在自行建立的太阳能腔式吸热器热性能实验台上,研究热流密度、入口工质水体积流量、风速等参数对腔式吸热器热性能的影响.结果表明：太阳能模拟器的热流密度整体上呈高斯分布,吸热管的轴向壁温差可以高达50 ℃；正对太阳能模拟器的#5号吸热管出口水温升最高,可达40 ℃.吸热器的热损失随热流量的增大、入口流量的减小及风速的增大而增大,且热流量因素的影响最大；腔式吸热器具有较高的热效率,正向平衡计算热效率大于85%,且正、反向能量平衡的计算热效率偏差在3%以内
针对液压激振与夹持独立的捣固装置,设计一种由阀芯旋转式四通换向阀和微行程双作用液压缸构成的新型电液激振器.在考虑阀口压降对旋转阀芯阀口过流面积影响的基础上,分别对无环形槽阀芯和有环形槽阀芯建立对应的阀口过流面积模型,对新型电液激振器在较高激振频率下的振动波形进行理论数值仿真和实验验证研究,为旋转阀芯结构设计提供理论指导和实验依据.分析结果表明：有环形槽阀芯的过流面积呈线性变化,无环形槽阀芯的过流面积呈非线性变化；有环形槽阀芯过流面积峰值、加速度峰值和位移峰值比无环形槽阀芯过流面积峰值、加速度峰值和位移峰值大；有环形槽的阀芯加速度曲线波动程度比无环形槽的阀芯加速度曲线波动程度小.矩形沟槽数量不影响过流面积曲线、加速度曲线和位移曲线变化趋势,且随着阀芯矩形沟槽数量的增加,加速度曲线波动也会有一定程度地增加．
为提高海流发电组的能量捕获效率并提高输出稳定性，对液压容积控制实现海流发电系统的变速恒频进行研究.在海流发电液压传动系统中采用变量液压泵和液压变压器，通过变量液压泵的排量调节和利用液压变压器的变压作用来分别实现叶轮转速控制和发电机转速控制.为验证该液压传动控制系统的有效性，完成了小型海流发电液压传动系统数学模型分析，并建立海流发电液压传动系统Matlab/Simulink模型进行系统控制特性仿真研究.结果表明，采用液压容积控制和液压变压器的液压传动拓朴结构在满足最大功率跟踪控制要求的前提下，可以在液压传动系统环节同时实现发电机恒频输出控制.
针对六足机器人实际运动空间相对于目标工作空间的冗余性对机器人腿部结构造成多余尺寸和能耗的问题,提出具有仿哺乳动物的三关节腿部结构的优化设计方法.分析讨论目标工作空间和实际运动空间之间的关系.通过对足端空间的运动学分析,提出基于目标工作空间的通用结构优化方法,建立不等式约束下的非线性规划的数学模型,并应用增广拉格朗日遗传算法来寻找全局优化解.通过优化,机器人的结构尺寸和关节转动范围明显减小,运动空间的冗余范围明显优于优化前.结果表明,该方法能够满足实际工作的要求并且具有较好的可操作性.而通过对于关节转矩和系统能耗的分析证明该方法能够在满足转向和越障的要求的前提下,通过减小自身关节尺寸和惯量,达到减小系统能耗的目的.
为通过变桨距来较好地控制风力机功率,提出电液数字马达变桨距控制系统.采用由工控机直接控制的大功率液压马达来进行变桨距,通过开环通道实现直接的变桨距控制,并经由内部自反馈回路确保变桨距精度,而由液压回路提供变桨恒压油源.分析系统非线性特征,并针对该特征,改进极限状态机算法并用于该变桨距系统模型的辨识.在此基础上,采用实测数据进行仿真验算.结果表明,电液数字马达能够有效地进行变桨距控制,相比于传统变桨距方式,能够较好地稳定机组功率,改进的辨识算法具有较高的模型辨识精度.
