为了对X射线焊缝图像上包含许多信息的识别标记进行准确识别，提出了YOLO-G网络和YOLO-D网络．设计基于YOLO(you only look once)的X射线焊缝图像信息检测方法，并通过引入多种轻量化技术大幅降低了网络模型的参数量与计算量，在保证高检测精度的同时加快检测速度，降低对高算力硬件的依赖性．同时根据检测对象的特点对网络结构的预测层以及锚点框的尺寸和个数进行了适应性调整．最后在数据集上进行实验，结果显示：相比于YOLO-V3，YOLO-G与YOLO-D具有更高的准确率，网络模型分别降低了89.6%和79.68%，计算量仅为YOLO-V3的11.4%和21.3%．

针对一类含不同约束的单自由度碰撞振动系统，建立了系统的Poincaré映射，进而推导出映射的雅可比矩阵．在多参数协同仿真方法的基础上，结合胞映射法研究了系统在间隙(b1,b2)参数平面内各类周期运动分布及共存的特点，总结了相邻周期运动之间的转迁规律．系统相邻周期运动之间主要通过擦边分岔和鞍结分岔实现转迁，转迁过程不可逆，在相邻周期运动间分布着多态共存区；在转迁过程中当系统出现倍周期分岔或边界激变时，相邻周期运动之间会经过由复杂周期运动组成的过渡区进行转迁．

针对滚动轴承退化指标提取方法中存在退化指标提取不全面的问题，提出一种考虑全局和局部的领域保持嵌入式(GLNPE)与支持向量机描述(SVDD)相结合的退化指标提取方法．通过在局部保持领域保持嵌入(NPE)方法中引入保持最大方差的全局结构目标函数，建立最大方差保持和最小领域保持的全局-局部最大目标函数，实现振动信号原始性能退化特征的全局-局部特征提取，并结合SVDD实现滚动轴承性能退化指标的提取和性能退化评估．利用辛辛那提全寿命实验数据验证了该方法的有效性．与最近相关文献和局部、全局方法相比，所提方法的早期故障监测和退化评估性能更优．

针对已有的人臂可达运动臂位形预测方法计算复杂，不考虑上下臂长度导致适应性差、精度低等的问题，提出一种基于高斯过程的人臂可达运动臂位形预测方法．采用臂角参数量化人臂冗余性，实验分析了上下臂长度对人臂可达运动臂位形的影响．使用高斯过程回归的方法学习人臂可达运动过程中手掌位姿及上下臂长度与臂角的关系，构建适用于不同臂长人臂的可达运动臂位形预测模型，并将该模型用于虚拟人的手臂可达运动复现和机械臂的仿人运动规划．最后通过和现有方法的对比表明：基于高斯过程回归的人臂可达运动臂位形预测方法的精度和有效性远高于现有人臂位形预测方法．

采用集中参数法建立了面齿轮-行星传动串联系统的平移-扭转耦合动力学模型，对该系统的固有频率进行求解．对系统的振动模式进行分析，计算了模态应变能和模态动能，研究了啮合刚度、支撑刚度、扭转刚度和构件质量对固有频率的影响．结果表明：系统的固有频率重根数有3种，即一重根、二重根、三重根．振动模式分别为：面齿轮扭转-轴向振动，中心构件扭转振动模式；面齿轮平移振动模式；中心构件平移振动模式；直齿轮振动模式．分析了各齿轮模态应变能和模态动能较大时所对应的模态阶次，构件此时的变形较大，振动较剧烈．研究刚度和质量对固有频率的影响，为通过优化系统参数避开传动系统共振区提供了理论依据．

为解决渐进最优快速扩展随机树(RRT*)算法在特殊环境下(如狭窄通道)路径规划存在的内存占用多、规划效率低等问题，提出了一种基于目标约束采样和目标偏置扩展的改进RRT*算法．首先，在采样上引入目标偏置策略，并对每次采样进行位置约束，使采样的目标导向性更强．然后，在新点扩展上摒弃了已有算法单纯朝着采样点扩展的思路，通过给采样点和目标点分配不同权重，使得每一次扩展同时由采样点和目标点共同决定，进而加快搜索速度．接着，采用三次B样条曲线对搜索到的路径进行平滑处理，以保证路径的可行性．最后，分别基于Matlab和V-REP平台对RRT*算法和改进RRT*算法进行了2D和3D的对比实验，实验结果验证了改进RRT*算法的优越性和有效性．

