针对虚拟仿真运行环境的动态构建问题,通过分析一些改进的资源分配算法解决了传统算法在仿真云环境下资源利用率低和不支持动态构建的问题.首先,通过在蚂蚁算法的初始值设置中增加指引因子并改进信息素的更新策略来提高云环境中资源分配的效率;其次,分析了被改进的蚂蚁算法在动态构建虚拟仿真环境中的可行性,并对此构建了虚拟仿真环境的过程模型;最后,通过仿真对比实验发现,改进的算法能够有效提高蚂蚁算法的计算速度和收敛速度.

针对杂波、漏检等环境下的多机动目标估计问题,提出了两种非线性系统模型下多模型多伯努利(MM-MB)滤波器的实现方法.首先,基于容积卡尔曼滤波算法给出了MM-MB滤波器的容积卡尔曼高斯混合(CK-GM)实现过程;然后,为了增加CK-GM-MM-MB滤波算法的数值稳定性,给出了MM-MB滤波器的平方根容积卡尔曼高斯混合实现过程;最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性.

针对社会网络中的重叠社区识别问题,提出用从属度描述节点对不同社区的紧密程度,并把模块度扩展到重叠社区的识别.基于Girvan和Newman提出的非重叠社区识别(GN)算法设计了重叠社区的串行识别算法.基于MapReduce模型设计了并行识别算法,以提高识别效率.对模块度与重叠度进行了分析,结果表明：所提出的算法在计算机科学文献网络中能有效识别重叠社区,且运行效率优于已有重叠社区识别算法.

为了平衡天线设计的精度与速度之间的矛盾,提出了一种演化算法结合正交测试的天线设计方法.首先基于自适应参数调整差分演化(jDE)算法设计了一种改进jDE(i-jDE)算法,在保证优化效果的同时尽可能减少仿真次数,并与快速电磁仿真软件结合得到初步的天线设计.以此为初始方案,采用分布式正交试验方法与高精度电磁仿真软件结合,进一步改进设计.实验结果表明该方法能更快更好地优化天线结构.

针对基于解析模型的非线性系统故障可诊断问题,提出了一种基于微分几何理论的故障可诊断判断方法.基于相对阶概念,定义了非线性系统的故障特征指数.对于单个故障单个输出的非线性系统,只要满足其故障特征指数小于等于系统的相对阶,就可证明故障是可以通过输出函数进行诊断的,即故障可诊断,并进一步证明了多输出非线性系统多个故障可诊断性的充要条件,同时进行可诊断性验证和数值模拟验证所提方法的有效性.

针对不确定数据频繁项集挖掘效率低和准确度不高的问题,提出了一种基于改进的频繁模式树(FP-tree)和遗传算法(GA)挖掘不确定数据概率频繁项集的方法,即UFPGA(基于频繁模式树和遗传的挖掘算法).该算法根据不确定数据的构成特征,改进频繁模式树方法挖掘不确定数据频繁项集,采用缩小变异空间和增加育种算子的遗传算法搜索最大频繁项集,收缩了搜索范围,提高了挖掘效率.实验结果表明:该方法在时间复杂度方面有很好的优越性,对大规模的不确定数据挖掘提供了一种有效的技术手段.

根据实时信号处理应用中嵌入式计算硬件的资源受限特点,提出一种新的适合计算任务流的实时任务调度算法,以满足吞吐率为调度约束条件、以最小化流水线时延为调度目标并兼顾资源节约原则.算法为两层结构,首先采用任务插入策略得到满足吞吐率约束的中间结果;再通过基于任务复制的优化调度,分析了影响调度长度的关键任务并按照所定义的优先级构造关键边的决策树以确定需复制的关键父任务,充分利用了处理器的空闲时间片以减少时延.另外还设计了检测任务复制后出现的冗余处理器的方法.通过随机任务图仿真分析,说明该算法能以较小的处理器使用量获得满足吞吐率约束的调度结果.

设计了一种用于一类单入单出(SISO)离散随机仿射非线性系统的自适应对偶控制器.回声状态网络(ESN)是一种带有动态池的回归神经网络,通过使用卡尔曼滤波在线调节ESN的参数,估计未知非线性系统的模型,然后基于一种显式次优的代价函数来设计其对偶自适应控制律.最后通过仿真及蒙特卡罗分析验证了所提出的对偶控制律的有效性.

