针对中小制造企业产品制造过程中普遍存在的返工多、质量管理水平低下的问题，提出面向产品制造生命周期的质量导航原理，并以精益生产方式和过程管理思想为指导，建立相应的系统.系统的主要功能包括质量管理运作、信息检测与反馈、实时监视与控制3个部分，借助该系统，可以对产品在制造生命周期中的质量状态进行实时分析和可视化，以便及时发现质量问题和消除质量隐患.在某小型汽车电机生产企业开展的案例研究表明，借助所开发的质量导航系统能够实现预防性的质量管理，从而改善产品质量，增强企业的竞争力.
针对发明问题解决理论(TRIZ)在理论和应用上存在的相关问题,提出基于知识网络的TRIZ集成框架.给出面向TRIZ的知识网络的概念模型,在此基础上提出基于知识网络的TRIZ集成框架的体系结构和协同建设模式,分析集成框架的特点和关键技术.着重研究基于元本体和Web2.0模式的本体共建技术,给出元本体层中的元本体的形式化定义,建立本体层的本体模型,阐述本体实例层共建的过程模型.最后,提出集成框架的应用过程模型,并基于该集成框架开发原型系统.通过实际案例验证该集成框架,结果表明,该集成框架在创新知识获取和TRIZ知识网络共建等方面具有可行性和有效性.
为了研究平地机工作装置的运动学特性，提出工作装置混联机构简化位置正解的分析方法.根据平地机工作装置结构及各部件运动副关系，抽象出工作装置机构模型.基于平地机作业方式特点，对该机构进行分解和分析，确定少自由度并联机构为该机构的主体.利用螺旋理论对该并联机构进行自由度分析，采用数值分析法对该并联机构进行位置正解分析，并基于ADAMS实现平地机工作装置并联机构部分的位置正解分析.现场的物理试验表明，对于工作装置并联机构部分的位置正解，试验结果与计算机仿真结果基本吻合，最大误差不超过3%，满足平地机工作装置的精度要求；从而验证了所提出的分析方法的有效性.依据该理论基础，通过进一步的分析，获得平地机混联机构工作装置的运动学特性，最后讨论该机构设计要点，为工作装置设计和优化奠定理论基础.
为了应对全球化和数字化协同设计对产品设计信息的一致性和规范性的需求,结合事物特性表建模相关理论,提出基于分类的事物特性重用方案.该方案以面向对象的思想为指导,依据事物特性描述的值域特点,进行分类并建立事物特性类模型及其类层次结构.通过该分类,实现事物特性与其事物对象层次结构的解耦.基于该分类,结合事物特性表建模要求,对事物特性的重用方案及机理进行阐述.并面向企业应用实践,开发了支持事物特性重用的系统平台.实践结果表明,该技术可以有效帮助企业减少事物特性规模,提高信息模型的一致性和规范性.
针对T型导轨压弯校正工艺中回弹量难以准确获得的问题展开讨论.考虑到T型导轨水平方向为对称截面而垂直方向为非对称截面,不同方向上的压弯回弹规律有较大的差异性与复杂性,利用线性强化弹塑性理论分析了T型导轨水平与垂直二个维度上的压弯回弹特性,得出各维度上的回弹曲率与压弯曲率、回弹量与压弯量间的解析表达式,以此为基础可方便得出一定压弯量下的回弹量.在电子万能试验机上进行T型导轨的二维压弯试验,通过比较一定压弯量下的解析回弹量与试验回弹量,结果表明,两者间的最小相对误差侧面为1.35%、顶面为1.97%,回弹解析具有较高的精度,但相对误差随压弯量的增大而有所增大,误差增大的原因与回弹解析过程中的弹塑性力学假设有关.
针对检测到的松动件冲击信号含有许多噪声信号,为了有效提取有用信号,将基于AR模型和小波变换相结合的多重滤波方法应用于松动件冲击信号的提取.采用移动均值法滤除低频噪声,再利用AR模型对高频噪声进行白化处理,通过小波非线性阈值去噪,实现松动件跌落信号的提取.利用时域均方差获取信号到达各个传感器的时间差,并通过双曲线交汇法计算松动件跌落位置.在钢板试验台对所提出的方法进行试验验证,实验结果表明,所提方法对不同形状和不同质量的松动件都具有比较好的定位效果,且稳定性好.
