以传热学理论为基础,解释了一维杆传热的热弹性现象,研究了滚珠丝杠受周期变化端热源影响而产生的温度响应及变化特性.通过有限元软件对变化热源作用下滚珠丝杠的温度场和热变形进行了建模和仿真,解释了温度响应的幅值衰减特性及相位变化特性,说明了滚珠丝杠末端热变形与不同测点温度值变化之间的"超前性"和"滞后性",进一步阐述了滚珠丝杠在周期热源作用下的热动态特性.

从数控机床主轴系统的传动机理出发,结合交流伺服电机的控制理论,推导出了主轴电流间接测量铣削力的理论依据,并且提出用三相电流的均方根值表示等效的直流电流,省去了复杂的d-q坐标变换.通过对实验获得的主轴电流和力信号的时域和频谱分析,发现了两个信号在时域上存在滞后,而在频域上存在对应关系,并利用相关函数计算出了时延,证明了切削力与主轴电流之间的强相关性,可以通过监测电流间接测量切削力.

针对超精密定位平台的高精度要求,以及气浮轴承的刚度和阻尼相对于气膜厚度的变化存在明显的非线性特性,在分析超精度气浮定位平台的基础上,建立了气浮定位平台直线运动的数学模型和基于滑模控制器(SMC)的系统控制模型,并进行了参数分析和实验研究.结果表明:气浮刚度的增大和阻尼的存在有利于改善平台的定位精度,SMC具有较好的鲁棒性,在受外界干扰较大且存在较大非线性情况下,定位平台仍能达到较好的定位精度.

针对传统单一涡旋型线难以达到最优压缩特性的缺陷,提出了多学科设计优化方法,利用该方法进行了涡旋型线结构参数的设计优化,建立了基于泛函的通用涡旋型线多学科设计优化数学模型,对基于泛函的通用涡旋型线进行了形状优化,最后给出了涡旋型线形状多学科设计优化方法实例分析.得出了一组能满足多性能较优要求、形状性态良好的涡旋型线,与传统的基圆单一涡旋型线相比,其压缩性能均有显著提高,体积利用系数和压缩比分别提高了15.73%和22.79%.

研究了面向对象的案例表示方法和层次结构的案例组织模式.在对故障案例合理分类的基础上,引入案例集故障状态向量作为案例的分类标志,引入案例发生频率以实现相似案例的最终择优选择,将权重向量放在各个案例集中分别计算.提出了一种类选、粗选、精选、择优"四步走"的案例检索策略,将灰色关联理论和欧几里德距离相结合,采用了一种新的相似度计算方法,以此作为"精选"的主要算法.以装载机的故障智能诊断系统为实例,完成了系统设计与实现.

以非晶态聚合物聚苯乙烯及晶态聚合物尼龙12为例,对非晶态聚合物和晶态聚合物烧结件致密度、拉伸强度及尺寸精度进行了对比研究,结果表明:晶态聚合物烧结件的致密度较高,其强度接近材料的本体强度,而非晶态聚合物烧结件的致密度很低,强度远小于本体强度;非晶态聚合物在烧结过程中体积收缩比晶态聚合物小,因而其尺寸精度较晶态聚合物高.

采用JEDEC标准、在温度循环条件下,研究了不同电镀液配方对纯Sn镀层Sn须生长的影响.当镀层致密度较低时,样品A表面出现大量的裂纹和凹陷,Sn须就生长在这些裂纹和凹陷附近,其生长密度极高且速率较快;当镀层致密度较高时,样品B表面裂纹和Sn须都很少,其生长速率也较慢.研究结果表明:电镀液配方主要通过镀层表面的致密度来影响Sn须的生长;致密度较高的镀层表面缺陷较少,能够抵抗和吸收较大的内部应力,从而降低局部区域的应力集中,减缓镀层表面裂纹的大量形成,进而抑制Sn须的生长.