为提高动力学求解效率以加速挖掘机噪声振动性能分析优化进程，综合运用子结构功率流法研究回转平台振动特性对驾驶室内噪声的影响规律．采用模态综合法构建挖掘机子结构模型并求解整机噪声传递函数，在保证计算精度的同时优化效率最高提升98.6%．通过功率流法研究回转平台的振动特性，得出36，42和55 Hz功率峰值与驾驶室内噪声峰值相关性较大．对液压油箱和悬置安装支座进行结构优化，结果表明：驾驶室内34 Hz附近噪声平均降低2 dB，39～49 Hz范围内噪声平均降低1 dB，57 Hz附近噪声平均降低2 dB，噪声水平明显改善．

为解决复杂型腔热锻模具自动化电弧增材再制造过程中分层切片过程效率低和效果差等问题，提出了一种改进的切片方法．首先，针对STL模型的结构特点，设计了Point，Triangle和STLModel三个类对模型的数据进行存储，在类中定义了处理和操作数据的方法；从提高操作效率的角度出发，提出了一种先求三角形与切平面交点并通过法向量判断交点的起始顺序，进而通过遍历起点和终点数组来创建轮廓多边形环的复杂型腔锻模分层切片算法．然后，引入了提高轮廓多边形精度的插值拟合修复算法，推导了轮廓顺逆判据的一般公式并构建了离散多边形的计算式．最后，以失效的曲轴热锻模具为例，进行了分层切片处理和增材制造过程模拟仿真和实验，验证了分层切片算法的可行性．

为了优化高频率分辨率的希尔伯特时频谱的表达效果，提出一种基于卷积运算思想的希尔伯特时频谱平稳化和自适应增强方法．首先，由希尔伯特黄变换得到高频率分辨率的时频谱和边际谱，通过设定时域和频域平稳因子及权重得到相应的核矩阵，并依照卷积运算的过程对时频谱进行平稳化；然后，将平稳化之后的边际谱值作为时频谱中相应瞬时频率处谱线的增强因子，对时频谱进行自适应增强；最后，用UrbanSound8K数据集提取时频谱图作为特征，利用深度卷积神经网络进行验证实验．仿真结果表明：本方法能够有效提高希尔伯特时频谱的总体表达效果，自适应地改变时频谱的表现形式．

针对有限冲激响应(FIR)滤波器实现时因有限精度限制导致滤波器性能下降问题，基于连续时间传递函数，利用增量差分离散方法提出一种低灵敏度FIR滤波器优化结构．首先，根据传统z算子与增量差分Delta算子的关系，利用双线性变换求得模拟域离散后的状态空间实现，并将系数矩阵进行稀疏化分解得到优化结构状态空间实现；然后，采用状态空间法分析优化结构的参数灵敏度，推导灵敏度和舍入噪声增益表达式；最后，比较各结构实现复杂度，利用数值实例分析灵敏度与舍入噪声性能，并在不同采样周期和量化字长下得到滤波器的幅频与相频响应，将其与理想频响特性进行对比．仿真实验结果表明：所提优化结构的系数灵敏度随着采样频率增加逐渐减小，且在有限字长约束下，幅频和相频响应更稳定．

为了进一步提升基于核范数和F范数最小化的子空间聚类算法的性能，使用加权核范数扩展上述两种范数．提出的算法中含有一个参数γ，当γ=0时，可得到核范数；当γ=1时，可得到F范数；当0<γ<1时，可得到介于核范数和F范数之间的范数．采用交替方向乘子方法和线性交替方向乘子方法求解所提算法的目标函数，并由此得到了2个基于加权核范数最小化的低秩子空间聚类算法．利用Extended Yale B人脸数据集、MNIST手写字符数据集和USPS手写字符数据集进行实验．实验结果表明：和现有的子空间聚类方法相比，所提算法可以得到较高的聚类精度．