针对传统注射成型装备中保压压力控制精度不高的问题,提出采用伺服电机驱动定量泵的复合系统.伺服电机配合注塑机不同工艺过程输出相应转速,提高控制性能,消除高压节流.建立注塑机注射过程的数学模型,分析料筒内螺杆所受熔融态塑料的黏性摩擦力,提出一种新型模糊自校正(FST)控制算法.该算法在模糊控制收敛迅速,鲁棒性强的特点基础上,结合自校正控制算法,提高系统的响应速度,降低注塑机保压过程中的压力超调,消除系统的滞后.通过与传统PID算法对比实验结果表明,该算法能够提高保压压力的响应速度和控制精度,从而达到精密注塑的要求.
针对旋转机械非平稳振动信号中局部低能量噪声的消除问题,提出一种基于固有模式函数(IMF)的振动信号降噪方法.该方法在信号经验模式分解(EMD)的基础上,通过对一阶IMF进行L次随机排序操作,构造观测信号的L个样本序列.根据白噪声各阶IMF的能量密度,计算L个样本序列各自分解所得IMF的阈值.通过样本幅值与阈值的比较,将IMF中过零点区间内极值小于阈值的所有样本点去除,并利用这些阈值去噪后的IMF重构信号.仿真和实验结果表明,本方法对各阶IMF中局部低能量噪声的消除是有效的,且降噪后信号的时频特征显著.
为了提高注塑机注射压力控制精度,根据伺服电动机直接驱动定量液压泵节能型注塑机的特点,建立注射液压系统注射压力的非线性数学模型,提出一种基于非线性二次曲线的模糊控制方法.采用基于压力差控制流量的方法引入一个非线性函数来优化流量信号,该方法无需专门设计速度控制向压力控制切换的切换点.由于液压系统本身的参数和负载模型参数均具有不确定性,采用模糊控制方法在线调节该非线性函数的参数.配合PI控制算法实现对注射压力的精确跟踪控制.仿真和实验结果表明,该方法能够满足注塑机实际工作时对注射压力的控制要求,稳态压力波动小于0.1 MPa,具有良好的跟踪性能.
针对带微凸台阵列结构的重整制氢微反应器的流体传热传质问题,建立微通道传热传质理论模型.采用计算流体力学软件Fluent对不同微凸台阵列结构和排布方式微通道的流体传热传质进行数值模拟,并研究在低雷诺数条件下不同微通道结构对微通道摩擦系数和努塞尔数的影响.结果表明,随着气体入口速度增大,通道摩擦系数减小,努塞尔数增加；当气体入口速度相对较小时,反应器微凸台阵列高度及横向中心间距的差异对努塞尔数影响不大；当气体入口速度相对较大时,随着微凸台阵列纵向和横向中心间距的增加,摩擦系数减小,随着微凸台高度的增加（除1.3 mm以外）,摩擦系数和努塞尔数均先增后降.研究成果为带微凸台阵列结构重整制氢微通道反应器的设计和制造提供理论依据.
为研究多级离心泵前后密封口环对整体水力性能和容积损失的影响，以某高压离心泵为分析模型，建立叶轮、导叶和密封环一体化的整体模型并进行了三维流场模拟，得到不同工况下多级泵的水力性能和口环间隙泄漏量，分析间隙内的流场结构.结果表明，考虑环形间隙结构的全模型性能预测结果与试验值取得较好的一致，在设计点附近的泄漏量预测值与经验公式计算结果接近.高压多级离心泵内部泄漏损失对性能存在明显的影响，间隙内的回流和叶片出口处的损失随流量增加而减小，相反地，叶轮入口处的损失因流量和间隙泄漏量增加而增大.
为了研究计算悬浮隧道波浪力随高度的变化规律，根据悬浮隧道的特点，结合Morison方程，提出沿悬浮隧道高度进行分层积分的方法来计算悬浮隧道水平波浪力和竖直波浪力，并将计算结果与采用传统的直接取用其水平轴线的波浪速度和加速度及相应的阻水面积来计算其波浪力（简称简化法）计算结果进行比较，同时研究悬浮隧道直径、放置深度、波浪周期等因素对两者计算差异的影响，最后还进一步用线性波和二阶Stokes非线性波计算理论分析讨论波浪周期对波浪力的影响.结果表明，所提出的分层积分法的计算值与简化法计算结果在隧道直径或高度在25 m以内、波浪周期大于9 s时，两者最大误差在3%左右，即简化法带来的误差一般可以忽略.而Stokes波浪理论计算的悬浮隧道波浪力要大于线性波浪理论值，当波浪周期大于12 s时，两者最大误差在3.9%左右，因此，对于平坦波有必要采用高阶Stokes波浪理论进行校核.