针对大中型铸件先焊补后退火、焊补中出现裂纹的问题,利用铸铁消除白口化退火得到更多的铁素体基体,增加其塑性,研究了在不同焊接电流、不同焊缝长度、不同堆焊工艺等焊接经860℃消除白口化退火的HT250铸铁试板的粗晶区组织、HV硬度和焊接应力大小等.结果表明:当焊接电流在100~110 A、焊接速度为180 mm/min、焊缝长度不超过40 mm时,HT250铸铁在860℃消除白口化退火后粗晶区的组织为珠光体和铁素体组织,消除白口化退火焊接与热焊工艺焊接残余应力基本相同.

采用加载杂散电流、内掺氯化钠和化学滴定等试验方法,通过比较有杂散电流和无杂散电流两种情况下掺粉煤灰和矿渣微粉水泥石中固化态氯离子含量变化的差异,研究了杂散电流干扰下掺矿物掺合料水泥石固化氯离子的特点.结果表明:在上述两种条件下,矿物掺合料均对水泥石固化氯离子的能力有促进作用,杂散电流会对水泥石内部固化态氯离子的稳定性产生不良影响,矿物掺合料具有抑制这种不良影响的作用.

为了揭示复式断面横流环境中三维圆形水平射流的特性,运用Micro ADV测速系统对射流流速比为12的横流紊动射流进行了实验研究,给出了射流典型横断面二次流速度的矢量图和主流速等值线图.实测速度场资料分析表明:在射流出口附近射流表现出强烈掺混和卷吸现象,主槽和边滩的衔接段存在着较强的二次流,同时射流与来流的相互作用表现出明显的分叉现象,其分叉半角为7.6°;复式断面产生的二次流有助于加速射流的分叉.实测的流动典型横断面紊动强度分布和湍动能等值线表明,射流在其核心区具有强烈紊动,且在整个流场中是各向异性的.最后给出了射流出口高度水平面的时均流速分布图.

对分别受酸、无机盐、有机物和微生物等腐蚀作用的混凝土试块进行了单轴受压试验,采用等应变率加载得到了混凝土的应力-应变全曲线.试验结果表明:受腐蚀混凝土由于腐蚀介质的物理化学作用,内部存在较一般混凝土更多、分布更不均匀的初始缺陷,导致弹性模量、峰值应力和残余变形能力降低,降低程度受腐蚀程度影响.腐蚀越严重的混凝土,加载过程中剥落现象越严重,且主裂缝发展迅速,发育显著,而其他裂缝发展不明显.引入初始损伤因子表示腐蚀作用,应用损伤力学理论和概率统计方法建立了腐蚀混凝土单轴受压本构关系模型,所建模型与试验结果基本一致.

以原始地震波为母波,以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,利用功率谱与小波包变换系数之间的关系式,提出了利用小波包变换合成人工地震波的新方法.通过实例分析发现:人工合成的地震波功率谱与目标谱符合较好,而且继承了母波的非平稳特性;具有相似功率谱的地震波的时程图却有很大的差异,在实际工程中选择地震波时,不但要考虑地震波的频域特性,还要考虑其时频特性;人工合成地震波时,应选择多个小波基函数进行精度对比,从中挑选出误差小精度高的小波基函数作为实际合成地震波使用;不同分解水平下的合成精度也有所差异,并不是分解水平越高人工合成地震波的精度也越高.

为研究高强轻集料钢筋混凝土梁的抗剪性能,对8根高强轻集料钢筋混凝土有腹筋梁进行了抗剪试验,分析了混凝土强度、剪跨比和配箍率对集中荷载作用下高强轻集料混凝土梁抗剪承载力的影响,确定了抗剪承载力计算中的各影响参数,对基于原有规程JGJ12-99的计算公式进行了优化,并指出了其适用范围.结果表明:该计算方法较全面地考虑了各参数的影响,能合理地反映高强轻集料钢筋混凝土梁的抗剪能力.

结合膨胀土路基沉降的特点,分析了膨胀土路基沉降安全与失效的模糊性.运用模糊理论建立了膨胀土路基沉降模糊可靠度的数学分析模型,得出了相应的计算表达式,并结合具体工程实例进行了膨胀土路基沉降的模糊可靠度计算.分析和计算表明:对于具体事件,模糊可靠度总是低于传统可靠度,模糊临界区间越大,则模糊可靠度就越低;该模糊可靠度分析模型与传统可靠度方法在极限临界点处具有同一性.

