基于PFC2D离散元软件建立了数值双轴试验模型,采用Clump单元构造了不同粗糙度的砂土颗粒,研究了砂土颗粒粗糙度对剪切特性影响的内在机理.基于傅里叶级数近似法,阐述了强弱力链中各细观组构的分布规律以及强力链中组构各向异性系数的演化特征;根据宏细观参数间的定量关系,揭示了宏观响应与细观组构演化之间的内在关联.模拟结果表明:颗粒粗糙度越大,砂土抗剪强度越大;强力链为试样承担轴向荷载的主要载体;颗粒粗糙度对砂土抗剪强度的影响主要体现在强力链切向接触力组构各向异性特征上.

基于国际通用Benchmark隔震模型,提出了一种基于磁流变阻尼器的负刚度智能隔震控制策略及其一组有效控制参数.采用Matlab模拟分析了双向地震作用下普通隔震、H2／LQG主动控制、H2／LQG-clipped半主动控制、Passive-on被动控制和拟负刚度控制时模型的地震反应,对比分析了250条不同场地地震波下五种控制方式的控制效果和适应性.结果表明:拟负刚度智能隔震集合了主动和传统半主动控制的优点,其综合控制性能最优,能同时有效降低大地震时隔震层位移和中小地震时上部结构地震反应.研究了不同断层距的近场地震下不同控制方式隔震结构地震反应,得出了近场影响系数.

为了研究预制混凝土剪力墙(PCSW)结构的抗震性能,在实验室中建成两个1／4缩尺模型,分别为PCSW结构模型和现浇混凝土剪力墙(CCSW)结构模型．首先介绍了新型装配式剪力墙水平接缝连接技术，然后利用振动台试验对比研究了PCSW结构和CCSW结构动力性能和地震响应．试验结果表明:新型装配式剪力墙水平接缝连接可靠,能够满足罕遇地震下的连接要求．在地震波加载过程中,PCSW结构具有与CCSW结构相似的破坏过程和破坏形态．随着地震波加速度峰值的不断加大,结构损伤的不断累积,PCSW结构和CCSW结构的频率均呈下降趋势,阻尼比均呈增大趋势;顶点的绝对加速度包络值、剪重比、层间位移包络值呈非线性增大趋势．PCSW结构和CCSW结构具有相近的加速度分布、层间位移分布、层间剪力分布、剪重比分布.

通过足尺锈蚀钢筋混凝土构件低周反复荷载试验,验证有限元模型的准确性和可靠性,采用精细化有限元方法,从混凝土碳化率和钢筋锈蚀率的角度,考虑混凝土碳化、钢筋锈蚀及其引起的黏结滑移性能退化等多因素耦合作用,研究近海大气环境下使用年限内,耐久性退化对构件抗震性能的影响规律和内在机理．研究结果表明:近海大气环境下,钢筋混凝土构件使用年限在30 a内抗震性能变化不大;当使用年限超过30 a时,抗震性能显著退化；当使用100 a时,承载力降低41.5％,刚度约退化48.9％,延性降低45.5％,耗能能力降低49.6％．建议在对近海大气环境钢筋混凝土构件抗震设计时应考虑随使用年限的增长、耐久性退化对抗震性能的影响,从而保证结构良好的抗震性能．

基于结构动力学和复合材料振动力学,考虑了钢丝束和HDPE复合材料对吊杆频率的影响,推导出考虑抗弯刚度、转动惯量、剪切变形及转动惯量和剪切变形耦合影响下索力计算公式,在此基础上提出了考虑高强钢丝和HDPE复合材料刚柔耦合振动的吊杆力适用公式．通过室内不同张拉力试验,测试出有HDPE复合材料的4 m,6 m和8 m三种长度索对应的频率,采用解联立方程组和数理统计的方法得出适用公式修正系数的取值,试验发现:有HDPE复合材料的吊杆频率比无HDPE复合材料的吊杆频率平均低1.552 7 Hz．通过室内和现场对不同长度及不同张拉力索力进行了试验,结果表明:实际张拉力与本文索力适用公式计算的理论张拉力最大误差为5.3％,表明推导出的公式可满足精度要求,有较强的实用性.

以新型抗侧力构件防屈曲耗能钢板剪力墙为研究对象,基于板的稳定性理论,考虑混凝土盖板抗弯刚度和抗弯承载力,分析整体和局部屈曲内嵌钢板弹塑性性能,推导出了防屈曲钢板剪力墙整体稳定临界荷载值和最小混凝土盖板厚度表达式．引入钢板非弹性阶段切线模量因数η,优化了防屈曲钢板剪力墙整体稳定临界荷载表达式,得到了非弹性阶段最小混凝土盖板厚度参考式．对板的微分方程推导得到了内嵌钢板屈曲半波数和半波式屈曲褶皱对混凝土盖板挤压力表达式,并进行有限元分析．得到四螺栓单元局部稳定要求螺栓间距方程式,给出了螺栓间距与混凝土盖板厚度之间的关系式和最大螺栓间距与混凝土盖板建议比值,其最大螺栓间距与混凝土盖板厚度比值l0／tc=90.

