基于台积电TSMC 0.35μm 3.3 V标准半导体工艺,完成一款低电压、超低功耗人工耳蜗植入体芯片设计与流片．首先,基于目标工艺设计一套2.0 V低电压标准单元库,完成电路结构设计、特征化提取和版图设计;其次,以2.0 V低电压标准单元库为目标工艺库,完成植入体芯片综合及物理设计,引入基于蒙特卡罗仿真的统计静态时序分析方法,提高低电压路径的时序收敛性．测试结果显示:当工作电压由3.3 V降至2.0 V时,人工耳蜗植入体芯片功能正常,全芯片功耗下降了74.7％．

提出一种基于子空间技术,使用三个通道的欠采样数据估计多个正弦波频率的方法．通过分析欠采样对频率估计的影响,阐明至少需要三个亚奈奎斯特通道才能保证对混叠频率解模糊,前提是三个欠采样比率是互素的．在此基础上,提出代替复杂的频率匹配过程的解模糊算法,从一个通道获得可能的候选频率,再联合使用三个通道的样本来筛选出正确的估计值．数值实验验证了理论分析的正确性,仿真结果表明所提出的方法有效且具有较高精度．

提出一种改进的双通道交互多模型(IMM)算法,使用x和y维残差的边缘分布独立表征预测误差的似然函数,使滤波模型在不同维度与目标运动中分别匹配．首先分析了残差-似然函数-模型概率更新之间的映射关系,证明算法的可行性和有效性,然后引入图形处理器(GPU)并行运算平台,设计了通道级-模型级嵌入式并行方案,提高算法的实时性．仿真表明:相比于传统基于CPU平台下的IMM算法,该算法预测误差与真实噪声似然分布契合度更高、实时性更强、跟踪误差更小．

针对射频干扰与回波信息在幅度和频域分布上的不同特性,提出了一种改进的经验模态分解(EMD)算法．该方法首先对包含回波信息和射频干扰的原始信号乘以给定的高频信号,将其搬移至高频带,然后通过EMD将回波信息和射频干扰分解到不同的本征模态函数(IMF),在每个IMF中对高出阈值的干扰部分置零,最后将处理后的IMF相加重构信号,并搬移回原频带．达到在抑制射频干扰的同时,无损干扰位置处的回波信息．该方法处理速度快捷,满足雷达实时处理要求．实测数据验证表明:提出的算法改进了原始EMD算法的缺点,并且在不损失回波信息的基础上最大程度地抑制了射频干扰．

研究了α稳定分布的对称参数和分散系数估计问题,分别提出了基于极限特征的对称参数估计方法和用于估计分散系数的基于概率分布函数的半概率法．首先介绍了α稳定分布的定义和极限特征,并根据极限特征提出一种估计对称参数β的方法,该方法利用α稳定分布的左极限概率与右极限概率的比值来估计β．介绍了α稳定分布的概率分布函数,分析了概率分布函数的性质,并指出当α>1时,半概率点与γ之间有紧密的联系,并利用这一联系,提出一种估计γ的半概率方法．通过仿真实验验证了以上两种估计方法,结果表明:基于极限特征的对称参数估计方法当α<1.8时多数情况下估计误差小于0.05,半概率方法对γ的估计误差小于0.02．

本研究针对脑电信号在采集过程中出现的漂移情况,采用支持向量机分类器,分析了节律对数功率、分形维数和信号熵等9种特征,研究了脑电漂移数据对情绪分类的影响;同时,采用拟合求差的方法,尝试对脑电漂移数据进行校正．实验结果表明:脑电漂移数据会导致情绪分类正确率下降,而拟合求差法可以在一定程度上补偿漂移数据对分类造成的不利影响．仿真结果显示:不存在漂移数据时,样本熵和θ节律功率对数两种特征的情绪分类效果最好,而存在未经校正的漂移数据时,δ节律功率对数特征的情绪分类结果最好;漂移数据校正后,样本熵和δ节律功率对数两种特征的情绪分类结果最好.

