提出了一种通过光栅投影式测量方法所得结果来获取新的按明暗变化规律分布的三维点群方法.它包括对被测物体进行三维几何模型重构、对被测物体的普通图像进行抖动处理以及将抖动所得图像中的白色像素点向重构的曲面进行投射三个主要步骤.分析了该方法面临的关键问题———线状分布原始三维测量点的曲面重构,提出了一种基于线状分布原始三维测量点的三角片几何模型重构算法,算法简单,可以确保生成性状良好的三角片对曲面进行拟合,并且能够避免出现曲面裂口,从而使曲面连续、光顺.

分析了类电磁机制算法的优化机理,改造了带电粒子受力的计算公式,引入了移动系数,从而提出了一种改进的类电磁机制算法.实验证明,改进后的算法加快了收敛速度,提高了求解精度.尤其在求解高维函数优化问题中,改进后的算法优势表现得更加明显,从而使类电磁机制算法很好地解决了高维函数优化问题.

分析了虚拟漫游中的碰撞检测失真现象,讨论了克服碰撞检测失真的方法,根据漫游碰撞检测精度要求不高的特点,提出了一种虚拟环境漫游的快速碰撞检测算法.该算法采用包围球来代替化身,先通过三次半空间剔除来建立碰撞形体集,再利用化身运动的几何连贯性将碰撞形体集分割成碰撞形体子集,最后通过实施对球与多边形的碰撞检测来计算碰撞点和可移动距离.实验表明,该算法能在基本不降低帧率的情况下对虚拟环境进行漫游,对一个由1 796个形体组成的虚拟环境,碰撞检测开关处于开和关两种状态时的帧率分别为13.268帧/s和13.340帧/s.

针对业务流程管理框架中组织视图的描述需求,提出一种面向对象的组织元模型,利用统一建模语言的类视图对企业中的功能型组织结构和项目型组织结构进行建模.为了保证组织结构的合法性,利用对象约束语言对各类组织约束进行形式化描述,这些约束包括基本约束、针对团队模板的约束和针对团队的约束三类.给出了业务流程过程模型和组织元模型的集成实现过程,从而有利于描述和分析工作流驱动的动态组织行为.

基于面向对象的方法与技术,对注射成型CAE软件进行了详细的系统分析与设计,包括系统功能、模块划分、组件设计、主要类的设计等.对网格划分、图形平台、数据存储、数值分析等关键技术进行了简要论述,开发了相应的集成CAE系统HsCAE.通过仿真实例证明了该系统的有效性.

采用摄影法和电触点法对薄壁镁合金零件的充型特征进行了系统研究.实验结果表明,在低真空度条件下,镁合金呈拱形层状推进,其充型速度随充气流量的变化而变化.过小的充气流量会造成金属液充型速度较小,产生浇不足缺陷,而充气流量过大则会使金属液流动前沿不平稳,产生气孔缺陷.真空度有利于砂型紧实和热解产物的传输,但过高的真空度使金属液呈凹槽形推进,不利于热解产物的溢出,在铸件末端产生集中性气孔缺陷.因此,镁合金真空低压消失模铸造最佳的充气流量范围为3~4 m3/h,真空度低于0.02 MPa.

针对现有送粉系统粉末均匀性差、难以准确计量、不能输送超细合金粉末的缺点以及等离子熔积直接制造需要送粉气流量小的特点,研制了一种容积式送粉系统.采用双电机传动,粉末的计量与输送分开.定量机构精确计量送粉流量,高速柔性刷将送粉腔中团聚的粉末打散并在送粉气作用下输送到熔池中.采用89S52单片机为控制核心,LED数码管显示送粉速率和粉末余量等状态信息,送粉参数既可通过人工设定,又可以由上位机控制.送粉测试和等离子熔积试验表明:送粉误差小于2%,送粉气流量小于0.15 m3/h.单道焊的熔积层高度与送粉速率存在线性关系.

提出了一种二维等离子熔积成形瞬态模型,该模型描述了液/气界面的自由表面发展,并模拟了熔池内流体流动和传热.采用Level-Set方法处理液/气界面边界条件,考虑了熔体流动的主要驱动力———表面张力梯度、表面曲率、浮力以及工件表面的对流散热等因素.用固液相统一模型来描述固/液界面处的熔融和凝固过程,并开发了相应的软件,对高温合金K163在不同扫描速度下的熔积层表面形貌、温度场以及熔池内流场进行了模拟分析.