针对伺服比例阀中存在的多种非线性因素,提出包含滞环、磁饱和、时变参数、摩擦、液动力等特征在内的阀整体模型.基于非线性电路原理,建立比例电磁铁的集中参数模型.在多个不同固定气隙下进行电磁铁的阶跃电压动态测试,获取一系列磁化特性曲线,通过曲线拟合和数据插值等方法建立电感、电磁力增益和耗散电阻等电磁铁关键参数的非线性函数式.根据动力学方程建立阀体机械运动部件的模型,采用直接测量和间接估算相结合的方法确定各项参数值.通过实验获取恒定压差下稳态液动力与阀芯开度的关系曲线,并提供拟合后的数学表达式.为验证伺服比例阀综合模型的准确性,设计开环和闭环2种测试方法.开环时直接给电磁铁施加恒定电压,并采集电流与阀芯位移的阶跃响应曲线；闭环时通过阀芯位置PID控制器,分别测试空载与加载时的阀芯动态响应特性.仿真和实验结果表明,仿真模型在同样的参数和测试条件下获得与实验相吻合的响应曲线,验证模型的有效性,为后续针对伺服比例阀的控制器开发和故障诊断等工作提供有效的工具.
针对喷涂内外犄角型曲面时的涂层均匀度和涂料浪费问题,提出一种基于倾角喷涂的轨迹优化方法.运用微分几何原理建立倾角喷涂模型,并根据喷涂时喷枪位姿由倾角至垂直的过渡方式,将问题分解为直接过渡和间接过渡2种情况进行讨论,以涂层均匀度和涂料利用率为优化目标,分别给出2种情况下的轨迹优化算法,仿真实例验证所提模型和算法的可行性及有效性.仿真结果表明,内犄角表面采用直接过渡方式喷涂能够获得较好的涂层均匀度；外犄角表面采用间接过渡方式喷涂,在保证涂层均匀度要求的同时,能够最大限度地减少涂料的浪费.
为实现液压弹射实验,提出一种高速液压动力系统方案.介绍液压动力系统的工作原理,讨论大流量开关阀的双节流口并联输出的结构及其先导阀—2D伺服阀的工作原理,建立动力系统的数学模型,通过该模型对系统的响应时间、弹射速度和压力等进行仿真分析,通过实验测试开关阀进出口压力、液压缸位移速度等特性.理论和实验结果表明,该动力系统能够在初始20 mm活塞位移内将负载加速至2 m/s以上,并在100 ms内将负载最终加速至10 m/s以上,大流量开关阀的开启时间低于10 ms.该系统已获得实际应用.
为了研究超高层涡激振动过程中的频率飘移问题,进行多自由度气弹模型和部分底部弹性支撑的摆式模型试验,以直接测量发生涡激共振前后振动体系的频率变化情况,分析影响频率改变量的几个因素,探讨频率改变量与涡致位移之间的互制现象.分析表明,当高层建筑较为高柔时,涡振过程中频率漂移现象不可忽略,振动体系频率随折算风速呈“V”字形变化,在折算风速小于8时,频率改变量通常为正,在共振临界风速附近频率改变量最大,之后又回升到比自振频率略小的相对稳定的值.在同一流场中,斯克拉顿数越大的模型正频率改变量越大,而负频率改变量则相反；不同流场中,流场越粗糙振动频率和位移曲线的尖峰现象越不明显,且正频率改变量越小,而大折算风速时负频率改变量越大.
针对大跨桥梁的结构位移/挠度测量,提出基于数字图像处理技术的结构位移测量方法,介绍基于模板匹配算法的结构位移计算流程.研发机器视觉位移测量系统,该系统集成远距离、非接触、实时、低成本和便于实施等优势,实现以毫米级的精度进行结构位移测量.对该系统分别进行实验室和现场标定试验,验证该系统用于结构位移测量的可行性以及测量精度的可靠性.在千米级的工作距离,利用该系统和GPS对青马大桥的跨中挠度进行同步测量,结果表明,两者的位移测量数据在时域和频域上均保持高度一致.该机器视觉位移测量系统在土木工程结构位移/挠度监测中具有广泛的应用前景.
以实际工程中的10方立式钢储罐为研究对象,采用刚性缩尺模型风洞试验方法,获得大型低矮圆柱结构内外表面的风压分布规律.结果表明：大型低矮圆柱壳结构外表面的风荷载与规范采用的数据有较大差异,内表面风压呈现出明显的波动.对平均风压和脉动风压的相关性分析表明，准定常理论仅对外表面的背风区适用.对各测点风压时程数据进行三阶和四阶矩统计量分析,研究低矮圆柱壳表面风压的非高斯特性.结果显示：绝大多数测点的概率密度偏离高斯概型.为了便于设计应用,给出非高斯峰值因子的参考数值.与以往试验结果的比较表明：不同高径比的圆柱壳风荷载有所不同,负压区的体型系数绝对值随着高径比的增大而增大.
