针对专利知识传统获取方式中存在的技术领域局限，利用矛盾、物质-场、功能、发明原理、标准解和效应等6种创新属性构建专利知识多属性表征模型；每种创新属性均采用对应的属性层次树进行多层次描述，并由此提出了基于多属性的专利知识多层次组织策略及算法流程；在此基础上，给出了基于该模型的应用框架.通过上述方法构建得到基于多属性多层次的本地专利库，从多个属性角度对专利知识进行综合表征，并支撑不同层次专利知识的获取.从而，打破了技术领域的局限，促进跨学科、跨领域专利知识的快速、有效获取，有利于激发设计人员进行类比迁移.最后，通过微纳空心镍球制备方法的改进示例说明该模型的可行性.
客户需求信息的准确获取与表达是产品族规划的首要环节，针对客户需求模型构建过程中需求信息具有抽象性、模糊性等特点，基于公理设计构建描述客户需求的模型，运用联合分析法对客户需求进行量化，将模糊的客户需求转换为具体的产品设计指标和参数.通过对指标和参数的相关性分析，建立产品设计关联矩阵.采用模糊最大树聚类算法对设计关联矩阵进行聚类分析，以聚类有效性指标为依据，得到最佳聚类阈值，从而获得最优聚类结果.在此基础上，利用最优聚类结果对设计关联矩阵进行解耦，最终得到解耦设计关联矩阵，为参数化产品族规划提供理论依据.最后，以圆柱齿轮减速器产品族规划为实例，验证了该方法的有效性和可行性.
功能组合产品是创新产品的一类重要形式，为提高功能组合产品设计的可行性和创新性，提出基于多生物效应的功能组合产品设计方法.首先研究生物原型功能实现的多种因素组合及转化机理，抽取多生物效应来构建多生物效应知识库；其次分析多生物效应模型归纳功能组合基本模式，融合TRIZ方法建立了基于多生物效应的产品功能组合设计过程模型，以生物功能协同实现模式指导产品功能组合设计；最后应用该方法完成湿热地区淡水收集帐篷的设计.研究表明，该功能组合产品设计方法较好地满足了用户对产品的多种需求，具有一定有效性与可行性.
针对文化创意产品设计过程中对文化内涵研究不足的问题，提出基于可拓语义分析的设计方法.首先分析蕴含的文化因子并提取出可以表征文化内涵意象的词汇，然后通过构建文化基元的可拓表征模型将文化语义与文化的关系进行量化，计算文化语义的设计空间，进行文化语义初步评价，利用图解思维将词汇语义转换为图解语义，并依据关联度函数和优度计算的评价模型进行图解语义集收敛，选取最优图解语义集，再次运用图解思维进行详细设计，最终将文化特征以语义符号的形式与产品造型相融合达到文化创意设计的目的.以夜郎文化为例进行设计，验证该方法的可行性.
ARIZ是TRIZ理论中专门用于解决复杂问题的方法，它集成了多个TRIZ方法及工具，设定了一套从问题分析到方案优选的系统性问题思考及解决流程.针对已有常用的污泥深度脱水处理设备在应用中出现的滤布难以清洗、易堵塞、易破损及脱水后污泥含水率仍较高等问题，利用ARIZ及知识库进行创造性的思考和解决，按照流程逐步实施ARIZ的9个关键步骤，分析问题模型，最终设计出一套创新设计方案——模组式污泥高效深度减量化处理装置.利用该装置可有效解决污泥深度脱水中存在的问题.研究的结果既验证了ARIZ方法解决复杂工程问题的有效性和实用性，也可为装置的详细设计和加工提供方案支持，并为开发新型高效的污泥深度脱水设备提供了一种方案.
传统城市规划视角及其方法已不太适用于当前城市存量空间的规划问题，如社区改造、居家养老、商业植入等城市有机更新工作已逐渐成为部分地区城市规划工作中的主要部分.以杭州市上城区紫阳街道大马弄60号为例，在生态化设计的视角下，通过社区规划设计模拟工作坊等形式，组织居民与其他利益主体参与到社区渐进更新工作当中，听取并收集市民、企业、街道组织等多方发展诉求，再结合建筑环境现状，以渐进更新为基本导向提出3个更新方案：市场调整方案、养老介入方案和民宿植入方案.研究结果表明：3个方案分别满足了研究对象不同的生产生活诉求，各有自身优势和不足之处.指出了生态化设计思维在当下城市规划工作中的重要性，为城市存量空间的有机更新提供了新的切入视角.