针对现有的音频认证算法音频格式单一、算法不通用、认证效率低的问题,提出一种基于能零比的多格式音频感知哈希认证算法.该算法首先对待认证音频进行预处理、分帧和加窗,并计算每帧信号的短时能量和短时过零率,获得每帧信号的短时能量和短时过零率的比值;然后将获得的短时能量和短时过零率的比值作为音频信号的感知特征值;最后对感知特征值进行哈希构造,生成感知哈希序列.为提高算法的安全性,算法采用与哈希序列等长的密钥对哈希序列进行置乱.仿真结果表明:该算法对原始域和压缩域五种不同格式的音频内容都具有较好的鲁棒性和区分性,认证效率高.

提出了一种基于多层次聚类的算法,此算法相对传统算法降低了空间和时间复杂度,并减少了对参数的敏感度,适合处理大规模数据集.该算法包括粗分、代表点聚类和细分三个阶段.首先,利用亲和传播聚类(AP)算法对所有数据进行粗分,为了节省空间和时间,仅考虑每个点和离自己最近的t个近邻之间的相似度,所以构造的相似度矩阵远远小于原始AP算法所构造的相似度矩阵;其次,为了进一步提高效率和性能,在第二阶段采用密度峰值算法(FDP)对上一阶段所得结果进行再划分;最后,结合两个阶段划分的结果得到所有数据的划分.实验表明:所提算法可以快速准确地进行图像分割,和经典聚类算法FCM(模糊C均值)、K-means以及SOM(自组织映射)的对比实验也证明了所提算法的有效性.

针对带有低通滤波器的同步参考坐标变换三相锁相环系统,利用鲁棒控制理论将其转化为具有输入和输出干扰形式的简化线性系统结构．在简化的系统模型基础上,根据低通滤波器一般传递函数形式,按照极点配置原理推导了由比例和积分参数构成的超定方程组通用表达形式,并利用最小二乘法原理给出了比例和积分参数计算公式．利用仿真测试了带有一阶和二阶滤波器的锁相环系统动静态性能,仿真结果表明:提出的比例和积分参数优化方法能够获得满足设计者要求的PI参数．

提出了一种基于误差修正在线贯序超限学习机集成(EOS-ELM)的滑坡位移预测模型．预测过程中对滑坡位移时间序列进行了趋势项和周期项分解,分别考虑了不同的影响因子对滑坡趋势项位移和周期项位移的影响．利用在线贯序超限学习机(OS-ELM)算法分别对趋势项位移和周期项位移建模预测．采用集成预测的思想提高OS-ELM模型的泛化能力,同时为了进一步提高预测精度,提出了一种在线误差修正预测方法．该方法通过对误差序列进行建模预测,修正最终的预测结果．以三峡库区白水河滑坡为例,实验验证了提出方法的有效性．

提出并设计了一种同时测量导轨副综合静刚度的装置及方法．介绍了该装置的结构设计及位移传感器的布置方案,建立了使用该装置求解综合静刚度的理论模型,通过将变形量和偏心载荷等效分解,实现了导轨副五种静刚度的同时测量,并对该装置的主要误差进行了分析,拟定了测量实验步骤．应用本实验装置及方法可提高导轨副静刚度测评的效率．

针对离心泵反转液力透平(PAT),采用RNG k-ε湍流数值模拟分析了泵工况(正转)与透平工况(反转)的速度滑移特性,揭示了滑移系数的变化规律,提出了考虑滑移系数时计算PAT泵工况与透平工况扬程换算关系的新方法.结果表明:随着流量增加,泵工况滑移系数增大,透平工况滑移系数减小.速度滑移引起叶轮内的附加水力损失,透平工况流量大于额定流量时,其滑移系数小,叶轮内附加水力损失小,这是液力透平大流量时效率高的原因之一.采用PAT换算关系新方法计算了不同比转速下的6个PAT算例的扬程换算值,并将结果与未考虑滑移系数的方法比较,经实验验证该方法的平均误差约减小5％～20％.

