和普通产品装配序列规划相比，开放式架构产品（open-architecture products, OAPs）以模块化结构为基础.装配序列规划（assembly sequence planning, ASP）包括两部分，即组成模块的零件装配顺序规划和模块之间的装配顺序规划.利用产品结构图、装配约束矩阵描述装配模型,建立物料清单（bill of material, BOM）表达模块化层次结构.考虑到OAPs中功能独立的模块其物理结构不一定独立，首先判断构成OAPs的各模块能否作为子装配整体进行独立的装配操作，并提出判断依据.对不能作为子装配整体单独装配的模块进行拆分，根据拆分结果调整BOM层次图.在此基础上分析各模块的装配约束关系矩阵，规划模块内部零件装配序列.最后结合OAPs的模块类型，利用层次优先方法规划模块之间装配序列.并以减速器为例对提出的方法进行了验证.

物质-场分析是TRIZ中的一种基于功能的重要的问题分析工具.76个标准解则是TRIZ中一类基于知识的问题解决工具，通过区分所要解决问题的物质-场模型来确定问题的性质，选择不同的标准解得到技术问题的解决方案.针对目前标准解分类方式选择时易选错及选多个时难抉择的问题，按照物质-场模型类型及相似性原理，将标准解中解决技术系统性能提高问题的前3类标准解，分为与不完整物质-场模型、作用不充足物质-场模型及有有害功能物质-场模型相对应的3类标准解，归纳了新的标准解解题流程，详细介绍了解题步骤.最后，以多晶体硅破碎过程中易污染的问题为例进一步论证了该分类方式的便利性及可用性.

随着海洋养殖业的不断发展，传统投饵方式与设备已不能满足日益增长的需求.鱼群摄食具有一定的规律，实时判别鱼群摄食状态并用于控制投饵具有重要意义.采用机器视觉技术与嵌入式系统构建了实时图像采集和处理系统,通过实时图像处理技术提取了鱼群位置、数量特征值，得到了鱼群的摄食规律；建立了投饵机下料和抛料等执行机构运动学与动力学模型；结合实时图像处理结果得到的鱼群摄食规律和投饵机的执行机构模型构建了智能投饵系统，并对投饵效果进行了实验验证.实验结果表明，所开发的基于机器视觉实时决策的智能投饵系统能按照鱼群生长需求进行投饵,可提高饵料利用率，降低残余饵料对水体的污染，节约养殖成本，提升鱼类品质.

针对冗余驱动并联机构驱动力分配存在不唯一的问题，运用各驱动器最大瞬时驱动力最小优化算法，对4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构逆动力学模型展开优化分析.通过仿真实验分析,发现该算法的优化结果可能有存在力突变奇异点的缺陷.随后，从理论上分析了这种缺陷存在的合理性，设计了一种无力突变奇异且快速收敛的各驱动器最大瞬时驱动力最小优化算法.最后，通过仿真实验验证了新设计的优化算法的有效性.

针对液压破碎锤故障原因具有多样性和不确定性，为避免传统模糊BP网络故障诊断存在收敛速度慢、易陷入局部极小值等缺陷，提出将果蝇算法优化模糊RBF网络方法用于液压破碎锤故障诊断.综合神经网络的联想记忆、并行处理能力和模糊理论的定性知识、模糊推理能力，同时利用果蝇算法对模糊RBF网络的扩展参数进行全局优化，建立了液压破碎锤系统输入故障征兆与输出故障原因间的映射.利用MATLAB软件编程进行仿真实验，结果表明：果蝇算法优化模糊RBF网络方法精度高，收敛速度快.利用该法对液压破碎锤故障诊断，结果与目标输出相符，证明该方法可行.

在工业设计界，产品配色活动主要依靠人工赋色和修改，并且用户感性知识参与性较低.为了有效降低设计活动对领域知识的依赖以及增强用户感性需求的满意度，提出了基于色彩配置方案重用的产品配色感性设计方法.运用模糊处理与主色提取等技术从源图像中获取色彩组合方案，建立色彩组合样本库、产品三维模型库及色彩组合感性评价语义集，利用因子分析方法从色彩组合方案中提取单个色彩的意象贡献值，进而完成从独立色彩空间向意象词汇空间的映射，依据用户评价分值与色彩调和度构建适应度评价函数并以交互式遗传算法为工具推进方案群的优化.以文化旅游纪念品配色设计为例对设计方法进行验证，表明该方法的有效性.