以格子Boltzmann等离子体射流模型和颗粒运动随机算法为基础,采用气态非平衡热传导方程计算颗粒表面和内部温度变化,对等离子体射流中陶瓷颗粒的热运动进行了数值模拟.模拟结果表明,陶瓷颗粒在等离子体射流中加热时颗粒内部可能出现相当大的温差,此温差取决于所经过的等离子体温度,陶瓷颗粒表面温度可以高于也可以低于中心温度.离喷枪出口越近,沿射流横截面颗粒群平均速度和平均温度波动越大,波动较小的高速区滞后于波动较小的高温区.

针对传统的规约匹配可能出现的部分匹配问题,定义了输入适配、输出适配、串行适配、选择适配和递归组合模式等5种构件适配模式,并将其按照原子构件和复合构件的适配方式进行分类.通过研究原子构件适配模式所具有的清晰的前后置条件约束和逻辑关系,进一步从适配理论上分析了相应的复合构件适配算法的可行性.将切片思想引入需求规约的描述,得到分解的子规约,能较好地精化检索条件,从而提高构件检索的查全率和查准率,并提高库中构件的可复用性.

基于背包算法理论,提出了一种新的无线通信系统的资源优化调度算法,即数据背包填充算法(KFA),并详细分析了其参数的设置.该算法利用动态编程求解技术,从待传输的无线通信数据包中优选出一组最佳的数据包,并装载成帧发送.与传统的背包算法不同的是,该算法适合于多维目标优化.系统仿真分析的结果显示在用户数少于每扇区300时,FIFS算法和KFA算法的性能差别不很大,但是随着系统中用户数目增多,系统负荷变大时,采用KFA算法的系统吞吐率比采用FIFS算法的系统高20%,且KFA算法能满足不同用户对服务质量的个性化要求,可广泛应用于3 G和4 G等无线通信系统中.

针对LSH技术的固有缺点提出了一种根据数据自动调整LSH索引结构关键参数的方法,该方法面向数据集,使得索引结构可以针对不同数据集的统计特征选取适当的散列函数,而不用手工调整LSH索引结构中的关键参数,提高了LSH算法的准确性,且在进行查询时不增加额外的时间空间开销.模拟实验表明,和使用原始LSH算法相比较,使用该方法进行最近邻查询得到结果集的相似性可以提高10%左右,相似偏差可以减小8%左右;并且由于参数调整过程在查询过程之前,因此改进LSH算法和原始LSH算法在进行查询时有相同的时间空间性能.

为了最大限度地优化存储系统的I/O性能,通过对存储系统性能的分析,提出一种Cache替换算法———最小访问时间算法(LAT).该算法为Cache中数据对象定义一个排队函数,该函数不仅与对象的Cache命中率有关,还与对象的设备访问速度有关.按照此函数,Cache替换访问次数少、设备访问时间短的对象,从而使得存储系统的平均I/O时间最短.实验结果表明,随着设备访问速度差的增加,LAT算法的平均I/O性能远远优于LRU和LFU.

根据流水线技术,将光纤通道适配器的数据传输阶段与SCSI适配器的I/O任务执行阶段按流水线技术并行执行,能充分减少系统总的处理时间,提高系统总的数据传输速度.以FC-RAID 3000为例,分析了磁盘阵列中I/O流水线技术的适用性与基本原理,介绍了通过设置多进程来并行处理光纤卡和SCSI适配器的数据传输过程,对实现流水线前后的性能进行了测试和比较.经测试发现,阵列系统最大数据传输率与未采用流水线技术的系统相比提高了1倍.

对UCard动态地址总线的安全性、稳定性进行了分析,给出了动态地址总线的安全稳定性的数学模型,讨论了实现动态地址总线安全稳定性的设计方法,包括定时查询、自锁电路以及地址总线信号观测等方法,重点讨论了实现稳定性的方法———自锁电路和地址总线信号观测方法.自锁电路的方法实现简单且有效,地址总线信号观测方法实现复杂但可靠性高,较好地解决了UCard动态地址总线的安全稳定性问题.

分析了TCP协议在无线环境下的缺陷,讨论了TCP/IP协议组用于无线链路时的性能问题,提出了一种基于ARQ的TCP代理确认的改进方案.该方案通过利用链路层ARQ反馈信息在无线链路两端生成代替性的TCP确认,并且在无线链路两端过滤原有的TCP确认来对TCP的无线性能进行改善,大大提高了链路的吞吐率,减少了时延,节省了大量的无线链路上行带宽,而且与无线链路层ARQ相结合,较好地提高了TCP协议在误码率较大的无线链路上的性能.通过仿真,本方案可以使无线环境下的TCP协议的时延减小45%,同时可使其流量最大提升42%.

