高精度的动态模型是实现小型无人直升机高性能自主飞行控制的基础.给出了在灰箱建模框架下辨识小型无人直升机动态模型的系统性方法.在合理的假设下,将非线性机理运动方程简化并进行横、纵向解耦,在悬停点附近线性化得到横、纵向的参数化状态空间模型,以区间均匀分布的方式合理表达了待辨识参数的先验分布.将辨识问题构造成Bayes的极大后验（MAP）估计问题,并进一步转化为约束非线性优化问题,采用拟牛顿法求解.辨识步骤在离散时域中进行,利用sinch算法将连续时域的状态空间参数化问题映射到离散域.提出的小型无人直升机灰箱建模方法有效减少了对辨识实验的要求,获得的对象连续域状态空间模型具有良好的预报精度,并适用于控制器的设计.

针对由于高耗时而无法使用精确方法的大洋科考航线设计问题,提出一种融合不规则三角网和遗传算法的航线设计方法（TIN-GA）.该方法由港口、作业区和拐点生成不规则三角网（TIN）,遍历搜索TIN中的所有路径,并将搜索获得的路径作为遗传算法初始路径种群的一部分参与优化繁殖,由进化结果生成航线.TIN将距离较近的点连接为三角形的边,具有很好的描述点邻近关系的自适应性,因此TIN中的路径必是所有可能路径中相对较优的路径.将这些路径作为初始路径种群的一部分能够加速遗传算法的收敛速度,并提高结果的最优性.大量仿真实验表明,该方法具有比遍历方法更高的效率,同时能够获得比遗传算法更优的结果.

针对以永磁同步电机作为驱动元件的电动负载模拟器,提出基于扰动观测器的双回路控制系统设计方法.采用机理建模方法,建立负载模拟器数学模型,并通过实验确定系统标称对象模型参数和模型不确定性权函数.以舵机扰动抑制要求为性能权函数,通过控制结构等价变换,采用H∞混合灵敏度方法设计内回路扰动观测器.外回路设计以拓展力矩加载频带为性能权函数设计控制器.对某型电动负载模拟器控制系统的设计和调试结果表明,在最大加载力矩为50 N?m时,电动负载模拟器动态加载平坦段最高频率达到15 Hz,静态加载精度小于0.1 N?m.

给出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的全数字实现对数模型自动增益控制器（AGC）的构架.该构架中的增益调整电路主要由平方包络检测器、基于坐标旋转数字计算（CORDIC）迭代结构的高效超越函数处理器、基于数字无限冲击响应（IIR）的环路积分器和参数可配置的控制逻辑发生器组成.包络检测器只要用阶数很低的有限冲击响应（FIR）滤波器就可以满足滤波性能.采用对称系数的转置型结构使得滤波器的乘法器个数降低一半.数字无限长冲激响应滤波器IIR逼近模拟积分器,通过简单近似处理得到一个结构和实现非常简单的数字积分器.基于CORDIC迭代的超越函数处理器可以很方便地实现对数转换器,该结构采用迭代算法可以输出任意精度的结果,并且容易实现电路资源和电路速度的折中,避免了传统算法对存储器要求高的缺点.采用全并行的流水结构使得电路最高工作时钟可达206 MHz.最后给出基于FPGA器件的设计结果和硬件仿真,实验结果和理论分析完全吻合.

提出3种应用于多值逻辑系统的电流型触发器设计,包括四值主从结构触发器、单闩锁单边沿触发器和单闩锁双边沿触发器.采用电流阈值控制技术简化这些电路的结构.单个锁存器的四值单边沿和双边沿触发器分别利用时钟信号的1个边沿和2个边沿后产生的窄脉冲使锁存器瞬时导通,实现取样求值.单闩锁结构的触发器不仅可以简化电路结构,更重要的是大大降低了电流型触发器的直流功耗.在保持相同数据吞吐量的条件下,应用双边沿触发器可以使时钟信号的频率减半,从而降低时钟网络的动态功耗.采用TSMC 0.25 μm CMOS工艺参数的HSPICE模拟结果验证了所提出设计方案的有效性.