采用3种不同的自重考虑方法，对宁波软土的固结性状进行研究.基于Gibson大应变固结方程,考虑软土的压缩非线性和渗流非线性,推导3种方法的控制方程.基于宁波软土的试验结果,采用有限元法求解控制方程.计算结果表明,准确考虑土体自重和简化考虑土体自重的计算结果比较接近,而忽略土体自重的算法低估了超静孔压的消散速率.在固结中期,土体自重对超静孔压消散的影响非常明显,外荷载或土层厚度越大,该影响越显著.在大应变固结分析中,大多数情况下可以简化考虑土体自重,但不能完全忽视土体自重的影响.
为了对静钻根植竹节桩荷载传递机理及承载性能进行研究,进行现场静载试验和ABAQUS有限元建模计算.通过有限元模拟结果与现场试验结果的对比,验证所建立数值模型的可靠性.模拟结果表明：在静钻根植工法中运用竹节桩构成的组合桩基比运用PHC管桩构成的组合桩基的承载力高,且随着自身节间距的增加,竹节桩的承载力有所减小,但减小幅度不大；静钻根植竹节桩承载力受桩周水泥土强度的影响不大；水泥土—桩周土界面摩擦系数是影响组合桩承载力的一个重要因素；在实际工程中,存在一个合理的水泥土半径取值范围.
为了改善水泥固化有机质软土的效果,配制出一种专门固化有机质软土的高效复合固化剂,从选择合适的矿物填料,减薄土壤双电层的厚度,提高土壤PH值,增强早期强度,调节水泥离子和黏土颗粒的活性等5个方面选定生石膏,生石灰,碳酸钠,FDN,水玻璃,三乙醇胺等6种添加剂来改善有机质软土的固化.将6种添加剂的质量分数作为影响固化土强度的6个因子,7 d龄期的无侧限抗压强度增长率作为响应值,利用响应面法来对添加剂进行优选和配方研究,并考察各影响因子的交互作用规律.结果表明：生石膏,碳酸钠,水玻璃和三乙醇胺对固化土强度增长率的线性效应明显；6种因子对强度增长率的曲面效应都明显；而生石灰和碳酸钠,FDN和水玻璃,以及水玻璃和三乙醇胺对强度增长率有交互作用的影响.最终得出,在腐植酸质量分数为6%,水泥质量与土样质量比为15%的前提下,复合固化剂配方为生石膏质量分数为4.85%,生石灰质量分数为3.79%,碳酸钠质量分数为1.42%,FDN质量分数为1.99%,水玻璃质量分数为5.06%,三乙醇胺质量分数为008%,此时固化土7 d的强度可以达到1 003 kPa.
为了提高污泥脱水效果,对酸碱联合表面活性剂调理下污泥脱水性能的变化进行研究.利用表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵调理污泥,探讨表面活性剂投加量、pH值对污泥滤饼含水率(w(H2O)) 和比阻(r SRF)的影响.通过分析污泥中胞外聚合物(EPS)、上清液有机酸、流变性的变化,阐明不同pH下表面活性剂对污泥脱水性能的影响机理.结果表明,表面活性剂的加入导致污泥上清液中EPS质量浓度ρ(EPS)发生变化,促进EPS水解,有效降低污泥表观黏度,提高污泥脱水性能.在强碱性条件下,污泥上清液中ρ(EPS)大幅增加引起r SRF快速升高,w(H2O)增大,表观黏度增大,污泥脱水性能恶化；酸性条件下表面活性剂的作用效果较好,污泥滤饼含水率(w(H2O))明显降低.当pH值为3、表面活性剂投加量(w(表面活性剂))为93.75 mg·g-1时,w(H2O)和r SRF可分别降至61.12%、0.59×1013 m·kg-1.
