在电流环的数学模型基础上,分析了电流环带宽与电流环路延时的关系,比较了几种典型电流环时序下产生的延时,对电流采样和PWM占空比更新时序进行了改进,并在FPGA中得到了具体的验证和实现．实验结果表明:这种改进的电流环时序克服了原有电流环时序的问题,能在不改变功率器件开关频率和不损失输出电压能力的基础上减小电流环路延时,从而提高电流环带宽,改善电流环和速度环的控制性能．

以丹江口水库为研究对象,构建多目标调度图优化模型来模拟指导水库调度运行;选择基准年1961～2000年实测旬径流系列进行模拟调度．结果表明:多目标优化调度方式与常规调度方式相比,在不增加防洪风险的前提下,生态供水保证率、多年平均生态供水量和多年平均发电量均得到了提高,且对下游供水量、南水北调工程调水量影响不大,三个生态需水方案的保证率均达到97％以上,多年平均生态供水量和发电量分别增加4.14×108 m3和0.81×108 kW•h,增幅分别达3.21％和2.13％．将GCM模式的输出作为分布式VIC水文模型输入,预测了未来90 a三个时期汉江流域的径流变化,并验证多目标优化调度图能很好地适应未来气候情景的变化．

针对某拟建内陆核电站,选择二维数值模型,运用Fluent软件模拟了受纳水体的流场及假想事故情况下放射性液态流出物的稀释扩散情况．模拟结果显示:模拟的流场基本能够反映受纳水域实际情况,短半衰期核素131I比长半衰期核素137Cs浓度下降更快,且两者都有向上游以及泄漏点下游各支流有限扩散的趋势,流速相对较小或者存在涡流的库汊和库湾容易造成核素的长期滞留,假想事故下的污染物影响会持续50 d以上.

建立包括引水系统、调压井、水泵水轮机组与尾水系统等部件的抽水蓄能电站几何模型,采用基于VOF两相流模型的三维湍流计算方法对其泵工况断电过渡过程进行了数值试验研究,获得并分析了若干参数随时间的变化规律和不同时刻流场的演变过程,与电站原型试验资料进行了对比．结果表明:机组转速、蜗壳和尾水管进口静压极值与试验结果基本一致,三维湍流过渡过程研究方法具有较高精度．电站外特性变化剧烈,依次经历水泵、制动和水轮机瞬态工况．各部件流场的演变与外特性的变化密切相关,相互影响．制动工况流量变化存在“拐点”,相应时刻反向流量最大,叶片压力不均匀,尾水管流态较差,有明显的水击现象.

针对大型水电站厂内经济运行中最优负荷分配问题的高维性、复杂非线性和实时性,提出一种收敛性全面改善的改进退火粒子群算法.改进算法采用了整体改进策略:初始种群生成方面,采用初始种群解空间生成法避开机组空蚀振动区;适应度函数设计方面,加入惩罚项提高算法搜索效率;进化操作方面,加入自适应惯性权重、交叉运算、变异运算,改善算法的全局与局部收敛性能;引进模拟退火算法,提高算法的局部收敛性,保证算法以较大概率收敛于全局最优解.以三峡水电站厂内经济运行为实例,与现有算法进行了对比, 结果表明:改进的退火粒子群算法在收敛速度与收敛精度方面均有一定的优势,适用于求解水电站负荷分配优化问题.

根据双馈水轮发电机结构特点和通风特性,以计算流体力学为基础,建立通风道流体场模型,应用有限体积法对电机内流体流动特性进行数值求解,并对电机内风摩损耗进行计算,进而实现了电机内机械损耗的分离计算.通过与实验数据的对比分析,验证了其计算结果的准确性.对电机内风摩损耗的敏感性因素进行了分析.采用有限体积法进行求解,得出电机风摩损耗,结合轴承摩擦损耗经验公式计算得出电机的机械损耗,以此机械损耗与实验数据比较验证了结果的正确性．进而分析了电机转速、通风道内壁面表面粗糙度以及通风槽钢长度和尺寸等因素对电机风摩损耗的影响．