针对仿人足球机器人视觉需求,提出一种同时进行色块分割和特征提取的目标识别算法和一种基于仿人机器人物理模型的单目定位方法.目标识别算法采用八邻域法对图像进行边缘跟踪完成色块分割,同时计算边缘点几何信息得到图形特征,并应用辐射对称算法提高物体识别准确度,其处理效率比普通方法提高近一倍.目标定位算法结合摄像机小孔成像模型和仿人机器人三连杆模型,可以精确定位视觉范围内的目标.在自主仿人足球机器人系统中的成功应用表明,所提的目标识别算法和定位模型具有较好的效果.

通过研究量子遗传算法、XOR/AND逻辑展开式及其对应电路的功耗和面积关系,提出一种基于量子遗传算法的单输出XOR/AND电路功耗和面积同时优化的算法.从量子比特、量子叠加态的概念出发,结合XOR/AND电路的功耗估计模型,以XOR/AND门电路数衡量电路面积,利用染色体编码、适应度函数构造和量子旋转门调整等方法,有效实现了功耗和面积的折中.将提出算法与遍历算法和整体退火遗传算法进行比较,结果表明该算法高效、稳定、收敛速度快.对较大规模电路的测试结果表明,该算法的优化结果与极性为零时的XOR/AND电路相比,功耗和面积平均节省了81.7％和54.7％.

针对遥感影像镶嵌存在的几何精度差和时间效率低等问题,提出一种快速镶嵌方法,主要包括自动配准、基于地理编码的镶嵌和色调调整3个步骤.在自动配准阶段,采用基于点特征匹配的自动配准方法既减少了工作量又提高了几何精度；在镶嵌过程中,根据地理坐标确定重叠区域,然后依据重叠频率确定多幅影像间的重叠关系和镶嵌顺序；在色调调整步骤中,基于Wallis变换进行整体色调调整,依据重叠区域大小分别采用基于最优接缝线的加权平滑处理和强制改正方法实现接缝线色调调整.对SPOT全色影像的镶嵌实验结果表明,这一技术流程能够实现多幅影像的快速镶嵌,镶嵌精度优于1像素,镶嵌后影像具有良好的整体效果.

提出一种基于低密度奇偶校验（LDPC）码和随机交织器的对称Slepian-Wolf编码的实际设计方案.与已有方案不同,该方案对于具有相同速率的信源节点可以采用相同的LDPC编码器,只须通过不同的随机交织器就可以进行区分,使得系统的实现复杂度明显降低,尤其是在节点数量较大的情况下.该方案运用渐进边增长（PEG）算法对LDPC码的Tanner图进行优化,而在译码端利用信源之间的相关性进行联合迭代译码.在2、3个相关信源以及单个信源的特殊情形下的仿真结果表明,对于相关的非均匀信源,该方案在性能上优于已有方案.

为提高光伏电池的光电转换效率,设计一种基于开路电压法的光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）控制芯片.利用光伏电池开路电压与最大功率点电压存在近似线性关系的特性,周期性采样光伏电池的开路电压,计算得到最大功率点电压.所设计的芯片结构简单、成本低、稳定性好,除能够较精确地控制实现光伏电池的MPPT外,还能周期采样、定时更新当前MPPT电压,并实时监测光伏电池的输出电压,使环境条件变化时系统具有快速的动态响应.芯片除包含参考基准、电压调节器、振荡器及误差放大器等基本模块外,还集成了采用自举技术的驱动电路,提高了输出电压.电路采用1.5 μm双极型-CMOS-DMOS （BCD）工艺设计制造,优化后的芯片面积约为3.0 mm×2.6 mm.测试结果表明,预期的电路功能已经基本实现.

设计了输出电压为3.3 V,最大输出电流为100 mA的无片外电容低压差线性稳压器（LDO）.该芯片采用并行结构的微分器和大米勒电容,通过比例调节和微分调节结合的方式,利用微分器电路在瞬间提供大的转换电流,克服了无片外电容LDO在负载和电源电压变化时输出电压跳变过大的问题.芯片采用CSMC公司0.5 μm工艺模型设计,并经过流片.测试结果表明,在5 V工作电压下,当负载电流从100 mA在1 μs内下降到1 mA时,输出电压变化小于600 mV；电路的静态电流小于4.5 μA.测试结果验证了电路设计的正确性.