为了研究钢筋混凝土结构底层柱的抗爆性能,应用LS-DYNA软件对近爆作用下钢筋混凝土柱的损伤过程及破坏机理进行数值模拟分析,数值模型考虑应变率对钢筋和混凝土材料动力本构特性的影响以及炸药-空气-结构之间的流固耦合相互作用.结果表明,在爆炸冲击荷载作用下,钢筋混凝土柱表层混凝土首先开始剥落,受到约束的柱脚和柱顶混凝土发生冲剪破坏,在持续的横向变形作用下柱整体发生弯曲,产生一系列的横向裂缝；在等比例距离爆炸作用下,不同反射区的钢筋混凝土柱,受到的爆炸冲击荷载存在较大的差异,通常的比例定律不适用于近爆情形.
为进一步提高地源热泵群孔系统解析模型的精确性和简洁性，对地源热泵群孔系统长期运行后的温度场进行研究.根据已建立的单孔有限长圆柱体热源模型，在圆柱体半径不超过临界半径时，有限长圆柱体热源模型与有限长线热源模型的钻孔外温升偏差可忽略不计.基于此性质，将现有群孔叠加分析法中的线热源模型替换为圆柱体热源模型，建立群孔长期换热有限长体热源模型.与线热源叠加法和有限元法对比表明，该群孔长期换热体热源模型与线源叠加法具有相同的计算精度，但计算量明显减少.对不同钻孔布置形式下该群孔体源模型与线热源叠加法的偏差进行分析，结果表明随体积近似偏差的增大而两者的偏差略有增长.
为研究早期养护条件和后期暴露环境作用对混凝土抗氯离子扩散性能的耦合作用效应,选取不同的早期养护条件和海洋暴露环境对混凝土试件进行暴露试验.设定5种环境干湿状况及养护龄期用以模拟施工中出现的不同养护条件,并选取具备不同干湿循环比例的海洋环境对混凝土试件进行6个月的暴露.暴露结束后,通过酸溶法氯离子浓度分布测定及稳态电迁移试验讨论氯离子在混凝土中的传输特性影响.同时还对氯离子在非饱和混凝土中的传输进行数值模拟研究.结果表明,早期的不充分养护和后期的干湿交替环境使得混凝土浅表层的毛细吸附行为和氯离子在浅表层的富集变得十分显著.服役环境的供水能力强,则氯离子在混凝土内部的扩散效应显著；反之,氯离子的扩散效应被弱化.因此提出,在海洋环境中服役的钢筋混凝土结构进行耐久性设计时,必须重视并且考虑早期养护条件和后期暴露环境的干湿循环比例的耦合作用.
为考察所储存散料对钢筒仓仓壁的静态压力,建立考虑散料与仓壁相互作用的钢筒仓静态散料压力三维有限元分析模型.散料假定为各向同性,塑性阶段采用DruckerPrager塑性模型,散料与仓壁之间的接触效应采用刚柔接触模型和面面接触方法进行模拟.利用所建立的有限元模型对平底钢筒仓（浅仓和深仓）及锥底钢筒仓的散料压力进行数值模拟,并将数值结果与欧洲钢筒仓规范、我国粮食钢板筒仓设计规范进行对比分析.文中还对平底钢筒仓散料的泊松比、内摩擦角、膨胀角和摩擦系数进行参数分析,结果表明泊松比和内摩擦角的影响较大.
为了研究预应力空心开口管桩沉桩过程中周围土体中的土压力分析,选取杭州郊区某建筑工地进行现场试验.本次试验在试验场地内和防挤沟两侧共埋设了6组振弦式孔隙水压力计和土压力盒,并且在管桩桩端安装了一个土压力盒测试管桩沉桩过程中桩端土压力的变化情况.试验结果表明：在沉桩过程中,周围土体中的径向土压力呈先增大后减少趋势,随着深度的增加,径向土压力的影响越来越大；桩端阻力的变化与静力触探锥尖阻力的变化曲线较为相似,锥尖阻力的变化曲线相比桩端阻力表现出更为明显的波动.该试验结果能够为相关研究和设计提供参考和依据.
为了解高层结构中个子结构之间的相互作用,对刚度沿高度变化的双重和三重弯剪型抗侧力体系在水平荷载作用下的侧移进行有限元分析,提出一串联并联电路模型来表达各弯剪型子结构之间的相互作用,弯剪型结构的弯曲柔度和剪切柔度被模拟为2个电阻,串联形成串联小电路,多个弯剪型结构并联,被模拟为各个小串联电路并联,流过各个小串联电路的电流是剪力,总电流是总水平剪力,各串联小电路两端电压相等表示各子结构侧移相等.采用这个模型,提出整体结构侧移的一个简单计算方法,与有限元结果对比表明,串并联电路模型计算的侧移有良好的精度,特别是顶部位移的误差很小.