基于小信号建模思想,建立了电感电流连续模式(CCM)下的BUCK变换器完整的小信号模型,推导出了控制-输出传递函数.通过分析电流采样对系统稳定性的影响及控制-输出传递函数中的零极点位置,提出一种电压环补偿电路,该结构产生了一对频率不同且随Cm变化的零点和极点,可用以灵活地对环路带宽及相位裕度进行微调.利用Matlab及Hspice仿真,验证了该建模方法及补偿方案的正确性,仿真结果表明:补偿后的变换器低频增益可达55 dB,带宽为225 kHz,相位裕度达到74°,环路在各种负载下均表现出优良的稳定性.

在不对称电网故障下,为提高双馈风力发电机(DFIG)三相不平衡故障穿越能力,采用甘肃河西电网的实时数据,对双馈风力发电机发生不对称故障下穿越能力进行研究．在发电机出口串联采用改进控制策略的DVR,辅助DFIG风电机组实现故障穿越．为提高检测精度,首先,通过锁相环与pqr变换检测方法结合对电压跌落检测系统加以改进,为克服不平衡故障下负序分量对网侧和机侧的影响,在检测系统中加入基于对称分量法的正负序解耦算法;其次,利用四个PID控制器将参考电压的值与通过检测系统的结果值进行比较,分别调节每一相序,注入无功功率到电网中,保证待恢复的双馈风力发电机端口电压可以达到额定值,转速恒定,进一步保证系统的稳定运行．仿真结果验证了该方法的正确性．

为了研究水泵液压系统瞬态特性,建立了水泵液压系统运动物速度和泵转速的瞬态数学模型,分析了涡轮泵启动瞬态过程中0.73,0.90和1.00 s三个典型时刻运动物速度与加速度、泵流量及其空化特性．数值模拟结果表明：不同NPSH工况叶片表面空泡分布规律一致,在叶片弦跨度0.7～1.0区域,空泡体积分数向轮缘方向迅速增大,在轮缘区达到最大值;在运动物出舱工况下,当装置空化余量为14.23 m时,轮缘圆周面上平均空穴面积达到33％左右,空泡堵塞了叶片流道,导致泵扬程下降了约61％,满足不了水泵液压系统运动物的加速度要求．模型泵试验结果表明：水泵液压系统涡轮泵启动后,泵转速近似线性加速,泵的必需空化余量值随之迅速增大,在运动物出舱时涡轮泵转速、流量和必需空化余量均达到最大值,为了避免涡轮泵叶轮空化诱导运动物出舱失败,应规定水泵液压系统最小潜水深度．

针对拟负刚度减振的问题,提出一种负刚度控制力算法.通过对双自由度体系的振动分析,提出了多层建筑结构在应用拟负刚阻尼器减振时,拟负刚度阻尼器的布置原则.采用并联基本单元的方法来解决拟负刚度阻尼器在通用有限元分析软件中的仿真问题,并对某多层框架在地震作用下的响应进行了分析.结果表明:拟负刚度阻尼器能更有效地降低结构的加速度,同时保证结构在阻尼力的限制下位移增幅较小,比传统阻尼器的减振效果更好.

为了更深入地考察淤泥的分形特性以及固化处理对淤泥分形特性的影响,以武汉市官桥湖淤泥为例,在分析淤泥扫描电镜图像的基础上,采用Matlab编程研究淤泥单元体的多重分形特性,并探讨水泥和粉煤灰固化对淤泥多重分形特性的影响,考察了多重分形参数与淤泥强度特性之间的关系．结果表明:淤泥单元体在一定像素尺度范围内具有多重分形特性,多重分形谱呈不对称的左钩状;多重分形谱能反映单元体的分布特征,固化处理使淤泥单元体结构分布均匀;容量维、信息维、关联维、多重分形谱宽和非对称系数与无侧限抗压强度关系密切,可用多重分形参数反映强度变化的规律.