研究了一种能从弱振动环境中有效俘能并储能的压电俘能器,分析了该器件将机械能转化成交流电和直流电并最终储存到化学电池的全过程.利用能量平衡条件,确定了直流升压变换器的占空比与俘能结构的输出整流电压之间的关系,该关系式使得人们可以通过调节电路参数占空比来改善俘能结构的性能,以保证在环境振动变化时,俘能端也能随之调节到最优工作状态.计算表明:有直流升压变换器的压电俘能器充电效率比没有时的充电效率要提高好几倍.

在考虑由激光溅射产生等离子体粒子流质量分布为非弹性和非均匀性的两种情况下,用分子动力学方法模拟了基于分形理论的粒子流碰撞效应对等离子体速度与空间数密度分布的影响.计算结果表明:在粒子质量为分形和均值分布情况下,系统的速度分布和空间数密度分布由于能量耗散均偏离了初始分布,在质量为分形分布情况下,这种偏离更加明显;粒子分布呈现中间密、两端疏的分布特征.相应的模拟结果能与实验观测结果较好符合.

运用线性化近似方法计算了周期性信号加性输入时激光系统的光强关联函数,讨论了激光系统中输入信号、泵噪声强度、量子噪声强度、净增益系数以及交叉耦合系数变化时对光强关联函数随时间演化的不同影响.发现演化时间较短时,光强关联函数随时间的演化会出现单极值、双极值、一短时平台等形式;演化时间较长时,会出现稳定性周期振荡.

设计了一种采用阶段控制技术实现的软启动电路,该电路消除了软启动过程中出现的浪涌电流,同时避免了传统软启动电路在软启动结束时出现的过冲现象.该电路可以完全集成在DC/DC开关电源管理芯片中,避免额外电容而占用过多面积和增加功耗.通过Hspice电路仿真,对于输入电压为5 V,输出电压为2.5V的Buck型开关电源系统,利用该软启动电路,输出电压近似以1.9 mV/μs速度平稳上升,同时电感电流在第一阶段控制在5 A以内,第二阶段近似以3.75 mA/μs平稳上升,符合设计指标.

提出了一种单矢量传感器相干干扰抑制技术,并推广到声矢量阵来抑制强的相干干扰.利用声矢量传感器组合指向性零点可电子旋转的特点,用自适应抵消技术抑制各阵元数据中的相干干扰,可获得相对"干净"的信号,对该信号进行矢量阵波束形成,达到强相干干扰抑制的目的.计算机仿真和湖试试验结果表明:该方法能有效抑制方位已知的强相干干扰,结合矢量传感器的组合指向性可电子旋转的特点和自适应抵消技术,加上声矢量阵的指向性增益,可达到用声矢量阵有效抑制强相干干扰的目的.

为解决正交频分复用(OFDM)水声通信系统中因采样时钟偏差引起的相位噪声对系统性能的影响,提出了一种基于双导频符号的相位补偿方法,利用相邻两个OFDM导频符号的信道估计获得任何两个相邻OFDM符号的相位差,然后利用这个相位差去补偿OFDM数据符号中因采样时钟偏差带来的相位旋转.仿真及湖上试验数据分析结果表明:采用该方法可以有效地补偿因采样时钟偏差所带来的相位旋转,降低相位噪声对OFDM水声通信系统的影响.

针对庞大的超光谱数据与有限的卫星信道容量间存在的巨大矛盾,提出了一种新的基于自适应谱段分组的超光谱图像压缩算法.为了充分挖掘图像的谱间相关性,运用该算法对超光谱图像进行了预处理,通过谱段的自适应分组和预测参考帧的选取提高了压缩算法的编码性能,并结合谱间预测和位平面编码分别消除了超光谱图像的谱间和空间冗余.实验结果表明:与传统方法相比,在保证图像质量和较低计算复杂度的前提下,其压缩编码的平均峰值信噪比提高了约2.0~4.5 dB.