传统雨水管网规划与设计中，雨水汇水区主要依据道路网进行概化，不能根据地形自适应地划分，划分后的水文参数计算结果往往和实际情况有出入，针对此，提出了一种基于GIS的水文参数自动提取方法.结合城市开发后的下垫面情况和城市规划设计基础数据，构建顾及路网的地表DEM，运用GIS水文分析工具和GIS空间分析工具自动提取模拟地表的水文参数，并利用GIS几何网络组件构建带权有向雨水排水网络，运用SWMM模型进行降雨径流模拟和管段淹没分析，从而得到雨水管网平面布局最优方案.实验结果表明，使用该方法得到的雨水管网设计方案明显优于传统设计方案.

为了对滚珠旋压工艺进行研究，利用DEFORME-3D有限元软件建立了滚珠旋压无氧铜薄壁管材的三维模型并基于刚塑性有限元进行了仿真计算，分析了滚珠旋压加工中管材的金属流动规律、管材的应力分布及滚珠的旋压力，并将有限元模拟的滚珠旋压力与M.I.Rotarescu理论计算的旋压力进行了对比.结果表明，金属的塑性流动主要靠滚珠的挤压，滚珠与管坯接触区的摩擦力及芯模与管内壁的摩擦力均对旋压加工中的金属流动起阻碍作用.管材在旋压中处于三向压应力状态，其应力沿壁厚呈梯度分布.滚珠的径向力最大，其次是轴向力，切向力最小；随着旋薄量的增大,滚珠的三向旋压力均增大；管材壁厚的增大引起滚珠轴向、切向力的增大及径向力的减小.

为实现高空幕墙安装机器人末端接触力控制，基于自适应控制理论，针对简化的高空幕墙安装机器人动力学模型，提出一种自适应阻抗控制方法，该方法可以使机器人末端接触力准确跟踪期望力.为改进系统实时性效果，在此基础上应用模糊控制理论，对阻抗控制器中的阻尼参数B进行实时调整，阐述了调整参数B的方法：当接触力与期望力偏差较大，阻尼参数B应选择较小值，以便系统能够快速接近期望力；当偏差较小或在平衡位置振荡，应取较大的阻尼参数B，有利于系统快速稳定.仿真结果表明，基于模糊自适应阻抗控制算法不仅能够准确控制机器人末端接触力，且可减小系统超调量，改善实时性和减小振荡，既保留了自适应算法的优点，又提高了系统控制品质.在相同参数条件下，与自适应阻抗控制算法相比，模糊自适应阻抗控制算法使机器人末端接触力峰值减小6.25%，振荡次数减少33.33%，跟踪速度加快约36.36%，提高了幕墙安装机器人的施工效率和安全性.

针对传统方法在拓扑优化中会出现局部应变集中的缺陷，提出了一种基于整体有效应变的柔顺机构多目标拓扑优化方法.该方法不再以应变能最小作为目标函数，而是以整体有效应变最小来表征机构的刚度最大，从而将应变均匀地分布在整个系统中.考虑到柔顺机构对刚度和柔度的要求，以整体有效应变最小化和互应变能最大化为目标建立了多目标拓扑优化模型，在变密度法的基础上，利用妥协规划法研究了柔顺机构的多目标优化问题.其中，目标函数的灵敏度分析采用伴随矩阵求解方法，并采用移动渐进算法求解拓扑优化问题.最后，通过柔顺夹钳设计的数值算例来说明该方法的有效性和先进性.结果表明，该方法能够减少基于传统优化方法的结构中的局部大应变，从而有效提升柔顺机构的可靠性.