针对一类具有附加有界扰动的约束离散时间分段仿射（PWA）系统,提出一种扩大其鲁棒模型预测控制吸引域的新方法.计算系统的最大鲁棒正不变集以及相关的局部稳定控制律.基于最大鲁棒正不变集,通过多参数规划,采用一步预测时域来离线计算一序列具有收缩性质的鲁棒可稳定集,构成收缩序列集，并将它们作为优化问题的预测状态终端约束集.得到的预测控制器可以鲁棒调节收缩序列集内的状态到鲁棒正不变集,从而确保系统的鲁棒稳定,并扩大了鲁棒预测控制的吸引域.通过数值实例验证了方法的有效性.

利用比小波变换域更适合表示图像边缘轮廓特征的脊波变换域设计一种新的图像水印算法.将图像分块脊波变换,在脊波系数最大能量方向选择细节系数,设计合理的量化水印方法.采用奇偶量化方法嵌入水印，利用归属量化区间法提取水印.在较强的攻击下，该方法能够很好地恢复原始水印，采用该方法嵌入水印不易导致水印化图像失真.攻击实验结果表明,与小波域水印算法相比,该算法不仅可以较好地抵抗各种常见攻击如压缩、加噪、滤波和剪切等,还能较好地抵抗几何旋转攻击.

为了求解复杂函数反问题,在经典的基因表达式程序设计（GEP）算法基础上,采用锦标赛选择方式和独特的适应值函数来提高算法的收敛速度和效率,并利用正向求解偏微分方程的有限元方法及求解反问题的正则化方法,设计一种基于改进GEP（IGEP）的偏微分方程参数识别反问题的求解算法.对有代表性的微分方程和偏微分方程参数识别问题进行数值实验，结果表明,该算法在运行时间和预测精度上得到了较好的结果，从而验证了IGEP算法的有效性.

设计并构建一套动物脑电-行为同步记录及分析系统,系统主要包括动物行为实验装置、脑电信号与行为图像的同步记录子系统、脑电信号分析和处理子系统.当动物在实验装置中进行特定行为时,同步记录子系统同时记录动物的脑电信号和行为图像,通过分析和处理子系统,提取脑电信号的特征值,为大脑神经活动和行为之间的相关性研究提供实验平台.记录并分析大鼠在进行前肢的“伸-缩”运动时运动皮层的神经元集群活动.实验结果表明,大鼠的初级运动皮层中神经元分布式活动与前肢的动作模式密切相关,通过解读初级运动皮层的神经元集群电信号,可以获得大鼠前肢的运动信息,准确判断和区分前肢不同的动作模式.

在拼接后的斑马鱼胚胎显微图像基础上提出胚胎图像分析算法,以确定斑马鱼胚胎的3个形态特征：长度、头-干夹角以及尾部弯曲度.采用形态学方法将斑马鱼胚胎从背景中分割出来,然后采用二值细化算法提取它的中心线,最后测量上述形态特征.在测量尾部弯曲度时,采用环形Hough变换法去除胚胎头部,再由最小面积法将尾部曲线回归成一条直线,引入表示尾部曲线与回归直线间平均距离的均方根误差来表征尾部的弯曲度.实验结果表明,该自动分析技术处理速度较快,可以获得准确的形态参数值.

为了提高免疫检测速度,实现生物样品的在线分析,研究以磁性纳米线作为标记物的免疫传感器及检测系统.利用磁性纳米线独特的磁化特性,提出一种操作简便、便于携带、响应迅速的磁性免疫检测的具体方案,通过对系统感应线圈几何参数的优化设计,构建磁性纳米线免疫传感器检测系统.利用阳极氧化铝模板,电沉积制备磁性纳米线,并以此合成磁性纳米线/壳聚糖/α-HCG抗体生物探针.对1、2、5 g/L不同质量浓度的样品进行检测,实验结果表明,此检测系统的灵敏度可达0.2 g/L,并且有进一步提高的空间.通过提高激励信号的信噪比、提高线圈加工质量和印制线路板质量、减小布线寄生电容、考虑温度漂移补偿等手段,可以进一步提高检测灵敏度.

