为提高6轴机器人的运动学绝对定位精度，提出了一种闭环校准方法．首先，通过视觉位姿测量方法，建立多点位姿约束；其次，利用差分方法构建辨识方程；最后，采用加权最小二乘法对机器人运动学参数进行辨识．测量设备为安装在机器人末端的相机，其与固定的高精度标定板配合使用，以实现多点位姿约束．根据工业应用中的逆解参数约束条件和手眼系统的运动学耦合关系，确定了包含14个参数的最小校准参数集．基于此参数集，应用加权最小二乘法进行参数辨识，从而完成了机器人的运动学参数校准．采用该方法对华数HSR-JR605机器人进行校准后，机器人末端绕点运动的平均距离误差显著降低，从2.77 mm降低到0.42 mm．

针对刀具磨损诊断单一信息效果差和超参数手工调整费时的问题，提出一种注意力卷积神经网络(Transformer-CNN)与灰狼优化(GWO)算法融合的方法实现刀具磨损的高精度预测．首先，在多传感器数据预处理后，依次采用皮尔逊相关系数法和核主成分分析法进行多域特征提取和特征融合与降维，获得高预测性能的模型输入参数；然后，为了增强模型的自主学习关键特征与并行计算能力，构建M-N结构的Transformer-CNN组合模型用于刀具磨损预测，并用灰狼优化算法优化M-N结构Transformer-CNN网络的超参数，得到最优M-N超参数组合；最后，运用刀具磨损试验数据测试所提出的刀具磨损预测模型，预测精度达到99.98%以上，误差远小于其他模型误差，实验结果验证了提出方法的准确性和鲁棒性．此外，通过对比优化的深度学习方法，进一步验证了所提方法的必要性及有效性．

针对大幅面柔性电路板(FPC)激光钻孔设备中存在的误差校正效率低、加工精度差、自动化程度不够高等问题，提出了一种智能网格迭代校正方法．在振镜组合高精度导轨平台设备上，首先以导轨和电荷耦合器件(CCD)相机对初次加工定位孔进行线性扫描，自动获取定位孔的位置和误差信息；然后通过计算得到校正表信息并修正位置后自动加工定位孔，并进一步检测提取误差信息，通过反复迭代校正直至误差达到设定精度．经检验，该误差校正方法使加工位置误差小于0.01 mm，满足了高精度大幅面柔性电路板激光钻孔的实际需求．

针对实际产线环境下齿轮端面缺陷定位检测精度低的问题，提出了一种跨图匹配推理方法．首先，为提升定位模型对不同环境的适应能力，分析对抗机制下的YOLO模型架构，并通过解析图像级特征间的联系，构建逐级特征压缩结构，增强图像级域分类器的鉴别能力．然后，在域分类器与特征层间建立自适应梯度反转层，深入挖掘困难样本信息，增强模型的泛化能力．最后，探究齿轮实例级特征分布特性，基于图卷积网络构建特征图结构，并在定位过程中建立基于对抗机制的图匹配准则，引导模型聚焦域不变特征，实现不同环境下的知识迁移．实验结果表明：与其他方法相比，所提方法实现了更高的齿轮端面缺陷定位检测精度．

针对进出口独立调节系统切换时易引发冲击振荡问题，提出了一种适用于中大型挖掘机的双泵多阀协调控制平滑模式切换策略．相比传统单纯依赖负载力计算的模式切换策略，建立了基于出口阀开度与实时负载力复合识别的模式切换点判断准则，基于各执行器模式切换过程中不平稳性分析结果，设计了一种阀口信号连续性控制与单向模式切换策略，解决了控制指令切换跳变与负载波动下模式频繁切换的问题．基于进出口独立调节的20 t级挖掘机双泵多阀协调控制系统试验结果表明：采用所提出的策略能够保证在不同工作速度下的切换过程中均不发生速度和压力振荡，实现了平稳的模式切换，保证了挖掘机的运动控制性能．

针对多人共站拆卸模式中对工人协作、空间限制考虑的不足，结合实际拆卸中多产品混流拆卸和任务分类的必要性，提出了考虑工人协作的多人共站混流时空拆卸线平衡问题．首先，建立了所提问题的混合整数规划模型，旨在同时优化节拍时间、空闲均衡指标、工人总数和任务惩罚函数四个目标．其次，提出了一种改进Jaya算法，根据问题特征采用三层整数编码方式，设计两阶段解码和对原始操作进行离散化改进处理，以保证所产生的解均可行．然后，通过一个小规模实例的求解验证了所建模型和所提算法的正确性和有效性．最后，将所建模型和所提算法应用于一个汽车拆卸实例中，得到多种拆卸方案供决策者灵活选择．