针对现有可逆水印算法嵌入容量偏低、水印安全性低以及不适合彩色图像等缺点,提出一种基于压缩感知的大容量彩色图像可逆水印算法.水印信息由灰度化的载体图像经DWT变换和压缩感知、量化、编码生成,提高了水印的安全性;通过计算载体图像不同色彩分量的差值直方图,根据水印信息大小自适应地选择阈值,对分量间差值直方图相差的绝对值进行调整实现水印的嵌入,保证了较好的水印图像质量.实验结果表明:该算法针对不同纹理彩色图像在嵌入率大于1.0 bpp时峰值信噪比仍高于30 dB,同时压缩感知的引入为水印提供了保密性支持.

针对现有密钥相关S盒构造方法存在的问题,提出了仿射密钥相关S盒的概念,给出了一种由密钥获得仿射密钥相关S盒的方法及其算法;分析了仿射变换对S盒的密码指标的影响,证明了保持仿射密钥相关S盒代数次数不变的条件.理论分析及实验结果表明:利用该方法所获得的密钥相关S盒在非线性度、差分均匀性、抗代数攻击能力、代数次数、代数项数分布、严格雪崩特性等指标上显示出良好的密码学特性,从而有效克服了现有密钥相关S盒构造方法中可能出现弱S盒等不足.

针对弹载调频连续波合成孔径雷达FMCW SAR俯冲聚束成像的特点,通过构造全时间距离走动校正函数,完成了距离走动校正;采用谱分析的方法进行方位多普勒解模糊处理,消除方位向频谱混叠;在方位向处理中,提出一种改进的非线性调频变标算法,补偿方位空变相位误差,实现了方位向的精确聚焦．点目标仿真实验验证了理论分析与所提成像方法的有效性.

针对异步无线传感网络环境下同时节点定位和目标跟踪问题,提出了一种可以同时进行传感器节点定位和目标跟踪的算法.该算法利用增广状态向量法对目标状态和节点位置进行同时估计,并利用固定点平滑算法对目标状态进行最优估计,实现了异步无线传感网络环境下的目标状态的最优估计以及节点位置的估计.结合节点位置和目标状态的增广状态向量取代了传统目标跟踪算法中的状态向量,在滤波算法中被用于节点位置和目标状态的同时估计.仿真实验证明:在相同的测量次数和通信次数情况下,本算法不但能够取得更高的节点位置估计精度和目标状态估计精度,而且能够取得更多目标状态的估计结果.

从链路层未加密数据与已加密数据的随机统计特性角度出发,提出了一种基于随机性检测的链路层加密数据识别方法,解决了未知网络中的链路层加密数据及未加密数据样本获得问题.在基于随机性检测的链路层加密数据识别基础上,结合小波分解的多尺度特性,提出了基于小波分解的链路层加密数据识别方法,解决了方案实施过程中小波选择、特征参数提取、模板匹配及阈值选择等关键问题.研究结果表明:提出的方法具有更好的适用性及更高的识别率.对某无线网络链路层加密与未加密数据的识别率均达到95％以上.

针对单观测站航路机动对纯距离目标定位精度的影响问题,在目标定位跟踪精度下限的基础上,使用精度几何散布作为性能评估指标,采用最小二乘算法进行仿真实验,分析了观测站在一次转向航路和匀速转弯航路时,对静止目标定位精度的影响．仿真结果表明:纯距离观测条件下,观测站不同机动航路对目标定位精度有很大影响,可以通过选择合适的机动航路来改善定位跟踪算法的性能,提高纯距离系统对目标的定位精度．

针对基于排序类自适应门限算法运算量大的问题,提出了利用可变的第k小元素替代排序类噪声能量估计的快速自适应门限检测算法．其中对第k小元素的取值仅采用快速排序算法的少次迭代过程,不须要排序完整的检测统计量,可实现快速噪声能量估计,以此作为自适应门限的参变量,结合相应的可变阈值因子达到快速自适应门限判决检测的目的．分析了检测概率和虚警概率以及运算复杂度,仿真对比了该算法与排序类自适应门限算法检测概率和虚警概率．结果表明:当有信号发送时,该算法与排序类检测算法检测概率基本一致,虚警概率有所减小;当没有信号发送时,相同阈值因子情况下,随着k值的增大,虚警概率越来越小．

针对侧信道检测方法检出率不高的问题,提出一种基于主成分分析结合马氏距离的检测方法．通过对芯片功耗进行建模分析,首先采用主成分分析法对旁路信息中的微小差异进行放大提取,获取主特征,然后使用马氏距离进行判别区分,识别硬件木马．基于自主设计的FPGA (field-programmable gate array)检测平台进行实验验证,结果表明:采用基于主成分分析结合马氏距离的硬件木马检测方法可以有效检测出占母本电路面积0.6％左右的硬件木马.