为了诱导和控制脆性材料板中裂纹沿非对称的预定轨迹扩展,给出一种求取激光扫描路径的迭代法,分析控制参数对收敛性的影响.基于PID控制理论,将裂纹扩展的实际轨迹与预定轨迹的偏差及其积分和微分项的组合构成激光扫描路径的迭代算式,通过强制裂纹按预定轨迹扩展的仿真分析,求得各步的扩展方向,并依此估计裂纹路径的偏差,避免了裂纹的自适应扩展分析及相应的网格重划分.选取不同的比例、积分和微分控制参数对典型实例进行路径迭代分析,结果表明比例控制参数对收敛性影响明显,较大的比例控制参数值有利于迭代的收敛,而微分控制参数应取较小的值.自适应裂纹扩展仿真分析显示,当激光沿迭代所得路径扫描时能够有效地诱导和控制裂纹沿预定轨迹扩展,证明了提出方法的有效性.

针对土-作物-大气连续系统的土壤水动力学模型对根系动态生长的模拟不理想,通过引入最新的根系生长模型理论、根长密度分布函数以及联合国粮农组织推荐的计算蒸发及蒸腾总量的模型理论,与现有的模拟水土运动的有限元程序相耦合,建立模拟土-作物-大气系统的水动力学模型.基于荷兰实验农场的小麦实验数据的模拟结果表明,在不同时期、不同深度处土壤中水的体积分数与实验值比较吻合；由于降雨和蒸发的上边界影响,上部土壤中水的体积分数随时间变化较快；除接近地表的个别根长密度模拟点偏差较大外,总体来说根长及根长密度模拟结果与实验值比较吻合；蒸腾量和蒸发量的模拟结果可靠.建立的新模型合理,可以有效地模拟土-作物-大气系统中的根系生长及水动力学.

在实现全景成像的光学系统中,采用圆柱面到平面投影的环形成像系统相比采用中心投影法的传统透镜系统具有边缘视场畸变小、便于图像恢复展开等优点.通过考察环形成像系统所成环形图像与矩形图像之间的映射关系,研究像面上子午弧矢方向最小分辨角的变化规律,得出了超半球环形成像系统在90°视场角处子午弧矢方向CCD采样角分辨率相同的结论,由此可把该视场角对应的圆环像作为基准来确定展开矩形图的宽度和高度.实际的图像恢复过程分为2步：首先将环形图像恢复成三维像空间中的圆柱面,然后把圆柱面展开得到恢复后的矩形全景图.图像恢复中最关键的90°视场角所对应的圆环像位置和环形图像中心点的确定可以用定标实验的方法实现,在图像恢复过程中采用三次样条插值法,得到了较好的恢复效果.

在不同沉积温度和速率下,采用电子束蒸发法制备ZnSe薄膜样品,利用ZYGO GPI型干涉仪测试样品的应力行为,并采用X射线衍射（XRD）技术测试样品的晶向特征.实验结果表明,在不同条件下制备的ZnSe薄膜均呈现压应力,应力随着沉积温度升高而增大,在200 ℃应力达到最大值,之后应力随沉积温度升高呈下降趋势.XRD结果表明,沉积速率直接影响ZnSe薄膜的晶向结构,进而改变ZnSe薄膜内应力；当沉积速率为1.5 nm/s时,薄膜应力最小.

基于.Net Remoting客户端/服务器构架,通过组件对象模型与Excel软件交互,以及使用开放式数据库互联连接数据源,设计并开发了电力企业通用报表综合管理系统.在系统设计中提出按照参数、提取集、计算集分类的数据定义方法和数据集作用域概念以及数据定义与映射关系相结合的模板设计模式,设计了报表计算量平台.提出电力企业报表业务分层和报表审核的管理方法,设计了灵活的权限管理方案.该系统实现了基于多数据源的数据挖掘,解决了非技术人员定制报表的难题,实现了报表生产与报表管理的统一,保证了企业数据的安全和报表数据的质量.该系统具有通用、友好、灵活、安全等特点,已经在湖南省电力公司成功投入运行.