预防重构能够确保配电网在一定安全裕度下运行，但网络拓扑频繁变化会降低系统稳定性，增加运行成本.考虑到储能充放电特性和网络最大供电能力，以一天内重构次数最少为一级目标函数，以储能最大出力能力和最大供电能力指标为二级目标函数，建立配电网多级目标预防重构模型.提出储能充放电和重构的动作策略和联合提升最大供电能力的方法，在最大供电能力指标低于安全警戒线时优先利用储能调节，不足时再联合网络重构调节.采用广义简约梯度算法和混合粒子群算法对模型进行求解.最后，以IEEE-33节点配电系统为例的计算分析结果表明，在预防重构中利用储能的备用调节作用，可避免拓扑频繁发生变化，验证了本文模型和策略的可行性.研究成果对于利用预防重构提高配电网运行安全可靠性具有一定参考意义.
针对以往地下工程岩体质量评判过程中存在的模糊性与随机性问题，根据岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、结构面强度系数和地下渗水量这5项指标建立地下工程围岩稳定性评价指标体系.基于物元分析法，通过计算专家评判矩阵的效度物元及合成权重物元来确定评价指标的重要性.根据确定的评价标准，得到各评价因子隶属于各级别的综合云模型，并针对广州抽水蓄能电站二期地下工程岩体实测数据，先通过正向云发生器计算各评价因子所对应的各个评价级别的隶属度，再与其权重结合得到合成隶属度，然后以最大隶属度为依据判别出岩体稳定性所属级别.将该方法所得评价结果与约简概念格-模糊优选评判法、粗糙集-逼近理想解的排序法（RS-TOPSIS）进行对比，三者判别等级一致，表明该方法准确可靠，且免除了对大量样本的学习过程，能够克服评价指标定性语言和定量数值相互转换所产生的模糊随机性，可以用于地下工程岩体稳定性的评判.
为研究汽车制动防抱死系统（antilock brake system，ABS）的超前性、实时性与鲁棒性，结合灰色预测和滑模变结构控制方法，提出基于灰色预测GM（1，1）模型与滑模变结构控制的ABS综合控制算法，建立仿真模型进行数据的对比分析.结果表明：相对于单滑模或bang-bang控制，灰色预测与滑模变结构综合控制方法使汽车ABS超前运行，缩短了制动时间与制动距离；有助于缓解滑模变结构方法自身带来的抖动缺陷.因此，灰色预测与滑模变结构综合控制方法有助于提升ABS的响应速度、实时鲁棒性与人体舒适性.
为克服现有一体式金刚石复合片受冲击后聚晶金刚石层大面积剥损脱落、钝化严重的不良现状，而导致复合片切削功能快速丧失的问题，提出一种新型嵌入式聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact，PDC）.基于均布式的设计理念，结合正六边形中的三角稳定性质，设计出六齿环绕中心齿的环嵌式复合片，并将其镶嵌在新钻头的肩部.同时，结合现场试验，将新型PDC钻头与常规PDC钻头进行对比.研究结果表明：嵌入齿与硬质合金母体通过钎焊焊接，既发挥了聚晶金刚石层的高度耐磨性，又较好地结合了硬质合金母体良好的抗冲击性能；与常规金刚石复合片相比，环嵌式PDC在破岩过程中具有较强的地层“吃入能力”，各磨损阶段均有不同的聚晶金刚石层参与破岩，有效避免了一体式复合片的应力集中现象.根据建立的环嵌式PDC三维切削力学分析模型，求解了岩体在剪切力作用下的局部位移和应力.通过嵌入方案的调整，可将磨损规律分析模型应用于其他组合方式的新型金刚石复合片.研究结论对聚晶金刚石复合片的磨损规律、切削性能及新型PDC钻头的研究具有重要的参考价值.
刀盘是盾构机的关键部件，为保证煤矿斜井双模式盾构的顺利行进，需对刀盘的强度和刚度进行研究.以新街煤矿斜井工程为例，分析双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的受力特性，给出了刀盘载荷计算方法和公式，基于双模式盾构的刀盘结构特点建立简化模型，采用ANSYS软件分析，得出了双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的应力应变分布规律.研究结果表明：最大变形出现在土压平衡盾构（earth pressure balance，EPB）模式偏载堵转工况中，其值为3.821 mm，最大应力出现在硬岩隧道掘进（tunnel boring machine，TBM）模式偏载堵转工况中，其值为284 MPa，多种工况最大应力值出现位置均位于牛腿与法兰盘连接处或牛腿与刀盘连接处.根据研究结果可知新街煤矿斜井双模式盾构刀盘设计合理，并针对应力集中部位提出了优化建议.