分别采用显微镜鉴别、计数法和固相微萃取-气质联用（SPME-GC/MS）分析方法对杭州市区饮水水源中藻类构成和部分藻类衍生嗅味污染物的分布特征进行调查,并展开主要嗅味污染物的藻源性分析.结果表明,水源水中藻类以硅藻和绿藻为构成主体,伴有季节性变化特征.β-环柠檬醛(β-cyclocitral)是最易检出嗅味污染物,最高检出质量浓度51.4 ng/L,其他嗅味污染物2-甲基异茨醇（2-MIB）,二甲基三硫醚（DMTS）和土臭素（GSM）等检出质量浓度较低,但峰值浓度已超出嗅阈值.β-cyclocitral的藻源性研究结果表明,铜绿微囊藻释放的嗅味污染物以β-cyclocitral为主,另含有少量的DMTS和β-紫罗兰酮（β-ionone）.藻细胞质量浓度为106 L-1时,水中β-cyclocitral质量浓度最高可达44.0 ng/L,通过细胞破碎测定胞内质量浓度表征释放潜能,最高可达174.8 ng/L.
针对射频识别（RFID）中标签同时通信导致的碰撞问题,提出一种并行识别标签的欠定盲分离的防碰撞算法.该算法通过分析系统通信中阅读器天线数目小于标签数目的情况,建立同步欠定盲分离的标签碰撞模型,得出RFID多标签数据碰撞符合欠定盲分离算法要求的结论,使用非负矩阵分解来实现不具有稀疏性的碰撞标签信号的欠定盲分离.在分离性能和吞吐量2个方面对所提出的算法进行性能仿真,实验结果表明所提出的基于欠定盲分离的防碰撞算法能够有效地分离标签信号,同时在相同的3根接收天线情况下,该算法的最大吞吐量比当前的盲分离标签防碰撞算法提高了100%．
为了探索多自由度超声波电机在微型机器人等控制领域的应用,提出电机的位姿检测与控制方法.以基于三定子的二自由度球形超声波电机为研究对象,以定子角速度的极小范数为优化目标,结合角速度矢量合成原理和电机的相位差调速方式,建立电机的前馈模型；提出基于机械鼠标原理的位姿检测机构,反馈球转子的姿态量,并结合PID分段斜率比较的控制策略实现电机位姿控制.测试结果表明,电机闭环轨迹控制的误差率为13%,位姿检测与控制的效果较好,为二自由度球形超声波电机的推广打下扎实的基础.
针对统一潮流控制器（UPFC）的串联变换器极易因系统发生短路故障而损毁的问题,提出一种具有短路限流功能的UPFC（限流式UPFC）拓扑,可以有效避免串联变换器因系统短路电流冲击而损毁.但当桥式固态限流器晶闸管完全关断之前,短路电流会经过串联变换器IGBT的续流二极管给直流电容充电,电容电压瞬间上升,极有可能超过IGBT的耐压水平而导致串联变换器损毁.分析短路时短路电流的流通路径,建立限流式UPFC的短路数学模型,通过分析短路时电容电压上升的机理,给出一种限流式UPFC的改进方案.PSCAD/EMTDC软件的建模与仿真结果表明,该改进方案在短路限流的同时能够减小甚至避免电容电压上升,进而保护UPFC的串联变换器.
针对电涡流传感器的探头线圈与被测材料间电磁耦合的输出阻抗的定量计算问题,在DARKO V提出的变压器模型的基础上,通过将探头线圈与被测材料中涡流分布区域全部进行轴向与径向的划分,提出了以单元涡流与单元线圈为基础的改进变压器模型.通过求解包括所有单元涡流和单元线圈的电压方程组,得到探头线圈的输出阻抗.通过将改进前后变压器模型的计算结果与实测输出阻抗值相比较,验证了改进变压器模型的有效性.结果表明,改进变压器模型的计算值与实际吻合度高,能够定量分析参数变化对线圈输出阻抗的影响,对于电涡流传感器的设计与应用,具有一定的参考价值.
为提高三相四线制并联型有源电力滤波器（APF）的谐波及中线电流补偿精度和动态性能,引入基于ABC坐标系的控制策略.该控制策略在时域下完成对直流侧电压和补偿电流的闭环控制,各相之间完全解耦.根据系统主电路数学模型设计直流侧稳压环、均压环以及由PI控制器和重复控制器组成的复合电流环控制器,有效保证了系统闭环稳定性和谐波补偿精度.各类工况下的实验结果验证该控制策略在三相四线制并联型APF系统中的可行性和有效性.