针对无线传感器网络在传输过程中存在的吞吐量不足、时延较大、能耗过高等服务质量(QoS)问题，将动态顶点染色算法进行改进并和差分进化算法结合，提出基于动态节点染色的时隙调度算法．在信息种群的传输过程中，依据节点信息的重要程度为节点划分优先级；通过顶点染色将优先级不同的节点标注，为不同优先级种群预留时隙；通过对节点-时隙的动态调度完成对网络性能的提升和优化．在Matlab平台上进行对比仿真试验，结果表明：和现有的方法相比，此方法能让网络的吞吐量最多提升44.5%，时延最多减少12.5%，能耗最多降低20.8%，有效提升了无线传感网络的传输性能．

针对前景目标检测中出现的对动态背景适应力不佳、受鬼影及阴影干扰严重的问题，提出一种改进的视觉背景提取(ViBe)算法．首先，通过像素点的动力学模型和闪烁程度来衡量场景的动态程度，并以此自适应更新像素分类和背景模型中的关键参数；然后，利用鬼影的视觉显著性和静止不动的特点，快速找出并消除隐藏在背景模型中的鬼影像素；最后，针对在HSV颜色空间下创建的阴影候选区域，结合移动阴影的纹理不变性，使用LBSP纹理特征进行检测并去除阴影部分．实验结果表明：本文算法的前景检测准确度与错误分类率都要优于经典算法，适用于多种场景下的前景目标检测．

为了解决合成孔径声呐(SAS)成像中图像域与信号域中的方位向参考原点不统一会导致图像方位坐标偏移，距离向参考原点不统一会导致图像距离向坐标偏移且方位向散焦的问题．首先根据不同的发射阵位置，建立了多接收子阵SAS通用的几何模型；然后根据SAS图像的方位向与距离向坐标偏移特性，分别提出了方位向与距离向坐标校正方法；最后通过仿真实验与实测数据验证了提出的图像坐标校正方法的有效性．

建立了断层影响区内衬砌隧道渗流模型．在该模型中，断层被视为地下水补给边界，以隧道涌水量作为衡量依据将隧道横断面内倾斜断层等效为竖向断层．利用镜像叠加原理将有限边界渗流问题转化为半无限空间渗流模型，再通过保角坐标变换和极坐标联立求解渗流微分方程，推导富水断层影响区内地下水头半解析公式，得到了隧道涌水量计算公式．经过退化验算、数值模拟及现场实测数据对比，验证了公式的正确性．在此基础上，探讨了地层与衬砌的相对渗透系数(KS/KL)、隧道与水位线的距离(h)、隧道与断层的距离(L)对涌水量的影响：KS/KL对涌水量的影响最显著；其次为h，h也会影响L的作用效果，h越大，L的影响程度也越大．施工过程中应加强注意衬砌防水措施的施作，隧道线路的选择应尽可能考虑埋深设计，避免高水头压力．

为了合理确定混凝土双向板极限荷载和薄膜效应区域，进行了6块混凝土双向板承载力试验研究，观察试验板裂缝开展和最终破坏模式，获得了试验板荷载-位移曲线．在此基础上，基于塑性铰线理论，考虑受拉薄膜效应影响，提出新的混凝土双向板破坏模式，建立确定受拉薄膜效应区域的椭圆方程，推导板块内力平衡方程，获得各板块承载力增大系数．同时，编程计算混凝土板荷载-变形关系，分析薄膜效应机理，并用于验证理论方法有效性．最后，将理论计算结果与国内外试验结果及理论结果进行对比，表明：提出的破坏模式与传统拉压薄膜效应机理相一致，可用于确定混凝土双向板极限承载力、拉压薄膜效应区域和最终破坏模式．

将连续排水边界引入双层饱和软土地基的一维固结理论．基于该边界，利用积分变换法推导出任意荷载作用下土体有效应力增量的解答，并分别给出了瞬时恒载和正弦波荷载作用下有效应力增量和总沉降的解答．将所得解答退化单层土的情况，并与已有解答进行了对比，验证了所得解答的可靠性．最后，对正弦波荷载作用下双层土的一维固结性状进行了参数分析，结果表明：当渗透性和压缩性更高的半层土一侧的边界的排水能力增强时，土体的总沉降可更快达到稳定状态，但固结前期的最大沉降量更大、起伏波动也更剧烈．此外，加载周期影响土体的最大沉降量，但不影响总沉降达到稳定状态所需的时间．

