响较AZ31镁板明显;5052铝板冲裁间隙为0.05 mm时,叠 加振动后宏观断口的平均光亮带宽度增加,间隙为0.15 mm时,AZ31镁板的冲裁断面质量随着振幅增加反而下降;微观形 态上,5052铝板韧性断裂的韧窝数量随振幅增加而减少,AZ31镁板由于主要是脆性解理断裂,振动对其断裂面的影响相 对较小.

对堆焊高合金钢硬面合金进行碳氮合金化,研究了Nb，V和Ti等强碳氮化物形成元素的碳氮合金化行为,并考察了碳氮 合金化对硬面合金的抗高温耐磨损性能的影响．实验结果表明:碳氮合金化高合金钢硬面合金焊态下的基体组织主要 为马氏体和残余奥氏体,基体上还分布着较大尺寸的碳氮化物硬质相颗粒;氮合金化具有稳定奥氏体区的作用,增加残 余奥氏体含量提高了碳氮合金化高合金钢硬面合金的韧性;碳氮合金化高合金钢硬面合金在高温磨损环境下基体表面 会析出细小的弥散分布的碳氮化物硬质相颗粒,提高了合金的硬度和高温耐磨损性能．

为了研究矩形潮流能水轮机的性能,设计了矩形潮流能水轮机及其实验模型装置,构建了实验平台,选配了实验仪器和 设备,进行矩形潮流能水轮机模型的往复流及变安装摆角实验、密实度影响实验和不同流速下的功率输出实验．实验 结果表明:矩形水轮机具有良好的双向来流单向旋转特性,在来流速度大小恒定的情况下,正向来流和反向来流具有相 同的能量捕获能力;当安装摆角ψ=±15°时,水轮机的能量捕获能力优于ψ=±5°时的;不同速比区间内,随密实度增 加,水轮机的获能能力也相应增加;流速增加,输出功率峰值增大,峰值点右移．

为了解决有限元拓扑优化的数值不稳定性问题,以紧支径向基函数作为Shepard插值函数的权函数,建立了紧支Shepard 近似函数,用近似函数替代原有离散的密度场量和敏度场量,构造了光滑的密度场和敏度场,提出了用于拓扑优化的密 度近似法和敏度近似法.数值算例表明:密度近似法和敏度近似法能有效解决棋盘格和网格依赖性等数值不稳定性问题 ,随着网格密度的增加,密度近似法得到的拓扑图形的灰度单元成正比增加,但敏度近似法能有效地抑制灰度单元.

通过风洞试验对变截面正八边形棱柱的风载特性进行研究,试验测得了Re数在3.0×106～8.9×106范围内柱体的表面 平均压力及其气动力,总结了平均压力系数沿柱体轴向和周向的分布规律,以及St数随Re数和风向角的变化规律.研究 结果表明:平均压力系数沿柱体周向分布变化较大,当柱体侧壁倾角超过一定值时平均压力系数沿轴向呈非均匀分布, 且风向角的变化对平均压力系数的周向分布影响较大,不同风向角St数随Re数的增加趋于稳定值.

针对高速滑行艇水动力求解非常困难的问题,通过引入高速、细长体条件,将滑行艇静水中滑行时复杂的三维流固相互 作用问题简化成二维剖面入水问题．提出一种计及流动分离的扩展MLM (改进的Logvinovich 模型)计算模型,可快速 、准确地求解二维剖面入水力,并将其结合二维半理论应用于滑行艇水动升力的求解、静水滑行姿态的预报及海豚运 动临界条件的计算．计算结果与试验值及其他数值方法结果比较一致,表明基于扩展MLM砰击模型求解滑行艇水动力的 方法是有效的．

为了定量研究桨叶变形对螺旋桨水动力性能的影响,运用已建立的船舶螺旋桨双向流固耦合稳态求解算法,计算了柔性 易变形螺旋桨不同进速下的变形,对比了变形前后螺旋桨的敞水性能曲线．明确了桨叶变形对敞水性能的影响机理,提 出桨叶预变形技术以解决柔性易变形桨叶变形引起的螺旋桨性能改变．研究结果表明：初始几何无侧斜无纵倾的螺旋 桨变形后的推力和扭矩变大,有侧斜或有纵倾的推力和扭矩变小;同时随着侧斜或纵倾的逐步增大,桨叶变形越大,螺旋 桨的敞水性能改变愈明显,则采用预变形改进螺旋桨水动力性能的效果也愈明显;初始几何无侧斜无纵倾的螺旋桨进行 预变形设计达不到预期效果．

为提高定容燃烧弹的适应性,增强其功能扩展潜力,采用模块化设计思想,研制出可满足预混燃烧、喷雾蒸发与燃烧等 多种类型研究需求的可视化定容燃烧弹．为模拟内燃机缸内高温高压和氧体积分数可调的喷雾燃烧环境,采用乙炔+氧气预混合燃烧加热法，试验结果表明:该方法可方便快速地模拟出氧体积分数为0%～21％、环境压力为0.04～10.00 MPa和环境温度为300～1 300 K的喷雾燃烧环境;结合高速数字纹影法光学诊断系统,实现了对喷雾雾化过程、油气蒸 发混合过程和喷雾着火燃烧过程的高速观测与记录;该试验平台为深入研究内燃机喷雾蒸发与燃烧过程提供了必要条件．

利用定容燃烧弹装置和高速纹影摄像系统开展了不同初始温度、初始压力和当量比下乙醇与空气预混的层流燃烧速度 的试验研究,并通过线性回归给出了层流燃烧速度的表达式.结果表明:混合气的无拉伸层流火焰燃烧速度随当量比的 增加先增加后降低,并在当量比为1.1附近取得最大值;火焰燃烧速度随初始压力的增加而降低,随初始温度的增加而增 加.拟合公式和试验数据呈现较好的一致性,可用于层流燃烧速度的近似计算.