为了获取逆变器系统谐振频率点,实现有效的逆变器重复控制,提出一种用伪随机序列辨识逆变器模型,获取逆变器参数模型,设计基于反相模型的逆变器重复控制器的方法.详述传统重复控制方法的局限、基于采样模型的重复控制方法的难点、伪随机序列的产生方法、逆变器系统辨识的关键步骤以及逆变器反相模型的改造方法.结合这些方法,设计基于参数模型辨识的逆变器重复控制策略.实验结果表明,该方法既能够为确定逆变器系统谐振频率点提供方法,给重复控制器稳定性设计带来方便,同时获得优良的非线性负载控制效果.
针对某柴油机凸轮轴与滑动轴承接触段径向力及振动较大等问题,综合考虑轴承支承刚度、轴段摩擦状况、转速波动及缸内爆发压力的影响.建立某柴油机凸轮轴动力学模型,进行仿真分析计算（CAE）与凸轮型线优化设计,并以优化前后2种结构方案,展开在轴承径向力、凸轮轴承段径向速度及阶次振动等方面的研究.结果表明,非对称凸轮型线可以有效地减小轴承段径向振动速度,削弱轴承径向力及其在05及2阶次的振动,该方法为凸轮轴概念设计及优化提供一定的指导.同时基于凸轮轴原结构模型,研究机油动力黏度及轴承配合相对间隙对凸轮轴径向动态特性的影响,并提出相应的优化思路.
为分析变速箱齿轮敲击噪声特性,建立某乘用车手动变速箱齿轮系的多体动力学模型,计入各齿轮对的时变啮合刚度、齿侧间隙、输入轴转速波动,并考虑由齿轮搅油阻力、齿面摩擦力、输出轴与空套齿轮内孔接触面的摩擦力引起的齿轮阻滞力矩作用,获得上档及自由齿轮对的啮合相对间距、角加速度、动态啮合力及轴承动态载荷,同时与不考虑阻滞力矩时的计算结果进行比较.结果表明,齿轮阻滞力矩的存在,可以改变自由齿轮的运动状态,并且明显减小自由齿轮的啮合接触力.根据在二档工况下获得的变速箱各个轴承动态载荷,计算变速箱壳体结构的振动响应,并利用试验测得结构表面的振动加速度,验证动力学仿真模型中得到的动态特性数据.
针对C3连续的七次PH样条闭曲线的构造问题,提出一种复数域内的七次PH样条曲线的新的计算方法.利用七次PH样条曲线的特殊性质以及各段插值曲线之间的C3连续性,通过在复平面内构造满足平方性质的七次PH样条插值曲线,将C3连续的七次PH样条闭曲线的构造问题转变为复数域内的二次复方程组的求解问题.考虑到二次复方程组的解不具有唯一性,提出变步长的同伦算法.通过动态地调整同伦步长的大小,可以得到二次复方程组的所有解.结果表明,该算法不仅克服传统的同伦算法中解的丢失问题,而且得到所有满足条件的C3连续的七次PH样条闭曲线．
为了分析PIA方法的拟合误差和数学模型的收敛性以及收敛速度,给出PIA方法的拟合误计上界差估计公式. 借助于PIA方法的配置矩阵迭代表示公式,以及经典的矩阵QR分解方法和矩阵L2-范数,给出PIA方法迭代次数预估公式. 研究表明,PIA方法的拟合误差和拟合基函数、初始数据的参数化、配置矩阵的谱半径密切相关以及数值计算的舍入误差密切相关. 在给定不同的拟合精度,以及不同的初始数据参数化的条件下,利用拟合误差估计公式,可以预估迭代拟合次数,提高拟合效果.
为了解决消息传递并行程序路径覆盖测试数据生成问题，提出一种基于覆盖难度选择目标路径的测试数据进化生成方法.通过影响路径执行的变量、路径关键条件的复杂度，以及Halstead测度等，选择最容易覆盖的路径作为目标路径，以降低目标路径覆盖的难度；基于该路径，建立测试数据生成问题的数学模型；采用遗传算法生成覆盖目标路径的测试数据.将所提方法应用于5个基准并行程序的测试数据生成, 并与已有方法比较.结果表明，所提方法能够减少测试数据生成过程中的计算量，使用较少的个体评价次数，有效生成覆盖并行程序路径的测试数据.