提出了一种视频会议系统的安全解决方案.该方案在基于H.323的视频会议系统中引入认证中心,使用基于X.509的数字证书对用户终端进行单向认证和密钥交换;使用所提出的二维混沌流密码系统有选择地对压缩后的视频数据进行加密来保证视频流的安全性.实验结果和分析表明,该方案在保证实时性和容错性的同时,从身份认证和数据加密两个方面大大提高了视频会议系统的安全性.

根据对电子商务交易中票据的认证要求,针对电子票据在互联网上传输的特点,提出了一种基于多层数字水印技术的电子图章认证体系,将鲁棒和脆弱的数字水印技术相结合,采用认证中心和客户方双重监督机制,实现电子票据的不可复制、不可伪造、不可抵赖的目的.该体系在满足法律要求的前提下,电子票据通过网络安全快捷地传送给接收方,为实现电子交易提供了技术保障.

针对软硬件协同设计中的关键问题———软硬件划分,提出一种基于混沌优化的划分算法.首先,使用有向无环图对嵌入式系统建模,得到软硬件划分优化系统的目标函数.然后,采用逻辑斯蒂映射产生混沌序列,并将此序列映射到划分系统的模型空间,利用混沌序列的遍历性,将粗搜索和细搜索相结合,分两阶段搜索模型空间目标函数的最优解,有效避免搜索过程陷入局部最小,并且使算法搜索时间大幅度降低.和模拟退火软硬件划分技术对比的实验结果表明,选取适当的算法参数,采用混沌优化算法能够以更快的搜索速度得到更好的软硬件划分结果.

提出了一种新的基于距离相对约束的优化算法,该算法通过附加视场边缘距离约束条件较好地实现了对透镜畸变的纠正,提高了空间面形测量的精度.利用视场边缘相对控制点间空间距离固定以及像点坐标值残余误差平方和最小构建新的目标函数,并计算相应的法方程,经过数次迭代后可获得测量系统的方位参数和测量点的空间坐标,完成空间物体3D面形测量.对距离控制场的测量实验证明,该算法特别适用于大尺寸面形的测量,在3 m×4 m×1 m的测量视场内,根据该算法建立的视觉测量系统其最大测量偏差小于0.5mm,可满足大尺寸面形的测量要求.

设计了一种基于2.5μm 40 V双极工艺的高频低功耗的PWM升压型DC/DC转换芯片.采用了恒定频率、电流模式的控制结构以提供优秀的电源和负载稳压.同时内部的电流监视电路可以保护功率开关以及连接到芯片上的外部元件.通过对开关脉冲宽度的调节,加快了升压速度,减小了稳压状态的输出纹波,提高了转换效率.仿真结果表明,在2.7~12.0 V的输入电压范围内,芯片的开关频率为1.2 MHz,开关电流限制值为1.2 A,转换效率可达85%以上.使用很小体积的外围元件就可获得满意的输出纹波,在很小的电路板面积上产生大电流输出,降低了电路尺寸和成本.

针对微零件装配工艺需要,研制了一种具备多操作手协调工作的微装配机器人系统.该系统包括2个四自由度的主微操作手和1个三自由度的辅助微操作手,三手各司其能,相互配合完成微装配作业.采用双光路正交立体显微视觉完成微装配过程的监测以及操作手和装配对象空间位置与姿态信息的获取.根据微零件形状、大小和材质的差异,研制了真空吸附式和压电双晶片式微夹钳完成装配对象的夹取与放置操作.采用人机交互的半自主方式控制机械手进行微装配作业.微装配实验证明系统工作可靠有效,目前微零件最小装配精度可达30μm.

针对一类存在噪声干扰的时变时延网络化控制系统,基于信息调度与控制协同设计的思想,建立了具有信息调度和噪声干扰的时变时延网络化控制系统模型.引入增广状态矩阵分析方法,研究了存在时变时延和噪声干扰情形下闭环网络化控制系统的鲁棒稳定性问题.给出了使闭环系统渐近稳定的控制器参数化表达式.仿真分析表明该策略在满足闭环系统稳定性的同时,降低了系统信道的数据信息流量,充分地利用了网络带宽资源.

设计了100 MeV回旋加速器引出质子的输运系统,其能量可变范围为70~100 MeV.在该设计中,为了将从负氢回旋加速器引出的质子束传输到实验室和厂房,对输运线元件选用、物理参数匹配计算等问题进行了探讨,其中主要包括引出段、周期场和输出段3个部分的设计.对引出段的设计中,使其适用于不同能量不同初始束流的各种情况;在周期场的设计中,使其在不同能量中均实现腰腰传输;在输出段的设计中,为了满足民用束流的高强度要求和实验用束流的高品质要求,分别采用了消色散和增大色散降低流强的方法.该系统能满足能量在70~100 MeV时质子的传输要求.