针对高速公路交通拥挤、整体服务水平降低、车辆延误增加等问题,提出了一种基于元胞传输模型的高速公路瓶颈区域可变限速控制方法.将可变限速控制方法同元胞传输模型进行融合,使其对限速条件下高速公路交通流变化进行描述,并以提高通行效率和缩短车辆平均延误为控制目标,建立了高速公路瓶颈区域可变限速最优控制模型.实验证明:在高流量条件下,基于元胞传输模型的高速公路可变限速控制方法具有良好的控制效果,能够有效地提升高速公路整体服务水平.

提出一种可扩展同时支持双域的模乘单元体系结构,通过调整内部运算单元的相关参数,可以满足侧重于性能或成本的不同应用.首先从基于字的双域蒙哥马利算法出发,提出模乘单元的基本体系结构；然后考虑了性能优化的两种不同思路与提高工作频率之间的相互折衷和平衡.由于高度统一的算法和紧密结合的模块结构,使得该可扩展双域模乘单元可以同时支持素数域与二进制域两个域的模乘运算,这一点在进行椭圆曲线密码(ECC)运算时尤为重要.最后以256 bit素域模乘为例验证本设计,结果表明该可扩展双域模乘单元既可以降低开销,保持合理的可接受性能,又可以提高硬件开销以完全发挥性能潜力.

提出了一种新的抑制射频干扰(RFI)方法,通过短时傅里叶变换找到干扰的时间位置,应用经验模态分解(EMD)方法,去除满足一定频域条件的射频干扰,达到在抑制射频干扰的同时,最大程度上保留有用信号的目的.实测数据分析表明:该方法在不损失有用信号的基础上有效抑制了射频干扰,且处理速度快,满足高频地波雷达(HFGW)实时工作要求.

针对现有基于窄波束假设的多子阵合成孔径声纳(SAS)成像算法忽略了非停走停时间和偏置相位中心误差的方位空变性,在宽波束条件下将导致成像质量下降这一问题,在考虑非停走停时间二阶方位空变性和偏置相位中心误差三阶方位空变性的基础上,提出一种适用于宽波束的高分辨多子阵合成孔径声纳线频调变标成像算法.该算法通过数据预处理将多子阵的回波数据转化为收发合置的形式,进而利用经典的单阵线频调变标算法实现高分辨多子阵合成孔径声纳复图像的重建,仿真试验和湖试实测数据成像结果验证了所提算法的有效性.

提出了一种改进的自适应新生目标强度的概率假设密度(PHD)滤波算法.首先,对归一化因子进行了分析,在此基础上,提出了一种改进滤波策略,有效解决了归一化失衡问题;其次,在量测点附近通过无迹变换(UT)产生样本点,然后再采用粒子群(PSO)算法寻找最优点,从而得到新生目标概率密度函数的近似估计;最后,在序列蒙特卡罗(SMC)框架下对算法进行了实现.采用一种回溯策略,通过记录新生目标的状态和数目,修正存活目标的估计数目和相关航迹,进而得到每个目标的完整航迹.仿真结果表明:改进算法可以有效跟踪多个机动目标的状态和数目,滤波精度较高,具有较好的工程应用前景.

为了对抗衰落,提高传输的可靠性,从而提高网络吞吐量,提出了一种用于提高水下通信可靠性的协作多址接入层(MAC)协议.该协议利用物理层的信噪比信息,设计协作竞争机制、协作节点参与及调度机制.该机制既保证了网络在恶劣信道环境下的可靠通信,又能避免良好信道环境下的协作资源过度消耗.仿真实验分析了提高水下通信可靠性的协作MAC(URC-MAC)的实际性能随设计参数值的变化趋势,并与基于时隙的实地捕获多址接入协议(SFAMA)进行了比较.结果表明:URC-MAC能提高网络的吞吐量.

