为解决双臂冗余机器人的非操作臂因不在规划范围内所导致的非操作臂占据操作空间的问题，提出了基于任务空间关节距离离线数据集的深度确定性策略梯度(D-DDPG)主动自避碰策略．通过构建关节间距离的描述数据集，结合DDPG深度强化学习生成主动避碰模型，利用经验模型主动驱动非操作臂运动到非任务空间，在避免操作臂路径规划中避障运算的同时，为操作臂提前避让出一定的操作空间．实验表明：D-DDPG策略在连续路径避障测试中可将最小关节距离提升到初始位置的2.38倍．

提出了一种融合轮椅助行与康复训练为一体的移动式康复训练机器人的设计，该机器人除可实现坐、卧、站、助行等基本功能外，还兼具下肢康复训练能力．首先对移动式康复训练机器人的结构原理进行了介绍，其次针对机器人坐姿状态下的下肢康复机构进行了运动学建模．针对坐姿状态下下肢训练机构关节空间与训练空间的广义坐标不同，建立了下肢训练机构训练空间与关节空间的映射关系模型．最后基于所设计的下肢训练机构，对其可实现的典型训练模式进行了规划分析，证明了本研究中下肢康复机构设计的有效性．

针对粒子滤波算法在重采样环节因粒子交互而不能充分并行处理的问题，提出了基于图形处理器(GPU)的并行骨干粒子群优化粒子滤波算法(BBPSO-PF)．首先利用骨干粒子群算法具有易并行的特点优化粒子滤波算法重采样环节，从算法结构上提高粒子滤波算法的并行度．然后利用GPU的多线程架构并行处理每个粒子群的数据，每个线程负责一个粒子群，使粒子群之间得到并行化处理，解决粒子滤波重采样因粒子交互而不能充分并行的缺点．最后利用GPU中对齐与合并的内存访问原则，给粒子群设计高效的数据存储结构，降低内存访问事务，提高粒子群的数据存取速度，进一步提高算法实时性．该方法在保证算法精度前提下明显提高了算法的实时性．

为了实现对传统民族服饰图像文化内涵的自动挖掘，提出了基于字典学习的传统民族服饰图像多标签标注算法．该算法在原有相似系数结构不相关字典学习方法基础上，对重建系数判别能力进一步增强，实现多标签标注任务．首先，利用支持向量机(SVM)算法对重建系数进行线性分类；接着，为每一类别构建一个字典，同时对SVM分类错误的样本进行惩罚；然后，将字典与重建系数不断迭代求解；最后，利用测试样本重建误差和重建系数在分类器中的分类效果完成标签预测．实验结果证明了该方法性能上有所提升，并且在不同数据上的结果更加稳定．

为解决实际应用中临界导通模式(CRM)下boost转换器软开关时间求解不精确等问题，提出了一种针对非线性电容的分段等效电容模型，基于该模型计算得到最优软开关时间．首先介绍了适用于boost电路谷值开关/零电压开关实现的等效电路，得到软开关谐振过程中的特征微分方程；然后根据非线性微分方程的线性化提出分段等效电容模型，计算软开关过程相关电压电流的解析解；最后利用所求得的解析解迭代得到最优软开关时间．实验结果表明：该方法求得的软开关时间与实际电路的软开关时间的误差在5 ns以内，利用所提出的分段等效电容模型计算的谷值开关/零电压开关时间足够准确，为临界导通模式下boost电路实现软开关提供了指导性的方法．

针对高压降压DC-DC(直流转直流转换器)输入电压范围宽的特点，设计了驱动电路通过钳位电路设定高压的驱动电压，同时通过源极跟随提供驱动功率管开启的驱动电流．电路集成于一款40 V 0.18 μm BCD(双极型晶体管、互补金属氧化物半导体和双扩散金属氧化物半导体)工艺的高压降压DC-DC控制器芯片中，测试结果表明：在200 kHz开关频率下空载功耗为4 mA；驱动功率管开启电压最高为14 V，当输入电压小于14 V时能够提供接近输入电压的驱动压差；PMOS(P型金属氧化物半导体)功率管栅极电压驱动速率在40 V/μs以上，NMOS(N型金属氧化物半导体)功率管栅极电压驱动速率在60 V/μs以上．驱动电路具有高驱动速度和高驱动电压差，以降低开关损耗及导通损耗．