为提升无损检测设备的检测精度，量化相对湿度对沥青混合料介电特性的影响，通过理论推导建立了基于相对湿度的沥青混合料介电模型，在4种频率、6种相对湿度条件下分别测试沥青混合料的介电常数来验证模型的准确性和可靠性．试验结果表明：频率是影响沥青混合料的介电常数的重要因素，在1 kHz~1 MHz频率范围内，沥青混合料的介电常数会随着频率的增大而减小，减小速率随相对湿度的增大而增大；相对湿度会对沥青混合料的介电常数造成影响，在50%~100%相对湿度范围内，沥青混合料的介电常数会随着相对湿度的增加而增大，减小速率随频率的增大而减小；基于相对湿度的沥青混合料介电模型具有较好的可靠性，多组试验结果的拟合优度均在0.95以上．该模型可用于量化相对湿度对沥青混合料介电特性的影响，提升无损检测设备的检测精度．

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响，考虑道砟颗粒的不规则外形，采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型．通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力，分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应．结果表明：钢轨波磨会降低道床稳定性，显著提高散体道床的振动水平；钢轨波磨区段砟颗粒之间的接触力会有较小程度的增大；钢轨波磨会增大道砟颗粒之间的滑动位移及摩擦耗能，加剧了道砟颗粒之间的磨耗．对比而言，钢轨波磨对有砟道床中道砟颗粒的振动加速度影响最大，对道砟颗粒磨耗影响次之，对道砟颗粒的接触力影响最小．

针对矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度的设计方法尚不完善的问题，提出一种基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度确定方法．首先，基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立考虑桥轨关系和轮轨关系的列车-轨道-桥梁动力相互作用模型，在此基础上完善钢轨多种附加应力的计算方法；然后，考虑桥墩刚度对扣件上拔力和墩顶纵向位移的影响，以重庆地铁实际工程为例，确定轨道桥矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度．研究表明：提出的组合桥墩纵向刚度研究方法可有效用于求解钢轨应力及确定桥墩合理纵向刚度；钢轨底部边缘动弯曲应力和温度应力未随桥墩纵向刚度而变化，而钢轨伸缩应力对桥墩刚度变化最为敏感；桥墩纵向刚度对扣件上拔力以及墩顶纵向位移均有明显影响；对于所研究的矩形空心-双薄壁组合桥墩，其墩底尺寸建议不小于7.4 m，此时刚构桥墩的合成线刚度为61.4 MN/m．

为改进传统基于二区域建模方法在地下换热器仿真中的不足，提出基于二元复合介质的垂直双U型地下换热器动态解析传热模型．在传统复合介质建模思路的基础上，引入地质分层复合介质等效处理方法，结合U型水管流体准动态传热解析函数及处理管壁非均匀热流条件的分段圆柱热源法，构建了系统动态传热解析新模型．与实验数据对比，新模型在40 h热响应测试中的平均相对误差仅0.17%．系统动态热特性分析中，利用新模型工具从可视化角度解释双U型地埋管内部的热堆积与热短路现象，为地下换热器的性能优化提供可靠支持．

针对波浪条件下空投自主式水下运载器(AUV)低速入水(伞降或低空空投)工况，采用计算流体力学方法进行数值模拟．计算了5套不同分辨率网格的AUV入水情况，证明了所采用的网格设置能很好地满足AUV入水数值模拟．分析了AUV在波峰、波谷等不同入水点处受力情况．入水点在波峰和波谷处AUV受力较大，且这两点处x方向上受力变化趋势是相反的，主要原因是水面上水质点圆周运动速度和迁移速度叠加导致的合速度方向不一致．分析了不同波浪参数和风速对AUV受力的影响，不同波浪参数和风速对AUV垂向受力影响极小，而对横向受力影响较大；相比于静水入水，波浪条件下入水受力更大．产生这些现象的主要原因是波面上水质点的横向运动．