为了缩短共轨压力控制算法的开发周期及降低开发成本,通过Matlab/Simulink及RTW Embedded Coder工具箱完成前馈控制加比例积分微分（PID）反馈控制的高压共轨压力控制策略的建模及自动代码生成.针对共轨压力在发动机一个工作循环内的波动规律,共轨压力控制系统定相位采样共轨压力传感器,提高共轨压力控制的稳定性.试验结果表明,稳态时共轨压力波动幅度小于1.5 MPa,阶跃响应时共轨压力超调量在2 MPa以内,稳定时间小于0.5 s,在不同燃油喷射量下,轨压波动总能稳定在±1.5 MPa以内.该控制策略易于实现,并兼顾控制精度及响应速度,完全满足高压共轨压力控制要求.
以降低活性炭潜在生成二恶英能力为出发点，制备碱液浸渍后的活性炭粉末.在电加热管式反应炉上进行不同n(C)∶n(Na)量比、反应温度、反应时间和催化剂等反应工况条件下碱液浸渍活性炭粉末生成二恶英特性的试验.研究结果表明：当n(C)∶n(Na)为30时的碱液浸渍活性炭粉末在220 °C下反应75 min时的二恶英生成能力最低；在碱液浸渍活性炭添加少量TiO2时，其二恶英生成能力在220 °C时很高，在340 °C时极低.
结合某实际电厂选择性催化还原（SCR）系统,对该系统喷氨格栅（AIG）上游变截面烟道处导流板的布置进行研究,以优化AIG入口的速度流场分布.基于fluent软件,对带有变截面烟道的AIG上游的速度流场进行数值模拟,研究变截面处导流板等角度布置方案和变角度布置方案对AIG入口流场的影响,并分析流场分布变化的原因.结果表明,在等角度布置的条件下,导流板的引流作用使Z向两壁面处的速度分布随角度变化呈现相反的趋势,并在布置角度为64°时标准偏差系数Cv值最低达到15.4%,但靠近两壁面处的速度分布仍不均匀.针对这种情况对导流板进行了变角度优化布置,结果发现,优化方案可以提高两壁面处速度分布以及AIG上游整体速度分布的均匀性Cv值从15.4%降至12.4%.
为了开发管道煤粉参数的实时在线测量技术,研究基于粒子轨迹图像的煤粉速度和粒径的测量方法.实验研究煤粉颗粒的光散射特性,获得煤粉颗粒在激光照射下不同方向和不同曝光时间下的成像特点,表明在较长曝光时间下的煤粉轨迹图像清晰可辨,弥补由于煤粉强吸收特性引起的瞬态图像偏暗和模糊的不足,并提出利用煤粉颗粒轨迹图像同时测量煤粉颗粒速度和粒径的方法.利用计算机图像处理方法对实验拍摄的大量煤粉轨迹图像进行识别和计算,获得煤粉颗粒的速度和粒径分布,并与商用PIV系统和Malvern粒度仪所得结果基本吻合.结果表明,所提出的基于粒子轨迹图像的煤粉颗粒测量方法切实可行,为开发廉价实用的煤粉颗粒在线测量系统打下基础.
采用超声预处理方法破解剩余污泥，考查污泥理化性质的变化以及后续厌氧消化的性能。在3种不同超声波电功率密度下破解污泥，并对超声波电功率密度1.5 W/mL、超声30 min处理后的污泥进行厌氧消化实验，结果表明：污泥溶解性COD随着超声时间和超声波电功率密度的增加而线性上升.当超声波电功率密度分别为0.8和1.5 W/mL、作用30 min后，污泥溶解性COD是原泥的4.7倍和6.0倍.超声后污泥的pH值和碱度均有下降，同时污泥溶液的颗粒尺寸减小.超声污泥经厌氧消化后总COD去除率较对照组上升了13.5%.在5%污泥投配率下，超声组反应器在10 d内即达到稳定产气状态，超声污泥的平均日产气量提高了57.9%.
为了解决污水处理出水水质安全与无害化这一问题,采用化学需氧量(COD)作为常规指标,小麦根伸长IC50和发芽率IC50作为生态毒性指标.对改进百乐克工艺处理天津某污水库存量混合化工废水的污泥回流速率qV、水力停留时间t和混合液污泥浓度ρB1 3个控制参数进行试验,并从毒性控制的角度对微电解-百乐克工艺进行优化和改进研究.结果表明,由于污水中存在具有一定生态毒性的物质和经工艺处理后毒性增强的有机物,导致小麦根伸长、小麦发芽率毒性指标与常规指标的最优工艺条件各不相同.