针对晶圆制造系统中的跨区多目标调度受到驻留时间和清洗工艺带来的多时间窗约束影响、不利于生成可行的调度方案、需要频繁的人工干预等问题，建立优化目标为最小化总拖期和总生产成本的多目标混合整数规划模型，并提出一种基于自适应松弛因子的双种群协同进化调度优化算法．首先，为平衡多目标和各种约束，设计双种群协同进化机制，包括优先考虑可行性的正常种群和优先考虑收敛性及多样性的收敛种群；根据收敛种群的状态，选择性地为正常种群提供优秀的个体，使其跳出局部最优．其次，设计自适应松弛因子以保存收敛种群中优秀的不可行解，进而加强对解空间的探索和提高解集的多样性；针对交叉变异产生的不可行解，设计个体修复策略以提高解集的可行性．最后，通过27组算例实验和晶圆制造仿真系统连续6个月的测试结果表明，提出的算法获得了具有更好收敛性和多样性的帕累托(Pareto)解集，明显降低了晶圆制造系统的总拖期和总生产成本．

为合理规划车齿加工的进给工艺参数，基于未变形切屑几何特征研究车齿加工进给策略对切屑厚度与切削力的影响，通过建立等间距、等差递减、反比例递减3种径向进给策略的车齿加工展成包络模型，提出了基于求解未变形切屑几何特征的切削力计算方法，分析了刀具在不同径向进给策略下的未变形切屑几何特征；通过构建切削刃扫掠曲线簇与未变形切屑的有效接触区域辨识方法，得到未变形切屑几何特征与切削刃上载荷分布的关联规律，讨论了车齿刀具在不同径向进给策略下的切屑厚度与切削力变化趋势．结果表明：当规划车齿进给工艺参数时，须要综合考虑最大切屑厚度和切削力，应采用逐渐递减的进给策略分配粗加工的进给切深，而在最大切屑厚度允许的条件下，可优选反比例递减的进给策略．

针对分布式异构、带工序跳越的流水车间生产与配送集成调度问题，建立以总成本、最晚送达时间最小化为目标的混合整数规划模型，并提出融合多智能体系统和多目标头脑风暴算法的智能仿真优化框架以求解．在智能仿真优化框架中，基于多智能体的仿真框架高保真模拟生产与配送过程动态属性，以成本目标导向的初始化启发式规则提高初始种群质量，用基于编码差异性与支配关系的集群划分方法平衡探索与开发，用基于关键工厂的邻域搜索算子增强局部开发能力．实验结果表明该算法在求解所提出问题上的有效性和优越性．

由铝工业生产过程抽象出一种同时考虑工人因素和运输资源约束的分布式混合流水车间调度问题，优化的目标函数为最小化最大完工时间和最小化工人最大疲劳度两个目标．针对分布式混合流水车间调度问题，基于演化多任务优化算法的基本框架，构建了一种问题协同的多任务协同优化算法．将复杂的整体问题分解为两个相对独立的子问题，每个子问题采用相应的优化算法框架进行协同搜索，通过整合两个子问题的优化个体达到整体问题的求解．最后引入8种局部强化机制对种群进行进一步的优化，实验结果进一步证明了所提算法的高效性．

针对复杂结构的浸没等几何分析网格与其计算机辅助设计(CAD)模型边界面存在非几何一致性，导致其难以通过传统有限元法边界条件施加方法进行边界条件处理问题，提出了一种基于积分映射法和Nitsche's法的浸没等几何分析边界条件等效弱施加技术，通过独立的边界离散网格将Neumann边界条件与Dirichlet边界条件对应的物理量等效映射至线性稀疏系统方程．数值算例表明：所提方法可进行复杂结构浸没等几何网格边界条件的精确施加，且所研发浸没等几何分析边界加载模块的计算结果与商用软件仿真结果基本相同，该方法为复杂结构浸没等几何分析模型的边界条件施加提供了一种有效的技术和工具．