针对空间电荷效应对束流的影响,对注入系统进行优化设计,减少了传输过程中的粒子损失,建立了一个高效率的强流回旋加速器注入系统.通过模拟束流的传输过程,观察空间电荷效应对束流产生的影响,进一步对注入系统的元件参数进行适当的优化,从而对束流包络进行控制.经修改光路设计后,束流已经明显地趋于平缓,各个关键点的束半径得到了很好的控制,从而减小了空间电荷效应所带来的束流损失,提高了注入系统的注入效率.

提出了一种把用水权和排污权结合起来的水市场交易方案.该方案首先根据一定流域内用水者的用水权、排污权的初始分配不同,用水过程中水资源的利用率、节水成本、治污成本等不同,从而导致其用水效益不等的状况,建立了以水资源社会总效益最大为目标的完全信息动态博弈模型,随后基于逆向归纳法求出此模型的子博弈精炼纳什均衡解,得到用水者在水市场中可行的最优交易方案.该方案综合考虑了用水者的用水权和排污权,充分利用市场机制来优化配置水资源,算例表明了模型具有可行性.

以蒸馏水为工质,流过内径分别为242μm,315μm和520μm石英管,采用饱和水蒸气来加热石英管,实现定温加热以研究石英管内部的换热.根据饱和水蒸气的压力来确定石英管外壁的温度值,实现了定温加热与温度测量的同步.实验得到了雷诺数Re在100~6 000变化时的努谢尔特数Nu,并与经典的层流、过渡流及紊流换热准则方程式进行了对比.实验结果表明,在Re较低时,微石英管内部的Nu低于常规经典的换热准则方程式的解,但Re增加到1 600~1 900时,微石英管内的Nu与过渡流准则方程式的解基本一致;当Re增加到3 500~5 000时,微石英管内部换热的Nu达到常规尺度下的紊流换热方程式的解.

在分析制氧机组的结构、运行流程的基础上,利用故障树分析法来分析、细化复杂的制氧机组运行时所有可能出现的故障,确定了各故障的产生原因及排除故障的措施.采用产生式规则描述故障知识库,在知识库的构建中以每条规则作为一个结点,以这些结点构建链表,建立了一个链表形的数据结构,通过对链表的操作可以方便地向知识库里添加新的故障类或已有故障类的新发故障、删除不会再发生的旧故障等.采用以上方法建造的知识库更为简洁,具有良好的可维护性.

基于信息融合的思想,研究了反映振动能量的旋转机械故障状态的各种信息熵特征,如奇异谱熵、功率谱熵、小波空间状态特征谱熵和小波能谱熵.通过转子试验,给出了旋转机械的不平衡、不对中、支座松动、轴裂纹典型故障下的各信息熵的变化范围.根据越相似的模式间距离越短原理,提出采用贴近度来进行模式识别的方法.首先利用贴近度原理和熵带构建了信息熵贴近度模型,其次计算出待识别状态与各典型故障之间的信息熵贴近度值,则对应于待识别状态之间的信息熵贴近度最大的即为待识别状态的故障模式,最后通过实例描述了基于信息熵贴近度的旋转机械故障诊断方法的可行性.

采用离散单元法(DEM)对流化床内煤颗粒燃烧过程中的传热过程进行了数值模拟.气相湍流采用k-ε模型,颗粒相采用离散单元法(DEM).颗粒传热过程考虑了颗粒与气相的对流传热、颗粒与床层的辐射传热、煤颗粒的燃烧热以及颗粒碰撞传热;燃烧过程中化学反应包括焦炭与O2和CO2的异相反应、挥发分燃烧及CO和O2的均相反应.模拟得到了煤颗粒的加热升温和燃烧过程中各种热量对煤颗粒传热的贡献大小,并对不同颗粒刚度系数、考虑颗粒旋转与不考虑颗粒旋转以及不同颗粒摩擦系数对各种传热量的影响敏感性进行了模拟.

根据铁矿石烧结过程的特点,提出了烧结终点的长期和短期控制策略.长期控制根据原始料层透气性以及垂直烧结速度的状态,通过调整料高或机速实现;短期控制通过调整机速,稳定废气温度上升点实现.采用自定中心、非线性量化、控制规则自调整等方法实现了模糊控制算法的自适应.提出了用垂直烧结速度描述烧结过程透气性的观点,采用系统辨识的方法建立了垂直烧结速度的预报模型.应用结果表明:所建预报模型的准确率较高,达95%以上;系统的使用可使烧结过程主要状态参数(烧结终点位置、温度、大烟道温度等)的波动降低18%~29%.