对传统估计两幅图像对应点的鲁棒性算法进行了分析,指出了其基于一维数据的局限性.在一般的随机抽样一致性策略的基础上,提出了基于二维数据的极大似然抽样一致性(MLESAC)算法,并用每组对应点的匹配点数与匹配强度指导抽样过程.在预检验模型参数评估随机抽样一致性策略的基础上,增加了后检验步骤及自动更新局外点比例的步骤,以此对MLESAC算法进行加速.在对简单场景与复杂场景的实验中,分别使对应点数量提高了26%和60%,从而改善了场景重建的质量.

鉴于传统的高斯-拉普拉斯(LOG)算子具有各向同性的特点,在很多有方向性差异的场合中并不适用,提出了基于LOG算子的各向异性算子,该算子具有方向敏感性,能够对与其长轴方向重合的边缘起到加强的作用,同时,利用该算子设计了自适应算法来模拟人眼注视机制的工作过程,并将算法实验结果与LOG算法的结果进行了比较.该算子和方法较好地解决了方向性模板对视觉解释的不完善问题.

提出了一种基于Mumford-Shah推广模型的水平集能量函数,引入了梯度特征,并在此基础上提出了一种新的局部水平集分割方法,提高了算法收敛速度,避免了图像中的无关边缘对分割结果的干扰.设计了窄带算法,克服了水平集方法初始化复杂的缺点.与窄带算法相结合,所提出的分割方法可以在杂波背景中得到分割的局部最优解.通过采用Otsu算子确定感兴趣目标初始位置,所提出的方法可用于具有不同灰度特征的多目标分割.实验证明了所提出的方法用于复杂背景下的目标分割以及多目标分割时的有效性和计算效率.

针对三维矩形布局问题提出了一种新的启发式算法——最大穴度算法,其主要思路是通过现代的数学工具,将人类几千年来形成的智慧予以形式化和确切化.该算法以最大穴度的动作优先放入为原则,使装入容器的长方体尽可能紧凑,从而可装入尽可能多的长方体.计算了OR-Library中无方向约束的全部47个算例,实验结果表明:该算法在合理的时间内取得了平均体积利用率为94.31%的结果,比此前报道的最好结果高3.31%.

为了改进Pawlak提出的冲突系统的不足,结合Vague集的优点,给出了基于Vague集的冲突系统.为了确立基于Vague集的冲突系统的联盟,分析了各种基于Vague集的相似度量的不足,在此基础上给出了一种新的基于Vague集的相似度量,同时定义了一个由该相似度量诱导出的冲突函数,新冲突函数可以很好地解释基于Vague集的冲突系统中局中人之间的冲突.根据新冲突函数构造基于Vague集的冲突系统的谈判模型,最后用一个实例说明了新冲突分析模型的合理性.

为在提高检测率的同时保持较低的虚警率,提出一种不同于单一算法的基于特征选择和支持向量机的异常检测技术.首先用一个数据子集进行特征选择,通过构造函数来计算特征间的相似度,并在不失样本信息的前提下,完成会话样本的特征选择;然后对用于训练和测试的数据执行特征选择,剔除不必要的数据特征;最后利用支持向量机来判断入侵.仿真实验表明:与基于标准的支持向量机、基于tf×idf的支持向量机、基于tf×idf的神经网络及基于数据挖掘等的异常检测相比较,该方法具有更高检测率,同时其虚警率也更低.

为解决带标号的有根无序树的数据库的索引问题,提出一种新的索引方法,首先挖掘频繁子树,并从中挑选出有判别力的子树作为索引属性,然后将索引属性集合中的子树转换成序列,并将索引组织成前缀树的形式.给出了在此类索引树中进行搜索的算法,并用Apriori剪枝和最大的有判别力的子树来减小搜索空间.实验结果表明:与其他基于路径的索引方法相比,这种基于频繁子树的数据库索引在索引大小和查询代价两方面都有较好的优越性.