针对在非高斯相关杂波背景下,传统检测方法难以检测到目标这一问题,基于信息几何理论,通过计算球不变随机过程(SIRP)杂波统计流形上两分布间的距离,定义了一种距离检测器.该检测器通过计算估计分布与目标有无两种假设分布间的距离差,来实现目标检测,从而将检测问题转化为统计流形上的几何问题.仿真结果表明：与传统方法相比,该方法在复杂杂波背景下具有较好的检测性能,且易于实现.

为了利用跳频(FH)信号的空域特征参数进行网台分选,提出一种基于空间极化时频分布(SPTFD)的FH信号二维波达方向(2D-DOA)和极化参数联合估计算法.首先定义新的波达方向角并建立FH信号的极化敏感阵列快拍数据模型;然后采用组合时频分布抑制FH交叉项,设计阵元时频点选取策略,并据此构造各跳信号的SPTFD矩阵.在此基础上,根据旋转不变子空间思想估计俯仰角,利用秩损理论结合多项式求根估计方位角和极化参数,最终实现了2D-DOA与极化参数的联合估计.该方法可适用于欠定条件,且无须角度搜索和配对,估计精度高,仿真结果验证了算法的有效性.

介绍了利用地震动加速度激活的锁死销装置,其核心思想是通过在墩梁间设置锁死销,实现地震时限制滑动墩和梁体的相对位移,利用滑动墩的抗震潜能协同固定墩共同承受地震水平力,提高桥梁抗震性能的目的.结合工程实例,研究了不同场地条件下锁死销的减震效果,同时分析了不同场地条件对锁死销合理参数选取及墩高适用性的影响.研究结果表明:设置锁死销结构的连续梁桥可以有效地减小固定墩和梁体的纵向地震响应,明显提高连续梁桥的整体抗震性能;锁死销参数取值范围受场地条件影响较为明显;利用锁死销进行减震设计,对于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类场地具有很好的适应性,但对于I类场地,常规设计的连续梁桥减震效果不明显,中等高度或高墩桥梁减震效果较好.

为揭示拟静力作用下钢筋混凝土桥墩残余变形的机理,提出精度更高的残余位移计算方法,借助OpenSees软件,采用纤维梁柱单元建立钢筋混凝土桥墩的计算模型,调查了轴压比、剪跨比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋强度硬化系数、纵筋与混凝土强度比等参数对墩顶残余位移延性指标的影响规律,通过残余位移延性指标拟合出残余位移影响系数随单个参数变化的曲线. 在此基础上建立了残余位移影响系数随以上参数变化的预测公式,并通过残余位移预计值与试验值的对比检验了公式的精度. 结果表明:预测公式对残余位移的预计值与试验值偏差小于10％,可用于基于性能抗震设计时初步估算拟静力作用下钢筋混凝土桥墩的残余位移值.

为探明高速铁路大跨度连续梁桥上CRTSII型板式无砟轨道断板工况下受力特性,基于梁轨相互作用原理,采用有限元软件MIDAS建立了钢轨-轨道板-底座板-梁体-桥墩空间一体化纵向力计算模型,选取跨径(60.75+3×100+60.75)m的沪昆客运专线长玉段涟水大跨连续梁桥工程实例,研究计算了断板工况下桥上各层轨道结构相对位移,以及纵向附加力的分布和传递规律.结果表明:连续梁右端处,轨道板和底座板最有可能断裂;断缝处钢轨附加拉应力最大,其值足以引起断轨;断缝处钢轨-轨道板相对位移较大,钢轨扣件将会进入塑性状态而被拉断;断缝处及连续梁固结机构处轨道板-底座板相对位移较大,位移量足以导致CA砂浆层与轨道板结合失效;断缝两侧固结机构处剪力钢筋承受附加力较大,剪力筋会被剪断;轨道结构超过70％的纵向反力由左右两侧端刺承担.