针对自主研发的球形管道检测器的定位需求，采用圆弧形压电陶瓷与检测器金属球壳本体相结合的方式，设计了一种圆弧形复合超声波振子．基于压电方程，采用直接耦合分析方法将机械参数和压电参数统一到同一个分析式中，对圆弧形压电陶瓷与金属球形壳体的耦合振动特性和机电能量转化效率进行理论分析．在此基础上，通过基于有限元的数值仿真方法对其进行模态分析和谐响应分析．经过分析可知：所设计的圆弧形复合超声波振子有两个明显谐振频率点，分别为52.1 kHz和76.2 kHz，而在76.2 kHz下的机械品质因素和有效机电耦合系数等性能指标均优于52.1 kHz，且主要振型为径向振动为主的有弯曲振动．经过对实际研制的圆弧形复合压电振子进行阻抗分析可见，实际主谐振频率为72 kHz，在不同工作频率下实际测量的驱动波形结果与仿真分析趋势一致．

为了有效解决大面积语义信息缺失、孔洞区域大小及形状不规则、图像背景复杂时修复结果出现边缘模糊、伪影或修复失真等缺陷，提出了一种基于混合空洞卷积网络的多鉴别器图像修复算法．首先，将待修复图像输入一个基于混合空洞卷积层的模糊卷积网络，以重构损失为标准，进行粗修复．然后，将粗修复结果输入双平行卷积网络，该网络包含混合空洞卷积(HDC)层的卷积路径及一个与之平行的感知层卷积路径，两个平行路径的输出经过解码和反卷积后，送入鉴别器进行判别优化．最后，在网络的优化过程中，利用全局鉴别器、局部鉴别器和中心鉴别器增强修复图像的整体及局部语义一致性和细节特征．在国际公认的人脸数据集CelebA和风景数据集 Places2上，对提出算法进行训练和测试，实验结果表明：提出方法在修复背景复杂和各种大小及形状的孔洞时，增强了图像细节的修复精度，有效避免了修复失真，在修复的视觉效果、峰值信噪比、结构相似度和平均误差方面，优于对比的4种经典修复算法．

针对星载雷达杂波的多普勒特性，提出了在某一距离处的多普勒模糊次数的数学模型，并从三维角度对多普勒频率进行了理论分析与仿真．在杂波角度-多普勒频率二维数学模型的基础上对多普勒模糊情况进行了具体分析，并理论分析了角度、距离等多个因素对多普勒频率的影响，最后综合考虑了地球自转及平台运动带来的两种偏航误差并推导了相应的数学模型．基于提出的模型进行了仿真实验，得到在一定多普勒模糊次数的前提下信号工作频率、脉冲重复频率的上下限，仿真结果表明：杂波多普勒随距离及角度的变化而改变，赤道轨道下地球自转带来的影响较小．

针对移动边缘计算服务器存储能力有限的问题，利用终端通信技术数据共享优势提出了一种基于动态规划的移动边缘计算与终端通信(MEC-D2D)协同内容缓存放置策略．首先分析协同通信模型中的内容流行度、缓存空间有限性以及干扰限制等因素对用户内容获取平均时延的影响；然后通过建立内容分段获取模型，以降低用户内容获取平均时延为优化目标；最后将缓存问题视为完全背包问题，并采用动态规划算法设计最优缓存分配方案．仿真实验表明所提缓存策略可有效降低用户内容获取平均时延．

采用四阶有理Bezier曲线，多个控制点约束叶轮中弧线进行叶片参数化设计．基于贯流风机须在较宽的工况区间内稳定运行的要求，在熵值法的基础上设计了一种多工况设计优化方法．设置多工况加权平均流量为优化目标函数，利用超拉丁方实验设计方法生成样本空间点，通过熵值法确定不同工况的权重因子，基于多岛遗传优化算法(MIGA)对数值模拟结果进行多工况优化．通过此方法进行贯流风机叶片型线优化结果表明：优化后叶轮在不同转速下体积流量均有所上升，最高转速下流量提高65.18 m3/s．

针对目前对涡旋压缩机涡旋盘的优化设计多以几何性能最佳为优化目标，其力学性能较差这一缺点，提出了基于自适应第二代非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)、综合考虑力学性能和几何性能的变截面涡旋盘多目标优化设计方法．针对由基圆渐开线和高次曲线组成的变截面涡旋盘，确立了以涡旋型线特征参数表示的动涡旋轴向气体力及内容积比数学模型，以轴向力最小和内容积比最大为设计目标进行多目标优化设计，引入了根据种群的进化状态来进行自我调节的交叉算子和变异算子，以提高NSGA-Ⅱ算法的效率和最优解的分布均匀度，并得到了Pareto最优解集．在最优解集中挑选三种优化型涡旋盘与传统型涡旋盘进行对比分析，其最大轴向气体力分别减少了3.20%，1.08%和1.90%，内容积比分别提高了5.37%，6.64%和3.35%，表明提出的优化方法可以得到综合性能较优的变截面涡旋盘．