为在支持用户间的转借行为的数字版权管理(DRM)方案中研究数字读物传播范围,在分析动态数字版权管理(DDRM)转借树传播模型和流行病传播模型的基础上,根据节点用户间的联系建立了针对转借行为的数字读物传播状态机并进行了分析.提出了一种允许用户发生转借行为的数字读物传播模型(HPD模型),该模型引入了扩展速度来描述转借行为发生的速度,并且量化了传播范围随时间变化的情况,使其能够对一定时间段内的传播情况进行预测.最后给出了DDRM结合HPD模型使用许可时间和转借层级进行转借控制的方法和可能产生的传播范围.

提出了网络化控制系统的一种全新的建模方式——基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的网络化控制系统模型,即通过对具有马尔可夫特性的网络时延的分析,得到各时延值的发生概率即局部模型隶属度,从而建立T-S全局模糊模型.在此基础上建立不确定的网络化控制系统模型.考虑系统的不确定性,并针对传感器和执行器的失效问题,提出了保证系统鲁棒稳定的设计算法.利用李亚普诺夫函数,证明该算法能保障网络化控制系统的容错性和稳定性,仿真结果验证了其有效性.

将蚁群优化算法用于求解分时电价下梯级水电站间短期优化调度模型,考虑市场竞争下的电价和电量、水库存水价值、水流时滞以及设备折旧等因素,建立了利益最大化为优化准则的短期优化调度模型.给出了蚁群算法求解梯级短期优化调度模型的数学描述及算法的求解步骤.最后以某梯级流域中三个水电站的相关数据建立了相应的优化调度模型,运用蚁群算法进行了计算仿真,并与传统的动态规划法进行对比.仿真结果证实了所采用算法的有效性和可行性.

为了提高微粒群算法(PSO)优化高维目标的性能,提出了个体惯性权重自适应调整微粒群算法(PSO-IIW).PSO-IIW中微粒拥有个体的惯性权重以满足不同微粒对全局和局部搜索能力的不同需求,此权重在对微粒每次进化后的适应值进行评价的基础上被自适应地调整,以加快其收敛速度并逃离局部最优.用该方法与其他两种不同微粒群优化算法对3个经典函数在80,120和160维数进行仿真的结果进行比较,证明在解决高维度目标时可以有效提高微粒群算法的性能.

室温时将多根形状记忆合金丝嵌入液态橡胶中固化成弹性棒,实现平面弯曲运动且响应快速.采用外部信号反馈方式,设计曲率传感器实现电机的精确位置控制.以结构小巧紧凑、功能完备稳定的人手为模型与目标,直接将平面弯曲型内嵌式形状记忆合金电机作为指节,构造拟人执行器.从仿生学角度,结合实验研究,对平面弯曲内嵌式形状记忆合金的长度、棒半径、丝半径、可回复曲率与偏心距等关键结构参数进行优化设计.由常见机械手结构型式与特点入手,提出了带手掌三指结构.最后结合可操作体积评价指标,确定了拟人执行器拇指与中指和无名指的间距.

为解决定子绕组采用非正规排列的电机的谐波分析难题,以单个线圈为基础,对定子采用非正规排列的异步机的绕组谐波进行分析,推导出每相绕组谐波的分布系数、绕组系数的计算公式,进而导出绕组谐波的三相综合分布系数和三相合成磁动势等相关参数的表达式,并通过计算机辅助设计系统给出非正规异步电机的谐波分析结果和转矩-转差率曲线.

讨论了线性检波下威布尔杂波背景的恒虚警检测问题.对均匀杂波情形,由矩估计方法得到了参数估计的解析表达式,并分析了基于矩估计得到的恒虚警检测器的检测性能,结果表明:这种方法得到的估计参数的方差比由极大似然估计得到的要小,且基于此法的恒虚警检测损失比基于极大似然估计和次序统计量估计的也要小.对非均匀杂波情形,提出了贝叶斯恒虚警检测器,检测性能分析表明:贝叶斯恒虚警检测器的检测效果明显优于基于矩估计的恒虚警检测器,比基于极大似然估计和次序统计量估计的检测器效果好,且样本数越小效果越明显.