针对影响数控印制电路板寿命的温度应力和线路设计因素,通过对印制电路板进行失效分析,探讨印制电路板寿命与温度和导线间距的关系,进而从失效机理角度推导出数控印制电路板综合应力作用下的加速寿命试验参数模型.基于统计检验方法,利用恒定双应力加速寿命试验数据,对威布尔分布下双应力加速寿命试验数据进行统计分析.试验结果表明:建立的加速寿命模型能较好地描述数控印制电路板寿命特征在双应力作用下的变化规律,为数控系统可靠性增长奠定基础.

提出了一种基于关键装配约束的分层分级方法,通过重新调整产品的工程材料清单 (EBOM),降低了一个复杂机械产品装配序列规划的难度.首先阐述了如何调整产品初始EBOM为装配材料清单(ABOM)的分层分级思想,通过分析关键装配约束代理的选择标准及表达形式,定义了共轴线约束和共平面约束两种分层分级法则,通过这些法则可以实现把那些满足特定共同特征的零部件归类为同一个特殊装配结构体节点;然后说明了产品分层分级算法的实现流程;最后通过一个实例应用测试了该方法的有效性及实用性.结果表明该方法可以很好地集成在虚拟装配系统中用于解决实际的装配问题.

为了研究润滑介质、转子和轴瓦之间的相互作用,探讨了一种用于超高速主轴的环槽阶梯滑动轴承系统对摩擦学性能的影响．分析了该轴承系统对受到不同形式外载荷时的瞬态响应特性,采用一种融合计算流体动力学和流固耦合的瞬态分析方法对该轴承系统完整模型进行数值分析,同时采用基于压力的相变条件研究润滑介质的空化现象．对一个润滑速度场可视化实验轴承系统和一个文献中的轴承系统进行分析,实验结果验证了该瞬态耦合分析方法的正确性,通过对环槽阶梯轴承系统从静止启动到稳定运转这一瞬态工作过程进行分析,获得了外载荷的形式和大小、转速及进水压力对轴承系统润滑特性和轴颈轨迹的影响规律．

针对目前金属切削过程的三维物理仿真精度低的问题,以Power Law模型为材料本构方程,提出一种将准静态压缩实验、霍普金森压杆实验和正交切削实验相结合,获取材料本构方程参数的方法.该方法利用正交切削实验消除压杆实验与实际切削过程的差异,使得所获取的材料本构方程参数能够准确地反映切削过程中的金属材料变形行为.应用该方法提取合金结构钢SCM440H的Power Law本构方程参数,将所获取的材料本构方程参数应用到该材料的端面铣削过程的三维有限元仿真,最后将铣削实验与仿真结果进行对比,表明了该本构方程的准确性,证明了所提出的材料本构方程参数获取方法的有效性.

为满足光刻机控制系统对超过20个处理器同步并行计算的需求,提出了一种多处理器同步控制系统架构．该架构采用一种分布式处理器的数据轮询调度机制,通过基于无握手传输协议的自定义数据总线,实现多块板卡处理器内数据高速低延时共享．为解决多处理器计算同步问题,系统采用时钟校准机制,使得挂接于总线的运动控制卡能够在每个伺服周期进行时钟校准,保证了系统的精密同步运行．在线重构设计实现了系统通过上位机对各个处理器间所需交互数据的灵活在线修改．测试结果表明:系统总线数据交互能力能够达到160 m／s,板卡间信号延时低于10 ns,能够满足光刻机控制系统的需求．

为了直观地得到压力脉动强度和位置特征,在求解非定常雷诺时均方程(URANS)数值计算的基础上,详细分析了单叶片离心泵内部压力脉动量的组成成分,并定义了考虑整个叶轮旋转周期内累积效应的压力脉动强度标准差算法来表征脉动源．通过与压力脉动测量结果的对比,验证了数值计算的可信性．对叶轮、蜗壳和前后泵腔流道内不同工况下的压力脉动强度和分布进行了对比分析,结果表明:不同运行流量对泵内周期性压力脉动的强度和位置有明显作用;总体上,流量越大,标准差脉动强度也相应越大;通过掌握压力脉动强度分布特性,能够为多工况运行的低压力脉动单叶片泵水力设计提供重要的理论依据．