针对输电线路检修计划优化问题（TMSOP）,考虑负荷、发电机出力、线路故障率及检修资源的不确定性,建立基于期望值二层规划的优化模型.模型计及系统静态安全风险,对不安全现象的概率和后果进行综合评估,并将风险指标用静态安全控制成本来量化计入目标函数中.利用蒙特卡罗方法、内点法、粒子群算法和禁忌表等混合智能优化算法来求解模型的Nash均衡和Stackelberg-Nash均衡.优化结果不仅确定了线路检修计划和检修资源安排,还明确了检修期间输电网风险最低的运行方式.最后通过IEEE-RTS的算例验证了模型和算法的可行性.

提出一种新的可用输电能力的计算方法.将蚁群优化算法的正反馈特性与实数遗传算法的进化策略相结合,克服了基本蚁群算法只适用于离散问题的局限性,并提高了寻优的效率、全局的寻优能力和结果的稳定性.在计算过程中,根据不等式约束越界量的大小,动态调整罚函数,采用强制搜索策略,提高了算法的收敛速度,有效克服了在计算可用输电能力过程中,可能出现因早熟而陷入局部最优解的问题.以IEEE-30节点系统为例进行可用输电能力的仿真计算,并与其他算法进行比较,结果证明了该算法的合理性、有效性和优越性.

分析影响水电/火电机组调峰能力的6项重要因素：最大技术出力、最小技术出力、启停时间、出力调整速率、出力变化幅值、水电弃水调峰，提出机组调峰能力的模糊综合评估方法.建立综合考虑电网调峰任务、各机组调峰能力、各机组上网电量的机组调峰能力经济激励机制数学模型.对西北电网的仿真计算结果表明,提出的评估方法能够正确反映上述6项因素对机组调峰能力的影响,建立的激励机制能够有效激励机组提供调峰服务并提高其调峰能力.

针对门座起重机组合臂架四连杆结构变幅运动过程,基于空间运动机构的结构分析方法,提出一种脱离计算机辅助工程（CAE）前处理器的快速建模方法.重点研究组合臂架的四连杆结构有限元模型,通过从该结构几何模型中抽取模型参数,模拟在通用CAE平台上的手工建模流程,完成该结构在变幅运动过程中各幅度位置的参数化多模型建模.基于通用求解器NX Nastran,完成12-40.5/25 t某型号门座起重机的四连杆臂架结构的实例应用,验证了快速建模方法的可行性.与应用其他建模方法的系统相比,独立的快速建模系统具有建模效率高、模型质量好的优点.

为研究配流机构工况参数对摩擦转矩的影响,根据轴向柱塞泵配流机构的受力特点,给出配流盘与缸体转子之间固体或边界润滑、全空间油膜润滑状态下的摩擦转矩构成及相应的理论计算.在不同油膜厚度、配流副转速下实测配流副的摩擦转矩变化,结合缸体转动周期讨论摩擦转矩变化过程及与配流副磨损形式的对应关系.结果表明,载荷是配流副摩擦转矩变化的根本因素；配流副正常磨损通常表现为配流盘吸油槽与压油槽间的不均匀磨损；油膜厚度对摩擦转矩的影响显著,但并不是单调反比例关系,5 μm的油膜厚度引起近10%的摩擦功率损失.由配流副摩擦转矩的实测及与理论计算的对比，得出配流副摩擦转矩造成的整泵机械功率损失.