针对传统有限元法在求解含不同形状孔洞的薄板结构问题时存在材料不连续、网格划分困难、网格扭曲以及剪切自锁等问题，结合扩展有限元(XFEM)理论与张量分量混合插值(MITC)板壳有限元理论，构造一种新的XFEM-MITC9板单元．该单元使用水平集函数描述结构体中的不连续边界，根据单元与孔洞边界相对关系选择不同的数值积分方案，对横向剪切应变进行混合插值处理计算单元的刚度矩阵．在实际算例中，设计MINDLIN，MITC9和XFEM-MITC9板单元有限元程序，求解含不同尺寸和形状孔洞的薄板静力学与模态问题．结果表明：对比自动动态增量非线性分析(ADINA)软件计算结果，XFEM-MITC9板单元计算误差小于2%，可以避免剪切自锁现象；数值算例验证了XFEM-MITC9板单元相关算法的可行性，提高了对含孔洞板壳问题求解的便利性．

提出了一种弹性结构的格点型有限体积法，拓展用于研究三维几何非线性问题．该方法基于格点型有限体积法求解基尔霍夫应力描述的控制方程，计算域可利用四面体、六面体等非结构网格进行划分，对不规则形状问题的适用性强．利用初始构形作为计算的参考构形，基于格点型有限体积法离散控制方程，以线弹性结果为初始值，通过牛顿-拉夫逊方法迭代求解非线性方程组，并基于C++语言开发求解程序．利用该程序分析不同载荷作用下的悬臂梁、两端固支梁、壳体大变形等问题，数值计算结果表明：格点型有限体积法解与解析解的误差不超过3%，验证了求解程序的正确性；相对于0初始场，采用线弹性计算结果为迭代初始场可以明显提高计算效率；四面体、六面体等网格可以有效处理不规则结构问题，计算结果与其他方法结果符合良好．

根据变胞机构不同构态间的变化关系，首先定义源构态与子构态的概念．其次将几何代数引入变胞机构的型综合理论中，进一步阐述源构态与子构态的空间关系，给出满足变胞条件的数学表达式．接着筛选出满足变胞条件的子构态支链许动子空间，进一步设计出源构态支链向子构态支链过渡的变胞方式，由此提出几何代数框架下变胞并联机构的型综合原理．然后，基于提出的变胞并联机构型综合原理，对一类可增加转轴的变胞并联机构进行构型综合．最后，基于几何代数运动求交的方法，对综合出来的变胞并联机构的自由度进行分析，验证了理论的有效性和正确性．

为了揭示水润滑条件下星形密封圈的摩擦力特性，建立基于流体动力逆解理论(IHL)和弹性变形理论的混合润滑摩擦模型，通过Ansys仿真、Matlab数值计算和试验对比的综合分析方法，探究流体压力及往复速度对星形圈摩擦力的影响，并对比分析星形圈与O形圈的摩擦力特性．结果表明：模拟计算摩擦力与试验摩擦力值接近，所建模型具有较高的准确度；同等条件下星形圈摩擦力与O形圈摩擦力值大小会随着流体压力升高出现反转．

为研究高速开关阀动态响应特性，详细介绍了高速开关阀的结构特性和运作方式，并对其数学模型进行了深入分析．通过使用电磁仿真软件，构建了高速开关阀的三维瞬态电磁模型．分析了不同线圈匝数、衔铁直径、衔铁高度、弹簧刚度和弹簧预紧力等主要设计参数的动态响应，得到了高速开关电磁阀的优化设计参数；最后通过高速开关阀样机试验，验证了高速开关阀设计的可行性及仿真结果的准确性．试验结果显示高速开关阀响应时间约为3.14 ms，电流稳态值为1.08 A，响应时间误差为4.5%，稳态电流误差为5.3%．

分析新能源汽车电驱动传动系统非线性动力学特性，通过建立电驱动传动系统三维模型，结合轴承动力学与斜齿轮副动力学分析，考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、传递误差和轴承游隙等非线性因素，构建电驱动传动系统振动模型与无量纲微分方程．采用龙格-库塔法求解微分方程组，结合时域图、快速傅里叶变换(FFT)频谱、相图与庞加莱截面，探究频率与刚度激励下电驱动传动系统非线性动力学特性．最后探究激励频率与啮合刚度幅值变化时电驱动传动系统分岔特性．结果表明：随着激励频率增加，传动系统经历不稳定单周期-混沌-分岔-稳定单周期振动过程；而随着啮合刚度幅值的增加，传动系统经历单周期-多周期分岔-混沌-单周期振动过程；同时，调节激励频率与啮合刚度幅值可确保传动系统长时间保持在稳定的单周期区间振动而不发生大幅度跳跃，延长新能源汽车传动系统各零件使用寿命，降低零件更换与维护成本，提高系统稳定性．