采用通电加速锈蚀法对氯盐环境下钢筋混凝土结构保护层锈胀开裂时钢筋铁锈的体积膨胀率进行了研究.结果表明：采用低电流密度进行通电锈蚀时,钢筋铁锈的主要成分为Fe2O3,Fe3O4和FeO(OH),与自然锈蚀情况相似;通过推导分析得到了铁锈体积膨胀率的理论计算公式及其变化范围,表明铁锈的体积膨胀率仅与其所含各锈蚀产物的密度、膨胀率和质量分数有关.利用所建立公式对本研究及不同学者的试验数据进一步分析表明：混凝土中钢筋锈蚀后,生成铁锈的体积膨胀率在2.26～3.00之间;保护层锈胀开裂前后,钢筋铁锈的体积膨胀率对锈蚀方式不敏感,不同加速锈蚀法对混凝土试件内钢筋铁锈的体积膨胀率的影响不显著.

研究高韧性水泥基复合材料(UHTCC)局部增强框架节点的抗震性能,对8个UHTCC局部增强框架节点和1个对比节点进行了低周反复荷载试验和非线性有限元分析,分析了轴压比、节点核心区配箍特征值和梁端UHTCC浇筑范围对节点抗震性能的影响.结果表明:基于OpenSees的有限元计算结果与试验结果较符合,UHTCC材料具有良好的裂缝控制能力,能显著改善框架节点的抗震性能,较高的轴压比可提高节点的抗剪能力但会降低其变形能力;考虑节点延性需要和施工方便等特点,节点核心区配箍特征值建议取值范围为0.07～0.10.

研究了生态流量对梯级水库调度柔性决策的影响,建立了以梯级水库发电量最大和满足发电保证率为目标,且考虑河道生态用水的水库优化调度模型,借鉴异轨同效研究成果,采用了改进的动态规划法对模型进行求解.结合调度中发电量、弃水量和发电保证率与生态流量相关关系,分析了生态流量对水库调度决策空间的影响,验证了改进动态规划法在水库调度应用中的稳定性.结果表明:生态流量的变化改变了水库调度的决策范围,尤其是枯水期水库调度的决策范围,而改进的动态规划法能在决策空间改变情况下产生稳定合理的计算结果.

针对大型水电站厂内经济运行问题的高维性、复杂非线性和实时性,将空间负荷优化分配模型与时间机组组合优化模型相耦合为整体时空经济运行模型,提出一种扩展蚁群算法.采用多蚁群、多起点、多路径模式进行机组组合优化,依据动态规划法制定的稳定最优表进行经济负荷分配,避开空蚀振动区.引入信息素平滑机制避免优化算法的收敛早熟,采用启发式开停机策略和备用容量补充策略有效处理多重约束,运用全程开停机策略在大型水电站机组台数较多的情况下缩小搜索空间的大小,使算法更快收敛于最优解.以三峡水电站为应用实例对算法的可行性进行了验证,计算结果表明所提出的算法模型不仅具有较强的收敛性和稳定性,而且能够兼顾计算速度和优化精度.

在下潜过程中,考虑低温液体在水中受到的阻力和浮力,采用不可压缩纳维斯托克斯方程描述低温液体在水中的流动,采用相域方法追踪低温液体-水两相界面,通过给质量守恒方程添加源项描述汽化过程.耦合以上数学模型分析低温液体在潜水过程中的流动状态、潜水深度和汽化率.在给定条件下,对不同初始速率和初始直径的液氮潜水过程进行模拟计算,结果表明:稳定状况下的液氮柱在水中流动分布近似为棒球棒型;入流直径和速度会影响低温液体的下潜深度和气化率,小直径低温液体下潜深度较浅,而且会有较大的气化率,甚至会完全汽化,大直径的低温液体下潜深度较深,流动状态也更加混乱,而且会出现液氮浮出水面形成液池的现象.

设计、制作了一套活塞稳态温度存储测试系统.实验前对该装置进行了高温可靠性试验,并对各测量通道进行了误差标定,发现各通道平均测量误差不超过0.07 mV,再综合热电偶和铂电阻的随机误差,系统测温误差小于5 ℃.利用该系统测量了一台车用大功率压缩天然气发动机沿外特性曲线上1 100,1 200,1 300,1 500,1 700和1 900 r／min这6个工况点的活塞稳态温度.测量结果表明:该系统可在高温、高负载下可靠、稳定地工作;该发动机活塞上的几个测点中,火力岸温度最高,在1 200 r／min下达到284 ℃,在此温度下,该活塞满足该型发动机的可靠性要求.