针对医学超声图像定位分割中存在的不足,提出了一种三维肾脏超声自动定位算法(PHOS)．该算法基于图像区域增强和肾脏形状先验知识,采用图像金字塔、直方图均衡化、大津法和基于形状的先验搜索算法对超声图像进行分析处理,能快速自动地对超声图像中的肾脏定位,有效地为下一步的分割和三维建模提供了定位结果．为了验证算法的鲁棒性和有效性,实验数据选取了质量、目标位置和图像大小差别很大的30副三维肾脏部位的超声图像源,实验结果表明算法是快速、精确、有效的．

为滤除自然图像中的高斯白噪声并保持边缘、纹理信号,引入了Curvelet变换系数在方向间、尺度间和尺度内的相关性,提出了一种基于Curvelet系数相关性的多方向差和多尺度积图像去噪方法．首先根据图像纹理在Curvelet变换各尺度各子带上的方向信息,构造在方向倍增相邻尺度上的方向差,捕获方向间相关性,然后利用尺度间系数的多尺度积体现尺度间相关性,同时对各子带内系数采用局部聚集性反映尺度内相关性,最后综合这些相关性在图像真实信号和噪声上的不同表现来区分信号和噪声．实验结果表明:该方法具有更优的边缘保持和视觉平滑效果,与Curvelet阈值收缩方法相比,不但峰值信噪比有所提高,而且也较好地抑制了划痕现象．

提出一种区域合并和图割技术相结合的非监督彩色图像分割算法,以解决单独使用图割和基于超像素合并分割图像所产生的问题．首先,使用多尺度四元数Gabor滤波提取图像的纹理特征;然后以能量最小化为准则,对粗尺度下图像所生成的超像素进行合并,并使用α-expansion对合并结果进行优化;而后,把结果映射到原始尺度,再次使用α-expansion对其进行优化;最后,去除结果中的弱边界．实验结果表明该算法有效提高了分割质量．

为了提高宽带认知无线电的吞吐量,提出了能量检测时间和子信道传输功率的联合分配．针对认知无线电的传输帧结构,联合分配被建立成关于时间和功率的多变量优化问题,即在保证各子信道的虚警概率、检测概率及总功率满足需求的基础上,最大化认知无线电的吞吐量．通过采用二分搜索算法和交替方向优化算法,获得了优化问题的最优解．联合分配属于凸优化问题,因此存在特定的时间和功率,最大化认知无线电的吞吐量．实验结果表明:在瑞利衰落信道下,相比感知——吞吐量折中方案,联合分配能够提高认知无线电的吞吐量．

研究了路网中空间关键字连续K近邻查询问题(CkSKQ),提出了包含一棵PMR-quad树和三个内存表的数据结构以存储和索引路网结构信息、对象的位置和关键字信息．空间关键字查询综合了查询点和待查询对象间的路网距离和关键字相似程度两个因素,提出了可调节的综合距离值计算公式,以满足各种具体应用对关键字相似度和路网距离不同的侧重程度．为了实现查询的连续处理,通过监控有关候选对象的综合距离值的变化来对查询结果进行修正,以保证查询结果的持续有效性．实验验证表明所提出算法的性能明显优于对照算法．

分析了地形轮廓匹配(TERCOM)和概率数据关联滤波器(PDAF)方法在重力匹配过程中,因惯性导航系统积累误差引起的航位漂移对匹配精度的影响,提出了分段航迹序列重力匹配方法.该方法利用惯导短时航位漂移小的特点,由重力采样点将惯导航迹分成多段,并根据重力量测信息确定各采样点对应的重力图上的等值点,通过限定航迹搜索范围、航迹段惩罚值和最短路径方法得到匹配航迹,从而降低航位漂移对匹配结果的影响.利用该方法对某惯导系统海上实验数据进行仿真匹配,结果表明:相比TERCOM及PDAF方法,该方法匹配精度较高且计算复杂度较小.

提出一种改进的粒子群算法,在粒子进化过程中将种群中粒子两个为一对,分成若干对．每次进化之后对每对粒子中的两个粒子进行比较,代价函数小的粒子作为较优粒子正常进化,代价函数大的粒子作为次优粒子,进化时速度变量按一定概率进行变异．通过测试函数对改进粒子群算法性能的验证表明改进粒子群算法具有较好的搜索精度、稳定性及搜索速度．将改进粒子群算法用于无人水下航行器(UUV)三维航迹规划中,仿真结果表明:利用粒子群算法寻找航迹规划代价函数最小点,得到下一规划点,从而实现航迹规划,取得了较好的效果．