为研究激励频率对非正交非对称面齿轮传动系统非线性振动特性的影响机理，考虑齿侧间隙的影响，构建非正交非对称面齿轮传动系统非线性动力学模型．采用龙格-库塔法求解系统动力学微分方程，得到系统在不同压力角和轴交角下的时域图、空间频谱图、相图和分岔图，探讨外部激励频率对非正交非对称面齿轮系统非线性动力学特性的影响机理．结果表明：非正交非对称面齿轮传动系统具有丰富的非线性动力学特性；在一定范围内，当压力角减小或轴交角增大时，系统混沌状态下的振动位移会随之下降，该特性对非正交非对称面齿轮传动系统稳定性的提高有积极作用．

为满足月球车地面行走微重力实验需求，克服传统悬吊法因摩擦力、复杂滑轮组等因素对重力补偿精度的影响，提出主被动复合式磁悬浮重力补偿方法．基于总体设计方案，建立地形输入与磁悬浮气隙的关联模型和干扰力模型并仿真校验，进而设计稳定悬浮-恒力补偿的控制系统．仿真结果表明所应用控制方法能够实现电磁铁稳定悬浮并保证恒补偿力输出精度．进一步通过空、偏载实验验证磁悬浮稳定悬浮控制方法的可行性，实验结果表明磁悬浮随动组件在一定的扰动下可实现稳定悬浮．

针对一类单自由度分段线性系统的吸引子共存现象，利用速度脉冲法对系统共存吸引子进行转迁控制，并基于自适应惯性权重粒子群优化(APSO)算法对控制方法的控制增益进行寻优．首先，通过构建局部映射得到系统庞加莱映射，计算雅可比矩阵的特征值，进而得到系统的弗洛凯乘子和李雅普诺夫指数；利用打靶法、胞映射方法和参数延续算法分析和刻画系统周期运动在转迁过程中由鞍结分岔、倍周期分岔和边界激变引起的吸引子共存现象．其次，基于速度脉冲法，在定相位面上对被控周期运动的速度施加扰动，将被控系统的周期运动或混沌运动控制到与之共存的其他周期运动．最后，利用自适应惯性权重粒子群算法对控制增益寻优，得到了控制增益在可行区域内的最优组合，避免了采用试凑法确定控制器增益的片面性与不准确性.该控制方法有利于提高机械系统的稳定性，增加使用寿命，具有一定的工程实际意义.

采用分段真空烧结法制备了(Ti，W)C基金属陶瓷，记录和分析了陶瓷烧结过程中试样的收缩率和密度的变化，研究了(Ti，W)C基金属陶瓷烧结过程的微观结构和相演变过程．结果表明：随着烧结温度的持续升高，陶瓷中孔隙数量减少，样品的收缩率和密度增大；在烧结过程中，各元素的原子在多种扩散机制的作用下不断扩散聚集，形成了多种不同的微观结构；同时，各X射线衍射(XRD)峰的角度和强度也不断发生微小变化，或在一定温度下消失，表明烧结过程中存在复杂的相演变过程；液相在1 260 ℃左右出现，烧结试样在颗粒重排、溶解-再析出等多种机制的作用下，致密化进程大大加快，并形成了弱白芯灰环、灰芯灰环和无芯等多种显微组织结构．

基于近场动力学理论，采用近场动力学微分算子建立了含缺陷压电材料的非局部力电耦合模型，将压电结构的位移-电势方程与边界条件重构为非局部积分形式，并采用拉格朗日乘数法与变分原理获得位移场与电势场，进而获得应力场与电位移场．研究了力电耦合载荷作用下无孔与含孔压电板的变形问题，并通过与理论解和有限元解的对比验证了本模型的有效性．最后分析了含孔边裂纹压电板的电弹性问题，体现了本模型在求解力电耦合载荷作用下不连续压电结构变形问题的优势，为含缺陷压电结构的力电耦合分析提供了新思路．

为探究铝合金搅拌摩擦焊系统非线性动态特性，构建了系统非线性动力学模型．考虑材料流动和等效软化摩擦系数等多种因素影响，探究x和y方向进给速度对系统振动响应的影响．应用时间-历程曲线、庞加莱截面、频谱图、分岔图和李雅谱诺夫指数等表征方法，分析在进给速度下系统分岔和运动状态演化过程，对铝合金搅拌摩擦焊系统运动机理进行探究．结果表明：在相同焊接环境和焊接参数下，系统动态响应过程中，x方向进给速度对系统的振动响应影响比y方向进给速度对系统的振动响应影响更加剧烈，x方向受进给速度影响较大，容易使系统运动处于混沌状态，导致系统运动的不可知．