针对在旋转机械振动信号采集过程中引入的噪声污染和基线漂移等问题,采用形态开-闭和闭-开组合运算对染噪的振动信号进行处理.采用形态滤波方法对振动信号进行降噪处理,无须考虑振动信号的频谱特征.在对信号进行基线漂移校正时,所取直线结构元素的长度为采样信号周期长度的一半即可,但是为了得到更好的效果,可以将结构元素取得长一些.为消除信号中混入的尖峰脉冲干扰,结构元素的长度应该远小于待滤波函数的长度,并大于干扰脉冲的宽度.通过在仿真信号中加入不同的噪声干扰检验形态滤波方法的降噪能力,并将形态滤波方法用于现场信号的降噪处理,处理后的信号较好地保持了原信号的特征,说明该方法具有良好的滤波降噪效果,而且算法简单,便于工程现场的使用.

针对山地丘陵地区的环境特征及浙江省山地丘陵开发中存在的问题,提出一种改进的用地适宜性评价模型,并以浙江省开化县工业新城为例,探讨了模型的实际应用.首先应用“通过/失败筛选法”界定生态安全门槛；然后对远期开发的居住用地和近期开发的工业用地分别进行单因子适宜度评价,并运用GIS技术将单因子适宜度图层加权叠加,生成综合的城市用地适宜度分布图,从时空战略上保障了社会公平；最后通过不断扩展修正评价单元,确保项目开发的经济合理性.应用结果表明,改进后的用地评价模型对山地丘陵地区的开发建设具有更强的针对性,提高了评价的合理性.

为模拟涌潮、水跃、溃坝波、浅水变形后的波浪、闸门突然开启形成的涌浪等浅水间断流动,应用有限体积法求解二维浅水方程,界面通量采用基于Boltzmann模型的动力学流矢量分裂（KFVS）格式,建立基于无结构三角形网格的二维浅水间断流动数值模型,模型在空间上具有二阶精度.在钱塘江两次涌潮实测资料验证的基础上,模型预测了钱塘江河口治理设想方案实施后的潮位、潮差、流速和涌潮等水动力因素的变化.模型较好地模拟了涌潮到达时刻潮位急剧抬高、流速迅速从落潮转为涨潮并达到极值的间断现象.计算结果表明,提出的计算格式健全、稳定,可以广泛应用于浅水间断流动的数值模拟.

通过温州鹿城广场4根抗拔桩静载试验,分析了抗拔桩在不同荷载水平下的受力性状.试验结果表明,抗拔桩在荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而减小,在桩端处桩身轴力始终为零,即抗拔桩表现为纯摩擦桩.对于持力层是卵石层的抗拔桩,桩身拉伸量是桩顶上拔量的主要组成部分.桩侧摩阻力的发挥程度和桩土相对位移有着很好的对应关系.在靠近桩端的桩侧土体中,当桩土发生相对位移时,即使其值很小,桩侧摩阻力也会急剧增加.当荷载（桩土相对位移）增加到一定值后,桩侧摩阻力随着荷载的增加而减小,即出现侧阻软化现象.

分别在一年内的4个季节对某使用多年的海港码头同一区域结构进行现场取样,采用氯化物快速测定法分析混凝土表面和内部氯离子质量分数,并应用Fick第二定理,回归得到混凝土名义表面氯离子质量分数.据此得出海港码头混凝土表面氯离子质量分数随季节变化的规律：表面氯离子质量分数随季节变化曲线呈明显的单峰高斯分布,夏季达到峰值,而冬季最低.通过统一的数据建立基于单峰高斯方程的海港码头混凝土表面氯离子质量分数的季节影响系数经验表达式.用温度作为主要影响指标来描述海港码头混凝土表面氯离子质量分数随季节变化的规律是可行的.

当时变参数沉降预测模型中的参数随时间不收敛时,模型对中长期沉降的预测精度不高,不能预测最终沉降.基于沉降预测模型参数的物理含义，分析模型参数随时间的变化规律,采用随时间收敛的函数来描述模型参数随时间的变化,建立相应的时变参数沉降预测模型.根据前期实测数据,采用最小二乘法对预测模型进行求解.通过引入遗忘因子来加大近期实测数据的权重,进一步提高模型的预测精度.实例分析表明,所提出的时变参数预测模型拟合精度高于现有的沉降预测模型,对全过程的实测沉降数据都具有很好的拟合精度,并对最终沉降做出合理的预测.