通过基于Kane方法的动力学建模软件Dynamics Workbench建立了带有膝关节的被动双足步行机器人的动力学模型,在此基础上给出了数值方法估算连续动力学系统的李雅普诺夫指数谱的方法及其计算机仿真过程,并通过系统的相轨线分析了结构参数对动力学特性的影响．研究结果表明:该方法简单且易于对系统的动力学特性进行建模及仿真分析,为带有膝关节的被动机器人参数设计及稳定性分析奠定了基础．

针对多波束系统不能分辨波束宽度内目标方位的问题,提出了基于分裂波束和互功率谱方位估计方法的波束宽度内多目标判别方法．通过对目标声学亮点结构及多目标方位特征进行研究,分析了单目标和多目标回波信号之间的差异特征;采用对目标回波信号进行时域分割的方法,通过分析回波信号不同子帧间目标相位的变化规律,提出波束宽度内多目标的判别准则;在一定信噪比条件下,采用五个亮点的目标回波信号模型对所提方法进行了仿真验证．仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性．

为实现受扰线性系统在混沌化过程中能有效跟踪混沌驱动系统,建立了跟踪误差系统．应用李雅普诺夫稳定性理论设计了控制器,使跟踪误差系统具备稳定的动力学特性,导出了该类系统混沌化的条件;对二阶连续受扰线性系统输出跟踪Duffing混沌系统,以及对四阶受扰线性系统输出跟踪Jerk混沌系统，进行了仿真研究．结果表明:当两系统满足跟踪混沌反控制的约束条件时,输出误差随时间演化趋向零,实现了受扰系统的混沌化,能为异结构混沌同步设计提供参考．

针对粒子滤波粒子退化和样本贫乏的缺点,将类电磁机制优化思想引入粒子滤波重采样,提出了一种基于类电磁机制优化的粒子滤波算法．该算法模拟电磁场中带电粒子之间的吸引排斥机制,把采样粒子看成带一定电荷量的粒子,通过类电磁吸引力驱动粒子集朝高似然区域移动,使之较快分布在真实值附近,解决了粒子退化问题．同时通过类电磁排斥力驱使粒子在移动过程中保持一定距离,从而保证了多样性．仿真结果表明了该算法的有效性,并且具有较高的估计精度和鲁棒性．

以并联混合动力汽车为研究对象,对驱动模式切换过程中发动机和电机的扭矩协调控制问题进行研究．采用Matlab／Simulink建立混合动力汽车动力系统动态模型和控制策略．在模式切换过程中采用输入冗余系统的无扰动切换控制算法协调控制发动机和电机转矩,建立了输入冗余系统动态分配控制器并匹配了控制器参数．计算机仿真结果表明:输入冗余系统的无扰动切换控制算法能够显著降低模式切换过程中整车的冲击度,提高了混合动力汽车驾驶舒适性．

研制了一套连续体搜救机器人,整个机器人由两个关节段组成,每段可实现两个弯曲自由度,通过六根驱动线的协调控制来改变整个机器人的运动姿态．采用旋量理论和指数积方法建立此机器人的运动学模型,完成了正运动学及雅可比矩阵的求解,并且基于旋量理论采用Paden- Kahan子问题完成了逆运动学的求解．在Matlab中对其运动学算法进行了仿真分析,验证了运动学算法的正确性,结果表明旋量法可有效描述连续体搜救机器人的弯曲运动．

输电网规划中不同的网架结构导致系统潮流分布不同,电网负载率分布过度不均,将使系统进入自组织临界状态,给电网安全运行带来隐患.提出了一种评估电网负载均衡度的指标——网络潮流熵,用以定量表征电网中线路负载率分布情况,将其引入电网规划优化过程中,构建考虑电网负载均衡度的输电网规划模型.该模型在最小化电网投资和运行网损的同时,兼顾网络负载均衡度,从输电网运行安全性角度增强未来电网对发电、负荷变化的适应性,减小未来系统发生大停电事故的概率.算例分析表明:本模型能有效地筛选出经济、可靠、安全的电网规划方案.