为了改善分析冷却水管效果的有限元算法中水管附近温度梯度高而要求水管附近单元尺寸布置细密的问题,在水管附近混凝土内构建热量平衡方程,利用等效热传导原理,推导出任意区间内的平均温度,进而提出一种将求解沿程水温所需水管外缘的高温度梯度转变为求解离水管不远距离处较低温度梯度的新算法．算例表明:该方法能适当地降低水管附近有限元网格的细密程度,计算精度较好,计算时间缩短．

为考核建筑桥梁等基础设施抗爆炸冲击破坏的能力以及失效模式,提出一种能在实验室环境中模拟实际爆炸环境试验平台——爆炸环境模拟器,该装置利用液压高速大流量阀速度发生器作为能量转换装置和液压卸荷及限位技术,分别解决了冲击试验能量瞬间释放以及二次碰撞的控制问题．建立了具有间隙刚度时变非线性特性的工作机理动力学模型,并通过数值仿真试验预测爆炸模拟器的机械特性,考察在爆炸环境下模拟器所能达到的预期性能．结果表明:该爆炸模拟器响应速度高、调速性能好、可以产生符合冲击试验标准冲击脉冲;所构建数学模型可为实际爆炸环境试验平台的构建提供理论参考依据.

对180°强弯河道水流结构及离散特性进行了研究．采用三维多普勒超声流速仪(ADV)对强弯河道5个典型断面的流速场进行了量测,得到了各典型断面上的实测流速资料;进而采用改进的分区模型,分别对强弯河道的横向和纵向离散系数进行了研究．结果表明:在弯道进口段,凹岸附近水流受到限制,流速减小,凸岸附近水流流速增大,纵向剪切流速较大,故纵向离散系数较大,此时二次流尚未形成,横向掺混并不剧烈,所以横向离散系数还比较小．随着水流入弯的不断发展,弯道内二次流逐渐形成并不断增强,最大流速逐渐向凹岸转移,此时横向剪切逐渐增强,横向离散系数逐渐增大;而纵向剪切趋于平缓,纵向离散系数逐渐减小．在弯顶附近,二次流得到充分发展,横向离散系数达到最大值．在弯道下游段,二次流强度逐渐减弱,横向剪切流速减小,使得横向离散系数逐渐减小,此时最大流速转移到凹岸附近,流速分布变化趋于平缓,纵向剪切流速变化幅度较小,纵向离散系数基本趋于稳定.

以某钩尾框精密辊锻工艺为研究对象,首次应用响应面法(RSM)和有限元数值模拟法(FEM)对精密辊锻件的长度控制问题进行了研究．首先以满足辊锻件长度和降低轧辊最大扭矩为目标,采用FORGE3有限元软件建立了RSM与FEM相结合的二阶分析模型,研究了轧辊间隙、摩擦因子、轧辊转速和坯料温度对辊锻件的长度和轧辊最大扭矩的显著性和影响规律；其次采用优化后的工艺参数对该辊锻工艺进行了再模拟,提出了辊锻件长度的调试原则,利用该原则和点的反追踪技术对辊锻模具进行了再设计,同时分析了设计、模拟和生产辊锻件的长度和辊锻过程的功率耗散和分布．研究结果表明:应用RSM和FEM可准确有效地掌握精密辊锻件的长度控制技术．

为了解精密球体研磨过程中材料去除的原理,建立了一种基于三体磨损的磨损模型,用于预测材料去除率(MMRR)．理论分析、仿真和实验结果表明:磨损中的精密球体材料去除率不仅与外加载荷和速率的过程参数有关,而且与球、研磨料浓度和加工机械的物理性质、几何参数有关．研究还发现:外加非线性负载时,每个球的材料去除与接触面积和磨料划痕有关,并且增加球体滑动对提高材料去除是很重要的.

对图像配准中的特征点检测方法和描述方法进行了研究,提出了一种快速准确的图像配准算法．使用尺度空间理论进行特征点的检测,通过两种不同的特征点描述子对特征点进行描述：一种是基于图像信息的描述子,该描述子使用尺度空间理论上的尺度不变Harris算子的自相关矩阵来描述特征点；第二种是基于空间上的几何关系的描述子,提出了一种融合局部结构特征和全局信息的描述子．在图像配准的目标函数里,将特征点匹配矩阵和图像变换矩阵分解,分别使用两种不同的描述子对二者进行迭代求解．该算法结合了两种特征点描述方法的优点,实验结果表明该方法快速、准确,具有配准精度高和计算时间短的优点.