为确定空间自由活塞斯特林发电机的启动温度，提出一种结合动力学模型预测启动温度的简单方法．首先建立了包含热力学和动力学的发电机线性模型，利用根轨迹技术并依据系统的不稳定性判定方法预测发电机的启动温度．运用该模型分析了实验样机的启动温度以及配气活塞板簧刚度和外负载对启动温度的影响，并进行实验验证．结果表明：发电机的启动温度与配气活塞板簧刚度成正相关关系，而与外负载成负相关关系，模拟结果与实验有较好的一致性．但由于模型的理想化，模拟结果存在误差且该误差随着热端温度的升高而增加．此外，利用该模型预测发电机的运行频率，结果表明误差低于5.9%．

针对永磁同步电机(PMSM)电流环控制精度低、动态性能差等问题，采用伪微分反馈(PDF)控制器并结合Σ-Δ采样法进行控制策略设计．为最大程度提升系统的动态性能，基于伪微分反馈控制环路模型对电流环带宽限制因素进行分析，提出了一种改进PDF电流控制策略．该策略考虑PDF算法结构特性及Sinc3滤波解调特点，通过设计抽取率不同的双反馈回路并结合即时采样即时更新策略，最大程度降低环路延迟对系统动态性能的影响．在相同的永磁同步电机模型参数下，仿真对比不同控制策略下电流环响应性能，并基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)伺服平台进行验证．仿真及实验结果表明：提出的改进PDF控制策略能在不改变开关频率前提下拓展电流环带宽3倍以上，且具有较好的抗谐波扰动能力，大幅提升交流伺服系统控制性能，满足高性能应用场合需求．

以缺口附近疲劳损伤影响区的场强为损伤参量，结合Manson-Coffin方程提出一种多轴比例加载下缺口件疲劳寿命预估方法．首先，借助坐标变换矩阵定义应变能密度最大的平面为临界面，克服了传统能量法作为标量难以描述裂纹萌生和扩展方向的不足．其次，利用有限元软件分析临界面上等效应力分布规律，拟合距离危险点5 mm内等效应力分布函数，通过求相对应力梯度函数的驻点确定疲劳损伤影响区的大小，以疲劳损伤影响区的场强作为疲劳损伤参量对Q345钢多轴缺口件进行寿命预估．最后，将利用该方法、局部应力应变法的预估寿命与试验寿命进行对比，结果表明：两种方法预估寿命的误差都在2倍因子以内，但由于该方法考虑了应力梯度效应，预估精度要优于局部应力应变法．

为了提高带有长短叶片结构的水泵水轮机机组在运行中泵工况的运行效率，先对粒子群优化(PSO)算法进行线性变化的惯性权重及变化学习因子的改进，然后用改进PSO算法对水泵水轮机转轮结构进行优化．采取试验和数值模拟相结合的方式，以提高水泵水轮机泵工况的效率与扬程为目标，用近似模型和改进PSO算法结合的方法对转轮9个结构参数进行全局寻优．研究发现：在导叶开度9.8°下各工况的效率与扬程均有一定改善，额定工况点效率值提高0.56%，扬程提高2.10%；17.5°开度的额定工况点效率提高0.55%，扬程则提高0.018%，并且高效区得到一定拓宽；24.8°开度除小流量外其余工况点效率值与扬程均有明显提高；优化方案水泵水轮机泵工况内部流动特性得到改善．

选取单筋双跨加筋板模型，基于非线性有限元方法计算了在单轴压缩载荷作用下，模型范围、点蚀坑形状、腐蚀位置、带板柔度、加筋柔度、腐蚀体积、加强筋个数等因素对含腐蚀损伤加筋板极限强度的影响．研究结果表明：腐蚀体积是影响加筋板极限强度的关键因素，且极限强度的折减值与腐蚀体积比接近二次曲线的关系．根据数值计算结果利用多元函数拟合功能得到了含腐蚀损伤加筋板结构极限强度评估公式，可对含腐蚀损伤加筋板的极限强度进行合理评估．