构建了可应用于均质充量压燃(HCCI)发动机的二甲基醚(DME)详细化学反应动力学M燃烧模型,该模型包含97种物种和457个基元反应.拓展M模型的应用范围,分析了DME发动机HCCI条件下关键基元反应和重要物种随曲轴转角的变化关系,获得了DME氧化反应的主要历程.研究了NOx的生成机理,结果表明NOx排放中NO生成量达到最大值后出现“冻结”现象,NO2与N2O最终排放浓度极少且受缸内温度影响不大.随着缸内温度的增加,NOx排放中NO所占比例逐渐增加.基于化学反应速率及敏感度分析,得到了DME发动机HCCI燃烧的NO排放主要受扩大Zeldovich机理和N2O途径控制.

运用数学形态学提出了一种识别核态沸腾中高热流密度下汽化核心密度的算法.分析了在核态沸腾中,当气泡成长时,由于气泡底部的微液层蒸发,使气泡底部壁面处的温度低于其周围的温度,致使在反映加热壁面温度分布的红外图像中,灰度明显低于其周围像素灰度的像素组成的像素团,即对应于沸腾过程中的汽化核心的位置.该方法避免了气泡合并对汽化核心密度识别造成的困难,可以从红外图像中识别出这些像素团,其数量等于汽化核心的数量,对不同热流密度下的汽化核心密度进行了计算.

利用能量方法研究了单壁碳纳米管(SWCNT)的剪切模量.采用分子力学理论得出了受扭矩作用下单壁碳纳米管的总势能;通过总势能与相应的薄壁圆筒的扭转变形能比较,推导出了单壁碳纳米管剪切模量的计算公式;碳纳米管剪切模量的计算结果与现有的研究结果相符,从而证实了本文计算公式正确有效.

利用Pechini法合成了SrAl4O7,研究了溶液pH和柠檬酸与金属离子摩尔比n(CA)/n(M)对SrAl4O7结晶过程的影响,确定了SrAl4O7随时间和温度的稳定范围.结果表明,增加溶液pH和n(CA)/n(M)有利于形成SrAl4O7.当n(CA)/n(M)=2时,在900℃,加热2 h,从pH=7的前驱体形成单相的SrAl4O7;若不调节pH,即使在1 100℃,加热2 h也不能形成单相的SrAl4O7.当n(CA)/n(M)增加到4时,对不调节pH的前驱体,在1 100℃,加热2 h形成单相的SrAl4O7;调节溶液pH=7,单相的SrAl4O7的形成温度降低到900℃,2 h.SrAl4O7至少能在1 400℃稳定2 h,在1 500℃开始分解.

观测了Cu2+在脱辅基SOD(apoSOD)二聚过程中的作用,探讨了过氧化氢和pH值对SOD二聚体形成的影响,以及缺锌多铜SOD(CunSOD)诱导其他蛋白质聚集的作用.结果显示CunSOD自聚集成二聚体,在SDS作用下不解聚;pH值为5.6~6.8最有利于CunSOD二聚体的形成.而过氧化氢的存在导致CunSOD二聚体解聚成单体.另一方面,发现CunSOD能够诱导结构类似的apoSOD,Zn4SOD和Cu2Zn2SOD形成不被SDS解聚的二聚体,而对其他蛋白质没有影响,表明CunSOD诱导蛋白质聚集时有一定的空间结构选择性.

研究了主链重复结构单元中含富马酸酯的不饱和聚磷酸酯(UPPE)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)交联体系的体外降解过程,采用扫描电镜观察了降解一定时间后试样断面的形态结构.结果表明:交联体系试样是按照先表层、后中心,由外至内的规律进行降解,降解过程包括表层扩散溶出和基体降解两部分.在表层扩散溶出占主导阶段,交联试样中聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和NVP快速溶出,试样失重明显,试样吸水率、长度、直径也迅速增大;在基体降解占主导阶段,试样降解比较缓慢,试样失重、吸水率、长度和直径变化较小.

提出了用毛细管气相色谱法测定碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应产物的分析方法.用保留时间定性,外标法定量.碳酸二苯酯、甲基苯基碳酸酯的相关系数分别为0.999 2和0.998 9;方法的相对标准偏差RSD分别为2.49%和2.16%;回收率分别为95.6%~101.5%和95.7%~102.5%;检出限分别为7.4×10-2g/L和9.5×10-2g/L.该方法简单快速,准确度高,重现性好,能同时准确测定所有的反应组分,不仅适用于小试研究的结果分析,也适合工厂生产过程的分析测试.