根据人眼视觉的特点,提出一种融合颜色及运动信息的视频显著性滤波器. 该滤波器分三个步骤检测视频图像的显著性区域:首先利用超像素分割算法将视频图像划分为若干视觉近似一致的紧凑子块;其次以统一的多维高斯滤波形式计算四个测度,分别表征每个子块的颜色独立性、颜色空间分布、运动独立性以及运动空间分布;最后同样通过多维高斯滤波对四个测度进行融合以生成视觉显著性图,进而检测出视频中的显著性区域. 实验结果表明:与其他现有的显著性检测方法相比,该滤波器能更准确地检测出视频中的显著性区域.

针对基于记忆多项式的预失真方法相关矩阵条件数和复杂度随着阶数的升高而急剧增加,数值计算复杂且失稳的问题,提出一种并行两箱预失真方法,采用非迭代查询表和正交记忆多项式两个并行模块,分别补偿功放高阶非线性失真和低阶记忆非线性失真．两个模块相互补充,预失真精度高,只须对低阶正交记忆多项式系数进行迭代求解,复杂度低．通过仿真验证了该方法对非正弦时域正交调制信号的有效性,并与基于传统多项式的预失真方法以及查询表级联多项式预失真方法进行了比较．仿真结果表明:所提预失真方法收敛速度快,复杂度低,均方误差较传统记忆多项式预失真降低19 dB,较级联预失真降低4 dB,功率谱和误比特率性能接近原调制信号,均优于其余两种方法.

在多径时变信道环境下,以IEEE802.11a物理层规范为背景,根据多径延时对最小均方误差(MMSE)估计得到的频率响应进行最小二乘估计,从而得到更加精确的信道估计值．接收机首先通过对训练序列和导频符号做MMSE估计得到初步信道估计结果,再对其做快速反傅里叶变换 (IFFT)并求解线性方程组,得到信道冲击响应;然后由接收机根据信道功率延时谱来对冲击响应进行最小二乘估计(LSE),从而消除残留白噪声对冲击响应估计值的影响;最后对结果进行傅里叶变换 ( FFT)后得到各子载波的频率响应．仿真结果表明:在所采用的典型的二径瑞利时变信道模型下,相较于MMSE算法,最小二乘估计能够更精确地估计信道频率响应,当最大多普勒频移增加时,其抗误码性能明显优于MMSE算法.

提出了一种不须要估计本地基函数的变换域通信系统接收机接收方法．详细分析了接收机的接收原理,以相关解调信号能量最大化为目标构建了接收机最优化接收模型,通过对模型求解得到了接收数据自协方差矩阵的最大特征值向量,此向量可作为接收端基函数实现最佳接收,从而引入基于Hebbian学习训练的神经网络完成最大特征值向量的自适应估计与数据接收．仿真结果表明:当算法收敛时,作为基函数估计的网络连接强度矢量与发送端基函数基本一致,并且当发送端改变基函数时,算法依然能够实现准确跟踪．系统的接收性能与收发两端基函数一致条件下的接收性能基本一致,当算法迭代次数为300,误码率为1×10-4时,系统的信噪比损失可小于1 dB．

为了解决学习分类元系统(LCSs)应用于多步学习问题时会生成规模庞大、冗余的规则集问题,提出了一种规则集压缩算法.该算法的处理过程包含三个阶段: a. 通过特殊的遗传进化操作,在删除一些较弱分类元的同时,增加规则集里泛化能力较强、适应值较高的分类元的个体数目; b. 进行冲突消解,消除规则集里相互重叠、相互冲突的分类元; c. 对产生的无重叠无冲突的规则集,进行大幅度压缩处理,得出最终的精简规则集.实验结果表明:所提算法能够在几乎不降低系统整体性能的前提下,将规则集极大地约简和压缩,从而产生足够小的规则集,使LCSs的知识表示的冗余度减少,凸显了规则集的易解释、易操作等特性; 提高了LCSs在多步学习问题中的应用效果,拓展了其应用范围.