过盈联接作为联接件间的传统配合方式，具有结构简单、承载能力高等优点，在机械工程领域有着广泛的应用，其研究大多数局限在单层或3层以内的联接.随着机械设备中多层过盈联接应用逐步增多，为进一步完善多层过盈联接设计理论，以厚壁圆筒理论为基础，通过分析过盈联接中各圆筒的几何关系，推导出过盈联接中过盈量与圆筒内、外表面径向位移的变化关系，得到了N层过盈联接结合压力与过盈量的矩阵表达式；用推导所得的解析法和Abaqus数值法，对比分析了过盈联接结合压力和过盈结合面两端存在的应力集中现象.结果表明：N层过盈联接中最内层过盈的结合压力随着过盈层数的增加而增加，结合压力由内到外依次减小；解析法和数值法的计算结果基本吻合，中点相对误差均在4%之内，说明该解析法可以为N层过盈联接设计提供可靠的理论指导.同时，数值法计算中显示在结合面两端存在应力集中，不同模型最内层过盈面的理论应力集中系数差别较小，且各模型中理论应力集中系数由内到外呈现依次增大的规律.提出的算法和所得规律对N层过盈联接的设计研究工作具有一定的指导和帮助.
仿生波动鳍的鳍条运动模式分为等幅和变幅两种类型，通过实验发现这2种鳍条运动模式下所产生的游动性能存在着较大的差异.为了揭示这种差异存在的内在缘由，建立基于鳍条这2种运动模式的仿生波动鳍运动学方程.利用计算流体动力学原理，比较不同运动学参数下2种运动模式鳍面压力分布情况，分别给出2种模式下波动鳍产生的无量纲阻力系数随时间的变化情况以及无量纲阻力系数时间平均值随频率、摆幅和波长的变化规律，给出鱼鳍模型中部沿鳍条方向切面的速度场和压力场.结果表明：2种模式下产生的推进力均随频率、摆幅和波长的增大而增加，但等幅摆动产生的推进力始终小于变幅摆动；2种模式下模型中部切面的速度场和压力场存在明显的差异，而尾迹二维涡量场结构和分布形态十分相似，说明影响2种模式游动效果的主要原因之一来自于沿鳍条方向的差异.结论进一步阐述了依赖鱼鳍波动推进的水生生物体高效游动的本质，也为研制高性能的仿鱼鳍波动推进装置提供了参考.
为了提高幕墙安装机器人操作的柔顺性，从而真正解决建筑幕墙自动安装中人机协调的问题，采用自适应阻抗控制方法作为柔顺操作策略.依据建筑机器人物理模型建立了较为准确的阻抗控制模型，在机器人末端未接触运动空间和环境接触空间进行了自适应阻抗控制的研究，提出了通过减小力峰值防止幕墙破坏的控制参数的调整方法，借助MATLAB对控制系统进行了仿真，并对基于该算法的幕墙安装机器人进行了柔顺性操作实验.经过仿真和实验得到了适用于幕墙安装机器人的力控制算法，验证了自适应阻抗控制算法能够满足幕墙安装机器人柔顺性操作的要求.
针对电容器盖板预压工序存在自动化程度低、劳动强度大等不足，设计了电容器盖板自动预压机及其控制系统.对电容器盖板自动预压机的机械系统进行了详细设计，包括铝壳放置转盘组件、电容器定位组件、盖板预压组件、电容器推出组件、电容器接收组件等；采用可编程序逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）作为控制系统的主控制器，实现多种规格电容器盖板的自动预压；依据电容器高度的不同，通过图形操作终端（graphic operating terminal，GOT）设置和调整生产参数.该设备已投入实际生产使用，运行结果表明：整机性能稳定，实际运行状况良好，满足了生产线高柔性化、高效率、高质量的自动化加工要求.
针对目前立体停车位均采用阀控液压动力系统，存在系统效率低、能耗大等问题，将伺服电机直驱定量泵的节能技术应用于立体停车位的液压系统中.采用滑模变结构算法与模糊控制算法相结合的模糊滑模控制算法作为立体停车位各个工况切换的控制策略，相比于工业中常用的模糊PID控制算法，模糊滑模变结构控制能够对系统设定流量需求进行快速响应，在多个工况切换时，波动小、稳定速度快.同时对使用节能技术的立体停车位运行时的功率、能耗及系统效率进行测试，结果表明使用伺服电机直驱定量泵的液压节能系统与使用传统阀控液压系统相比，能耗降低了31.2%，系统效率提高了33.2%，具有较好的节能效果.