由于微操作平台往往处于随机变化的温度环境中，提出一种基于田口方法的稳健优化设计以减小温度效应对其性能波动的影响.以一种新型一维微操作平台为对象，采用有限元方法建立计入温度效应的平台热误差模型，并基于该模型分析平台结构参数与热误差之间关系，由此选出对平台热误差影响较大的参数作为控制因子.以热误差为望小特性，温度变化和热膨胀系数为噪声因子，结构参数为控制因子，通过正交试验设计和主效应分析，确定控制因子的最佳水平组合点.通过比较分析优化前与优化后热误差的均值和方差，结果表明它们分别减小了16.03%和12.07%，说明可通过所提出的稳健优化设计方法减小平台的温度效应.

针对电机参数变化、外界扰动及建模误差等引起的模型不确定性，基于μ控制理论，尝试设计具有较强鲁棒性的直流伺服电机速度控制系统.首先通过引入虚拟不确定块等将系统鲁棒性能问题转化为鲁棒稳定性问题；然后依据干扰抑制理论，将直流伺服电机速度控制系统的设计转化为一般框架内的μ控制问题，并通过求解适当的加权函数使控制系统的性能满足设计要求；最后运用D-K迭代的μ合成算法求得17阶μ控制器，并运用Hankel奇异值及主导极点法予以简化.鲁棒性能分析及仿真结果表明：所设计的4阶μ控制器性能优异，对电机参数等的摄动具有较强的鲁棒性.

为了开展柱状型煤管道水力输送的研究，通过研究柱状型煤管道水力输送系统的构造和功能，提出相应的设计方案和设计参数，并搭建了柱状型煤管道输送试验系统，包括型煤注入装置、动力装置、输送段、尾部排出装置等部分.利用该试验系统开展了型煤列输送试验和型煤运动速度的测量实验.试验结果表明：该设计方案能很好地完成型煤的管道输送，随着水流速度增加，型煤的速度会增加，但型煤的速度高于水流速度；转折角的出现增加了型煤在输送中的磨损，影响型煤间距的保持，因此在实际应用中转折角应尽量平缓.

针对传统的自适应离散趋近律控制应用于四旋翼偏航控制系统存在抖振问题，提出了一种新型自适应离散滑模等效控制方法.在动力学模型的基础上，改进了传统的自适应离散趋近律，推导了新型自适应离散滑模控制律，且通过Lyapunov函数证明改进自适应离散趋近律下所设计的控制器的稳定性，并引入一个衰减函数，大大减小了四旋翼偏航控制系统的高频抖振.MATLAB仿真分析表明，改进的自适应离散滑模控制的系统调节时间比传统的自适应离散滑模控制缩短了约0.6 s，而且大大降低了系统抖振.

针对现有牙轮钻头浮动套轴承存在的偏转问题和严重应力“边缘效应”，设计了一种新型的弹性球面浮动套轴承.通过有限元方法对球面和平面浮动套的力学性能进行对比分析，并研究了矩形、椭圆形、圆形、三角形四种槽的中间修形对球面浮动套内外接触线上等效应力影响，优化了槽的尺寸.结果表明：球面浮动套的力学性能优于平面浮动套，但2种浮动套都存在严重的应力“边缘效应”；通过中间修形有效改善了浮动套应力“边缘效应”，其中圆形槽的效果最好且便于加工；当圆形槽半径R=0.6 mm、圆心到内外表面的距离比a/b=19/21时，内外接触线上的最大等效应力之差减小到8.91 MPa，较优化前降低33.3%，减缓轴承局部过早发生疲劳失效.

为了分析采煤机斜切进刀时滚筒力学特性，推导了采煤机在斜切进刀时单个截齿的截割阻力，应用叠加法得出了滚筒截齿总截割阻力，并运用挤压面积和煤岩破裂理论得出了滚筒轴向力.同时，以国产的MG400/940-WD交流电牵引采煤机为例，利用MATLAB对单个截齿的截割阻力、滚筒截齿总截割阻力及滚筒轴向力进行模拟.模拟结果表明：前滚筒最大轴向力约为最大总截割阻力的3.64倍，后滚筒最大轴向力约为最大总截割阻力的3.32倍.模拟结果对提高采煤机滚筒的稳定性及截齿的可靠性有一定的参考价值.