为了快速方便地估算裂纹尖端的塑性区尺寸,以承受双向均匀拉伸的含有中心穿透裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移确定硬化材料裂尖塑性区尺寸的简便方法．该方法以理想弹塑性材料提出的裂纹最大张口位移与裂尖塑性区尺寸间的函数关系为基础,考虑了材料硬化特性的影响,提出了仅与应变硬化指数相关的修正系数表达式,建立了不同外加载荷作用下基于裂纹最大张口位移确定硬化材料裂尖塑性区尺寸的简便方法,并分析了不同裂纹长度和不同屈服极限条件下方法的适用性．研究结果表明:该方法能够消除裂纹长度、屈服极限和外加载荷等参数的影响,适用于任意材料的有限平板模型．

采用计算流体力学(CFD)方法对拖式吊舱推进器的水动力性能问题进行研究．采用多参考系模型计算了相互干扰平均效果,得到不同进速系数下普通吊舱推进器的推力系数、转矩系数、敞水效率及侧向力,并绘制敞水性能曲线．提出了装有推力鳍的吊舱推进器,对不同安装角(0°,±2°,±4°)下的吊舱推进器进行水动力性能计算,并与普通吊舱推进器进行比较,同时分析推进器系统在不同安装角下的推力变化．通过观察吊舱推进器支架与舱体表面的压力云图以及推力鳍前的诱导速度变化,分析推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响．计算结果表明:增加推力鳍后吊舱推进器的水动力性能得到改进,适当改变鳍的安装角能够使改进效果更明显,同时推进器的侧向受力也得到优化,增加了船舶的航向稳定性．

研究了船舶波浪载荷长短期极值预报的数值计算方法,在短期值加权组合的基础上采用威布尔拟合方法描述波浪载荷的长期分布,并寻求较为快速的数值求根方法来提高效率．分析了影响波浪载荷长短期预报的主要因子,如海况、波浪谱、浪向角间隔等．基于波浪载荷的三维直接计算法,对一系列散货船、油船进行了波浪弯矩的长短期预报并得到了一些实用性规律,验证预报方法准确性,同时统计回归得到了考虑浪向和重现期的长期值经验公式．结果表明:利用威布尔分布可以有效拟合波浪弯矩的长期分布,长期值规律的研究可以作为规范公式制定的参考．

针对传统工艺难以有效去除水中抗生素的问题,采用一种高级氧化技术去除水中典型药物卡马西平(CBZ)．考察了过硫酸盐浓度、卡马西平初始浓度、pH值、碳酸根离子和氯离子对卡马西平降解效果的影响．结果表明:紫外光(UV)会催化过硫酸盐(PS)产生硫酸自由基(SO4.-)降解水中卡马西平;卡马西平降解过程符合准一级动力学模型;较高的过硫酸盐浓度和较低的卡马西平初始浓度均可以提高卡马西平的降解速率;酸性条件下,紫外激活过硫酸盐降解卡马西平速率较快;碳酸根离子和氯离子的存在均会降低反应速率,溶液中两种阴离子对反应的抑制作用大小关系为CO332->Cl-．

针对水中微量阿特拉津的去除问题,采用反相悬浮聚合法制备了胺化磁性壳聚糖微粒(MCP-A),研究了其对微量阿特拉津的去除效能和吸附机理.研究结果表明:MCP-A呈球形,粒径120 μm,氨基浓度5.33 mmol／g,比饱和磁化强度9.15 emu／g,易于磁分离;MCP-A吸附阿特拉津60 min达到平衡,当阿特拉津初始质量浓度为50.4,100.5和200.2 μg／L时,吸附容量分别7.7,14.0和27.2 μg／g;pH值和水温对吸附效能影响较大,较高的pH值和水温有利于MCP-A吸附阿特津;Langmuir,Freundlich和Sips等温式均能较好地拟合吸附等温线;MCP-A吸附阿特拉津属于吸热的物理吸附过程,吸附作用通过MCPA的氨基与阿特拉津分子间形成氢键实现.

研究了氯(NaClO)和二氧化氯(ClO2)单独使用及联用对AOB的灭活效果,采用Berenbaum公式分析了NaClO和ClO2联用对AOB的灭活作用性质影响,考察了消毒剂衰减及副产物三卤甲烷和亚氯酸盐的生成情况.结果表明:在开始的15 min内,AOB的灭活率与Ct值存在良好的相关性, 灭活AOB 4.98-lg所需NaClO的Ct值为10～15 mg•min／L,ClO2的Ct值为2～4 mg•min／L,与NaClO相比,ClO2灭活AOB具有药剂投量少、灭活快速的优点.与单独消毒相比,NaCO和ClO2联用对AOB具有协同灭活作用,能明显提高AOB的灭活效果,且能有效延缓消毒剂的衰减,降低消毒副产物生成量,NaClO和ClO2联用技术可作为输配水管道硝化作用调控的有效方法.