为解决液力变矩器性能优化过程中单一目标优化不能满足实际需求的问题,首先利用一维束流理论对该型号液力变矩器进行特性计算,计算结果与试验结果较为一致．在此基础上,以最高效率、起动变矩比和最大泵轮扭矩系数为目标建立多目标优化模型．利用Matlab与ISIGHT的集成优化,组成以一维束流计算程序为核心的解算器,以叶片入出口角为优化参数,采用变导轮和定导轮两种优化方案,并利用基于存档的小种群遗传算法(AMGA)对该液力变矩器的性能进行优化,获取多目标优化下的非劣解．结果表明:优化后的液力变矩器性能比原型有所提高,同时也可以满足不同应用条件下车辆液力变矩器的性能要求,验证了这种方法的有效性．

利用经试验验证的横向互联空气悬架整车模型,分析了互联管径与外界激励条件对横向互 联空气悬架侧倾特性的影响．结果表明:相同振幅下,激励频率较低时,空气弹簧是提供悬架 动侧倾角刚度的最主要元件之一,互联管径对悬架动侧倾角刚度影响显著;激励频率较高时, 减振器对动侧倾角刚度的贡献度可达80％以上,而空气弹簧的贡献度不足10％,互联管径对悬架动侧倾角刚度影响不再明显.根据空气弹簧、减振器、横向稳定杆对悬架动侧倾角刚度的贡献度,提出了互联管径选定方法,可为悬架系统参数匹配提供新的理论依据.

为改善填料函密封结构中径向接触应力分布不均匀问题,建立了填料环过盈组合密封结构,以及新密封结构的理论计算模型和有限元分析模型.填料轴向应力和径向接触应力分布的理论和仿真值具有较好的一致性,验证了理论模型的正确性及适用性.将过盈组合密封结构与传统填料密封结构作对比分析可知:当径向接触应力最小值一定时,与传统填料密封结构相比,过盈组合密封结构所需的压盖应力较小,减缓了填料随时间的松弛;过盈组合密封结构径向接触应力最大值与最小值的差值较小,提高了径向应力分布的均匀程度;过盈组合密封结构减小了填料对阀杆的转动摩擦力,提高了阀杆的机动性能.由此验证了过盈组合密封结构的性能,可为实际填料密封设计提供理论基础.

提出了双转子叶片马达,一个壳体内有内、外两个马达,可通过不同的连接方式输出四 种不同的转矩．分析了马达四种工作状态时的瞬时转矩及转矩脉动,当马达差动连接时转矩 脉动最小,当两个马达共同工作时转矩脉动最大．研究了不同叶片个数时马达的瞬时转矩,讨 论了叶片个数与转矩脉动之间的关系,结果表明:当叶片数为4的奇数倍时转矩脉动的理论值为零;当叶片数为2的奇数倍时会产生一定的转矩脉动;当叶片数为4的偶数倍时会产生较大的转矩脉动．

针对传统水下辐射噪声测量方式的不足,提出了利用船舶自带拖曳阵回转的方式,根据波叠加方法进行本船辐射声场重建．该方法首先根据分段受力分析法获得回转过程中船舶与拖曳阵空间位置关系,然后通过拖曳阵接收的自噪声进行声场重建．通过仿真分析频率、空间位置、回转半径等因素对重建精度的影响．针对拖曳回转存在盲区的问题,提出声压振速联合重建声场,实现全方位的本船辐射声场重建．将波叠加法的计算结果与virtual.lab计算的理论值进行对比,证明了基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术的可行性,该方法计算效率高,计算精度满足工程应用要求．