针对多小区MIMO干扰广播信道(IBC),基于特征向量拆分,首先提出一种闭式求解干扰对齐(IA)算法,该算法通过特征向量拆分将干扰信道(ICI)对齐到特定低维子空间内,进而发射端利用迫零技术以消除ICI和用户间干扰;然后,综合特征向量拆分与最大化信干噪比准则,形成混合IA算法.相比已有研究成果,两种IA算法对发射天线数配置要求明显降低,数值仿真表明两种算法均可获得比经典正交复用方式更高的自由度.

研究了常规欠驱动船舶编队路径跟踪的一致性控制问题,设计了一个分散式控制器．结合反步法、虚拟结构法及李雅普诺夫理论,使设计的控制器不仅形式简单,而且具有良好的稳定性和全局收敛性,能有效实现欠驱动状态下船舶横向速度及位移的快速镇定．在此基础上引入一致性控制的思想,解决在输入量饱和情况下编队队形失效的问题,达到协调各船保持期望队形的目的．通过三艘船的仿真,对所设计控制器的正确性及有效性进行了验证.

针对大型水面舰船的波浪设计载荷计算,首先研究了国内外三种军规中的波浪载荷设计值计算方法,以某大型水面舰船为例,得到其设计载荷,并在拖曳水池中对该船进行了分段模型载荷试验.通过规范计算结果和试验结果的比较发现：现行军规对砰击弯矩的考虑不够充分,相对于模型试验结果规范得到的砰击弯矩值偏小而波浪弯矩值偏大．所得到的大型水面舰船波浪设计载荷特性可以为该型船舶波浪载荷理论计算的验证和改进提供参考,也为船体结构设计和有限元直接计算提供了依据.

为提高振速矢量阵常规波束形成(CBF)算法的方位估计能力,首先从旁瓣抑制与抗左右舷模糊两方面分析比较了两种矢量阵CBF的相关特性,然后给出两种改进算法：第一种算法利用振速通道抑制各项同性噪声的能力与解析振速的特殊形式,构造一种无噪声项的类声压阵协方差矩阵;第二种算法在其基础上将两个组合振速的差分矩阵与之相加,得到一种新的矩阵.最后利用常规波束形成算法,估计目标方位．理论分析表明:这种协方差矩阵无噪声干扰,并且保持了振速矢量阵的抗左右船舷模糊能力.

以设计变量存在不确定的火星探测轨道设计模型为研究对象,采用最小最大鲁棒优化方法获得该模型的鲁棒优化解.在传统的最小最大方法的基础上,考虑了决策变量的扰动,提出了一种嵌套的差分演化算法．在该算法中,内层差分演化算法计算不确定域的最差目标函数值,外层差分演化算法获得全局的鲁棒优化解．通过试验对该方法的有效性进行了验证,结果表明:该方法适合于目标函数没有解析表达式、高度非线性的问题,实际工程问题中的不确定性不可忽略.

针对当前网络安全预警响应决策模型缺乏主动性且未引入响应时机决策机制而导致无法在最佳时机触发最优响应策略的问题,建立了基于双重动态非对称三角模糊矩阵博弈的主动预警响应决策模型.模型将双重三角模糊矩阵的第一重三角模糊数映射于网络攻防双方的响应时机,第二重三角模糊数映射于在各响应时机情况下的网络攻防双方的策略损益值,最后用改进的混沌粒子群算法求解矩阵博弈的纳什均衡,即在最佳时机响应最优预警响应策略的方案.实验结果表明:该模型生成的方案可以使攻击者在扫描、漏洞溢出、权限提升三个阶段的最低收益分别降低28.4％,11.6％和2.6％,提高了网络安全主动预警响应决策能力和效率.

为建立实时性和精度高的直升机旋翼升力模型,基于动量叶素法,以理想扭转型桨叶为例,给出了旋翼诱导速度的计算模型．在考虑桨叶挥舞运动的前提下,利用八占位法和给出的诱导速度模型,以桨尖安装角为人工输入,提出了有初值的关于旋翼升力、机身速度和诱导速度的迭代计算流程．实验结果表明:将实际飞行数据和利用该计算流程生成的仿真曲线相对比,二者机身的滚转特征曲线具有相同的走势,旋翼系数曲线又具有较高的拟合度,并且各动力学仿真参数能够随着人工输入迅速合理地作出响应,从而分别验证了该旋翼升力模型的可靠性、精确性和实时性.