针对阀控非对称缸液压系统存在不确定性和干扰问题,提出综合滑模变结构控制与反馈线性化控制的鲁棒反馈线性化控制策略．利用反馈线性化控制提高非线性系统控制精度,利用变结构控制补偿外界干扰与系统不确定性,并采用边界层法减少滑模变结构控制可能导致系统高频抖动．针对位移信号直接微分得到的加速度信号存在高频噪声问题,提出利用改进二阶滑模算法抑制干扰的影响．通过建立统一的阀控非对称缸液压伺服系统非线性数学模型,以时变负载力扰动为例对系统的动态特性进行了研究,结果表明:鲁棒反馈线性化策略能有效抑制外界的干扰和负载力扰动对液压位置追踪精度的影响,提高了液压控制系统的精度和鲁棒性．

在外界扰动为有界不可测条件下,利用径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络在线逼近全向智能轮椅的非线性逆运动学模型,提出对轮椅轨迹跟踪的直接自适应控制方法. 首先,在分析全向智能轮椅平台动力学模型的基础上,设计了基于径向基函数神经网络的全向智能轮椅自适应控制器;并进一步利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了在外界扰动及神经网络权值误差逼近有界的条件下,该控制器在全向智能轮椅轨迹控制中跟踪误差的一致稳定且有界;最后,通过全向智能轮椅轨迹跟踪仿真实验,验证了所提出控制方法的有效性和稳定性.

为解决协同优化(CO)方法计算量过大、收敛速度较慢的问题,提出了一种面向复杂工程系统多学科设计优化的改进的快速收敛协同优化方法(IFCCO).首先,将系统优化的全部设计变量分为全局设计变量和局部设计变量两个部分,在系统级添加各子学科内与全局设计变量相关的约束条件,使得系统级优化只控制全局设计变量,而学科级则只控制局部设计变量,从而消去辅助设计变量;然后,基于学科状态方程,在系统级和学科级同时构建耦合变量的一致性约束条件,保证更严格的耦合变量一致性求解,并赋予各子学科完全的自治权.通过两个典型的MDO算例检验了IFCCO方法的计算特性,结果表明:该方法在严格保证耦合变量一致的前提下,计算量大大减少,收敛速度得到很大提高.

为减小路面随机激励对机载相机的成像危害,对无人机地面隔振系统进行了动力学建模与优化设计．首先根据无人机起落架缓冲要求以及空中隔振约束条件,计算了起落架以及隔振器参数的选取范围．然后建立了地面隔振系统的动力学模型,采用滤波白噪声模拟路面不平度的方法分析了路面随机激励对机载相机的影响．最后以机载相机加速度与角位移均方根最小为目标,利用多岛遗传算法与二次规划法组合优化对隔振系统参数进行了优化．结果表明:优化后相机的加速度均方根由0.63 m／s2减小为0.25 m／s2,减小了60.3％,角位移均方根由405″减小为147″,减小了63.7％．优化方法提高了起落架与隔振器设计的合理性,可以为无人机地面隔振性能的研究提供指导．

针对自主式水下机器人稳定性控制问题进行了研究．首先对水下机器人的总体结构及其在水中的运动特性进行了分析,建立水下机器人系统的动力学模型;然后建立了直线、方向和位置的运动稳定性分析方法,确定了纵向稳定性和侧向稳定性准则,提出了基于特征值的稳定性要求;最后设计了无源自适应控制器,针对水下机器人在水中悬停和运动时易受海流影响的问题,建立了自适应补偿方法,进而确定了输入的不确定性补偿方法．对自主式水下机器人进行多方向的运动稳定性控制试验,通过试验修正稳定性控制参数,验证了设计的水下机器人运动稳定控制器的有效性和可靠性.