针对主动式升沉补偿系统的时滞特性会造成控制效果变差甚至使系统失稳问题，考虑采用模型预测控制算法对其进行控制.并从提高系统抗干扰性角度出发，将模糊-比例积分微分(PID)控制与模型预测控制进行结合形成预测模糊PID控制，并将其与动态矩阵PID控制进行了仿真比较.最后为了进行实时的升沉补偿，采用时间序列法自回归预测模型对吊装点的运动进行了预报.仿真结果表明：预测模糊PID控制在系统存在时滞的情况下既保证了系统的稳定性又提高了系统的抗干扰性；时间序列法自回归预测模型对于极短期的运动预报具有较高的预测精度，可以满足主动式升沉补偿系统的预报要求.

为有效控制水下复合材料结构受湍流壁面脉动压力激励引起的结构自噪声，利用模态展开技术和高阶剪切形变理论，结合湍流壁面脉动压力功率谱建立了水下湍流壁面脉动压力激励复合材料板的Rayleigh-Ritz模型，并推导了结构振声响应的封闭解．利用该方法探讨了复合材料板的弹性模量、密度、阻尼等材料参数，以及铺层角度和厚度等参量对水下湍流激励引起结构振动和声辐射的影响．研究发现：通过增大结构阻尼是抑制水下湍流壁面脉动压力激励复合材料板的振声响应的最佳有效途径，同时提高结构抗弯刚度也能达到较好的减振降噪效果，尤其在抑制振动方面作用显著．

为研究水泥黄土注浆微型桩内钢材回收的拉拔力影响因素，在自主研制了侧阻拉力机的基础上，通过室内小模型试验，模拟了注浆微型桩内置钢材的拉拔回收过程．分析了不同设置条件下钢板拔除时拉拔力的变化，包括水泥掺入比、上覆压力、减摩剂和拉拔速度等因素的影响．分析了减摩材料的稳定性和适用性，试验得出钢板拉拔过程可分为4个阶段：第I阶段拉力和位移均较小；第II阶段拉力开始增加，达到峰值前的位移非常小，不超过3 mm；当达到峰值时进入第III阶段，钢板开始有明显的相对滑动，随后拉力迅速下降；第IV阶段下降趋势趋于平稳直至钢板拉拔工作结束．钢板拉拔力与上覆压力和水泥掺量均呈正比关系，且涂抹减摩剂后的钢板与水泥土间的粘结强度不超过25 kPa；钢板表面是否涂抹减摩剂对钢板拉拔力的影响较大，相同水泥掺量情况下，涂抹减摩剂试样的摩阻力为未涂抹减摩剂的一半．

结合Fick第二定律和修正Davis方程，建立多离子耦合作用下混凝土在硫酸盐纯浸泡环境中离子扩散数值模拟过程，并通过化学平衡建立离子和腐蚀产物之间的定量关系，最终得到简化的硫酸盐纯浸泡模型．利用Matlab和COMSOL Multiphysics实现硫酸根离子扩散模型的建立，以时间为自变量，通过设置温度、浓度等初始条件，最终得到腐蚀物浓度、孔隙率和应变场等因变量评价参数．考虑到混凝土试件的初始建模条件和硫酸根离子腐蚀过程中的复杂因素，对扩散和腐蚀过程做了一些简化和假定，建模结果表明：硫酸根离子在纯浸泡环境下的扩散过程符合试验规律；随着模拟腐蚀进行，混凝土内部自由态硫酸根离子趋于稳定，而固化态硫酸根离子随腐蚀进行而增加；模拟结果可以结合无损检测方法利用损伤层厚度来预测混凝土耐久性寿命．

为计算地铁施工引起的既有管线附加变形，将地埋管线视为弹性地基梁，受到地层竖向和水平位移荷载作用，考虑管线变形的几何非线性，建立了管线变形的控制微分方程组．采用优化方法进行模型求解，进行了案例计算和离心模型试验．将有限元解和试验结果同优化解进行了对比，验证了优化方法的正确性．分析了地层水平位移和几何非线性对管线变形和内力的影响．结果表明：管土摩擦系数较小时，管线在开挖影响范围内全长受拉．管土摩擦系数较大时，管线在隧道开挖中线附近受压，在其余范围内受拉，在管线变形计算中应同时考虑压应变和拉应变．较大的地层沉降使管线变形呈现几何非线性，表现为管线竖向位移引起管线轴向伸长，且管线弯曲变形与轴向变形存在一定的相互影响．