为了克服当前交互式电子白板系统技术复杂、定位精度低等缺点,提出一种基于线阵电荷耦合器件（CCD）的大视场二维平面定位系统,该系统由待定位物体、CCD摄像装置和信号处理电路组成.CCD获取待定位物体的信息送入信号处理电路处理,通过坐标变换快速校正CCD光学系统引起的畸变,得到待定位物体的位置.系统定位距离为1 360 mm,二维定位平面大小为1 574 mm×1 260 mm,定位误差小于2 mm,定位精度高于0.2%.搭建了相应的大视场二维平面定位系统.实验结果表明,该系统可实现大角度非接触式二维物体的精确动态定位.
为实现通用性强、样品消耗小、成本低新型检测器的开发，设计一种应用于流动分析体系的表面等离子共振（SPR）检测器.以3种糖的标准溶液为样品，开展检测器性能指标测试，得到相对标准偏差（RSD）值在1.3%以下，D木糖、蔗糖、葡萄糖的检测下限分别为92、123、132 ng，在最低检测限至10 000 mg/L的检测范围内，线性拟合相关系数大于0.999.将SPR检测器作为液相色谱系统的检测器，测得分离后标准样品RSD值在2.3%以下，蔗糖和半乳糖的检测下限分别为6、9 μg.结果表明，SPR检测器对于紫外检测或荧光检测不敏感，或者需要通过衍生化才可进行测量的成分，具有优势.
为了分析透明均匀介质膜的椭偏方程中所隐含的椭偏参数和薄膜参数（膜厚、折射率）之间的误差关系,提出基于误差传递公式和反函数组定理,通过求出椭偏参数对薄膜参数的偏导在名义膜厚和名义折射率处的值来反求后者对前者的偏导值,进而绘出不同入射角下膜厚和折射率误差与椭偏参数测量误差之间的关系曲线的方法.该法所得结果表明,椭偏参数测量误差导致的膜厚误差和折射率误差并非在同一入射角下达到最小；它们最小时所分别对应的最佳入射角随着入射光波长、薄膜名义膜厚、名义折射率和基片折射率变化而变化；若以各自最佳入射角时所对应测得的膜厚和折射率作为薄膜参数测试值,则能有效提高测量精度.该结论与在激光椭偏仪上的实际测量结果相符.文中方法对分析其他超越方程中多个变量之间的误差关系以及各变量值的优化选取有一定参考价值.
为了解决复杂多变量过程工业平稳安全运行与经济效益最大化共同实现的问题,提出一种分层递阶控制结构的性能评估方法.通过分析分层递阶控制的直接控制、约束控制和实时优化三层垂直结构,构建出抑制扰动、不违反约束和经济效益最大化的控制目标函数.通过计算该控制系统的最优-最差性能区间,给出了一种面向经济性能的评估基准和新的评估指标,提出一种根据开环模型和调节器参数计算被控系统广义对象模型的方法,在此基础上实时监测和评估过程的生产经济效益,并分析存在的最大提升潜力,能有效减少模型与真实对象失配引起的控制性能下降.对Shell重油分馏塔模型的仿真结果表明了本文方法的可靠性和有效性.
针对传统单神经元自适应比例-积分-微分（PID）控制中比例系数调试过程繁琐冗长的问题,提出一种改进的单神经元自适应PID控制策略.采用非线性变速控制算法对比例系数K进行在线自适应调节,使K值的变化根据输入误差的大小自动调整,且调整的速度与误差大小成正比.采用设计空间搜索规则得出该算法的最优解因子.将该方法运用于直流无刷电机的速度调节,实验仿真证明,该改进的算法相对于传统PID控制和单神经元PID控制不仅收敛速度更快,而且能有效解决电机负载扰动带来的不稳定性,尤其是在大负载扰动下体现出优异的鲁棒性,极大地提升速度调节器的品质.
为了降低多值逻辑电路的功耗,采用开关级设计技术设计一种新型三值绝热计数器.该方案以电路三要素理论为指导,并通过对多值计数器结构及工作原理的分析,分别推导出构成三值绝热计数器的三值绝热触发器、三值绝热正循环门、三值绝热进位电路的开关级函数表达式,利用具有不同阈值的NMOS管和交叉存贮型结构实现相应的电路.将所设计的计数器进行PSPICE模拟,结果表明,三值绝热计数器具有正确的逻辑功能及明显的低功耗特性.