基于雷诺平均纳维斯托克斯方法对空化流中具有升沉运动状态的螺旋桨进行了数值模拟,螺旋桨旋转与升沉运动的耦合采用自主定义的运动方程来实现,升沉运动简化为基于正弦函数运动规律的周期性运动,非定常流场的数值传递采用重叠网格技术实现．对不同升沉运动周期下的螺旋桨非定常推力系数、扭矩系数进行了分析,对螺旋桨的非定常空泡性能以及尾流特征进行了对比研究．结果表明:升沉运动会加剧推力系数和扭矩系数的非定常特性,并导致螺旋桨片空泡的非均匀分布;升沉运动周期越小,桨后涡结构的干扰效应越强,螺旋桨诱导的脉动压力幅值越大．计算结果对螺旋桨的优化设计具有一定的理论参考意义．

为研究海洋工程防腐涂层在海水环境和结构力学响应联合作用下的防腐功能退化规律,分析了弹性应力对Q235钢板／复合防腐涂层在人工海水中的电化学阻抗谱的影响规律;同时,采用热力学方法分析了应力对水在涂层中扩散系数的影响,并对涂层中非扩散性水分含量的影响进行了探讨. 结果表明:拉应力能够显著地减小涂层电阻,增大涂层吸水量,加快电解质溶液在涂层内部的扩散速率,而压应力的影响相对较小;针对所研究的涂层体系,焓对涂层中水扩散速率的影响比熵更加显著,同时涂层中非扩散性水分含量的增大能够减小水的扩散系数.

基于速度势的面元法预报了对转桨的非定常水动力性能,采用周向平均的方法处理转桨的两桨之间的干扰．首先通过将定常计算值与文献值进行比较验证算法的可靠性．然后,进一步分析了对转桨的非定常水动力性能,并将计算值与实验值和文献值相比较．结果显示:非定常结果与文献值非常接近,而且在加入伴流场后,非定常计算值比定常计算值的精度更高．计算了对转桨不同方向上的非定常力和力矩,分析表明该方法在计算对转桨水动力性能方面有一定适用性．

针对滑行艇数值模拟中艇底出现异常水气分布的问题,研究了流体体积法(VOF)界面插值格式,网格类型、网格数目、时间步长等因素对滑行艇性能数值预报的影响,并提出改进措施．研究表明:当基于相同的结构化网格及计算设置时,采用几何重构界面插值格式预报滑行艇的阻力及底部水气分布最为准确,任意网格可压缩界面捕捉格式次之,修正的高分辨率界面捕捉格式最差．通过选择合理的网格类型及网格数目也可以改善滑行船体性能预报精度．SATR-CCM+采用多面体网格可以较为准确预报滑行艇体的流场和阻力．建议在滑行艇的阻力及流场预报中采用几何重构的VOF界面插值方式,减小时间步,选择多面体网格并进行适当的网格加密,这样可以提高水气界面捕捉的精度,减小阻力预报的误差．

利用数值仿真的方法研究了高空滑翔无人水下航行器(HAG-UUV)在机翼下挂载飞行状态的流体动力特性.在水平面和铅垂面内,分别分析了HAG-UUV受到的流体扰动. 考虑机翼与HAG-UUV的耦合状况,运用Ansys CFX软件完成了数值仿真.研究了无人水下航行器浮心到机翼中线距离540～940 mm、攻角-5°～20°及侧滑角-15°～15°等工况对挂载状态的影响,绘制了对HAG-UUV受到的流体作用力和力矩曲线.结果表明:UUV浮心到机翼中线距离小于760 mm时壁面效应明显,HAG-UUV在竖直方向受到的流体作用力显著增加;攻角变化会极大改变UUV受到的流体作用,当侧滑角从-15°变化到15°时,UUV受到的流体作用并不关于0°侧滑角对称.当侧滑角为0°时,UUV仍受到流体侧向作用力和偏航力矩的干扰,产生这一现象的原因在于后掠型机翼使流场产生侧向诱导速度.