在综合考虑L1和L2多核判别分析的优点基础上,引入弹性正则化．以预定内核函数的线性组合为基础,结合混合范数正则化函数平衡核权重的稀疏性和非稀疏性,提出了一种基于半无限规划的弹性多核判别分析学习算法(EM-KDA),该算法应用半无限规划算法求解弹性多核判别分析,并通过混合正则化来实现核的自学习．在不同数据集上的实验验证了算法的有效性,实验结果表明:该方法能够平衡L1和L2多核判别分析的稀疏性和非稀疏性,可以尽可能地利用基核的信息;与其他多核判别分析方法相比,具有更好的性能.

提出一种欠驱动无人水下航行器 (UUV) 反步自适应动态滑模控制方法．结合反步和自适应滑模控制技术设计UUV的位置、姿态和时变速度跟踪控制器,采用虚拟速度来代替姿态误差的控制策略,将姿态跟踪控制转化为速度控制,能够有效避免传统反步法控制律设计存在的奇异值问题．针对系统模型不精确及时变扰动问题,引入滑模控制技术进行自适应补偿估计,提高了欠驱动UUV在未知环境中的鲁棒性及自适应能力,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了该控制系统误差最终一致有界.仿真结果表明:提出的UUV三维轨迹跟踪反步动态滑模控制方法收敛、有效,能够实现在系统参数不精确及时变扰动情况下的三维轨迹精确跟踪控制.

分析了基于燃油增压器的超高压共轨系统的工作原理,针对基于燃油增压器的超高压共轨系统,利用高性能微控制器MPC5634对超高压共轨系统电控单元进行研究．设计了基于电流反馈控制的电磁阀智能驱动控制电路,利用单片机内置的增强型时间处理单元研究了发动机正时同步和时序控制方法,基于CAN总线和LabVIEW开发了监测标定系统．利用监测标定系统和逻辑分析仪对电控单元开展了软件测试,结果表明电控单元工作稳定可靠;借助压力测试系统和喷油规律测试仪开展了台架试验,结果表明超高压共轨系统能够产生220 MPa的超高压燃油和靴形喷油率.

分析了基于PCA-SVDD方法的冷水机组故障检测效率,结合PCA和SVDD方法的优点,提出了一种基于PCA-SVDD的冷水机组故障检测方法．通过PCA将正常数据所在的测量空间分解为主元子空间和残差子空间,取正常数据的残差子空间得分矩阵作为目标类数据建立SVDD模型,利用RP-1043中冷水机组实验数据验证故障检测性能,并与传统PCA和SVDD冷水机组故障检测结果进行对比.结果表明:PCA-SVDD方法可用于冷水机组故障检测,进一步提高了故障检测能力,且故障检测结果整体优于传统SVDD和PCA方法;用于冷水机组常见的故障检测,获得了较高的冷水机组故障检测效率．此方法有利于及早发现故障,减少损失,对小幅故障检测效率的提高尤为明显.

通过典型库区交汇河段模型试验研究了在汇流比与坝前水位影响下,断面平均流速和水流挟沙力的沿程变化规律,阐释干流淤积沙坝的形成机理及汇流比与淤积沙坝分布的关系．结果表明:水流由干支流向交汇区下游运行过程中,断面平均流速与水流挟沙力均存在由增到减的转折点,转折点位于干流交汇区内;当汇流比大于0.56时,从支流河道到交汇区下游挟沙力出现了骤降．水流挟沙力的不均匀变化导致了干流淤积沙坝的出现,汇流比的大小则决定了淤积沙坝形成的部位．随着坝前水位的升高,交汇河段淹没程度增大,交汇区内的转折随之弱化.

基于线性热声网络理论,推导了多级环形行波热声热机的起振条件式,并对无负载系统的起振及稳态特性进行数值模拟分析．重点研究了不同工质、充气压力、回热器丝网水力半径及热声芯级数对热声热机起振温度、自激振荡频率以及相应声功率和效率的影响．模拟结果表明:不同充气压力下均存在获得最低起振温差的最优丝网水力半径,且在最优值附近存在一个合适的选值范围,使起振温差随充气压力的增加而降低,充气压力对振荡频率的影响不大;起振温差和振荡频率均随热声热机级数的增加而减小,当回热器温差一定时,增加级数会降低单个热声芯产生的声功率和效率．在一定加热功率条件下,采用混合工质可以获得比氦气工质更低的起振温差,且能获得与氦气工质相当的高声功率,因此混合工质有利于降低热机系统的工作温度和低品位热能的利用.