建立了高速加工轨迹中的直线段、圆弧段、NURBS曲线段等基本曲线的几何模型,并在常用的、具有无柔性冲击特点的S曲线加减速控制模式下,以最短时间为优化目标,建立了约束条件下的速度规划方程组,给出了统计加工总时间的软件算法,从而为高速加工轨迹的效率评价提供了客观依据.同时,在完成速度规划之后,给出算法流程,计算每条直线段、圆弧段、NURBS曲线段所需要的加工时间,从而统计加工总时间,作为高速加工轨迹效率评价的技术指标.

基于有限元方法,探讨了单元对系统特征频率的敏感度分析方法,得到了对系统特征频率贡献最小单元的敏感度计算公式.建立了以第1阶固有频率为约束,以结构件质量最小为目标函数的优化模型.在算例中通过对结构件进行有限元模态分析和试验模态分析,保证了模型的正确性.在分析的基础上,根据结构设计的要求,采用Optistruct对结构件进行了拓扑优化.通过拓扑优化,在理想状况下,结构件的质量大幅度地减小,获得了满足设计要求的结构件材料的重新分布图.

以实际齿廓公法线上的距离为齿廓间隙,提出了一种修正齿形针摆传动初始间隙的准确计算方法,并开发了相应的计算程序,计算了汽车座椅调角器的空转角,并通过实际啮合状态仿真证明了该计算方法的正确性.运用该程序,还研究了修形方式与初始间隙、修形量与空回转角及啮合位置的关系,得出了负等距加正移距修形可以获得最小的空转角度、啮合位置与修形量大小有关的结论,并用以指导汽车座椅调角器性能的改进设计.

在分析了常用几种误差补偿方法的基础上,指出基于轮廓度误差的误差补偿方法的不足.从轮廓精度与位姿误差无关的特性出发,提出了一种直接面向轮廓精度控制的误差补偿方法——几何自适应误差补偿,论述了该方法的两个组成部分——轮廓匹配和误差预估,推导出效率很高的轮廓匹配公式.仿真结果表明:所提方法可以减小轮廓误差,提高轮廓精度,并能实现高精度轨迹控制.

为了实现纯电动轿车的电控系统协同控制与管理,研制了基于CAN(controller aero network)网络的万向纯电动轿车的整车车载信息系统.设计了电池管理系统(BMS)、电机驱动控制系统(MCS)、电气安全检测系统(EMS)这三个专属于电动汽车的高速CAN网络节点;为了减少线束并提高整车电控化水平,车身部分也实现了基于CAN网络的分布式控制.通过信息的采集、传输和分析,给出了万向纯电动轿车的行驶电压、电流等工况性能分析结果.车载信息系统可以监控电动汽车的示范运营,并为新型电动汽车的设计提供了参考依据.

对已有分段聚类算法进行改进,使用软件方法对单向时延序列进行分析,在线检测时钟调整位置.采用变宽度的滑动窗方法对单向时延数据进行过滤,减少时间序列大小,同时保证时钟调整位置信息不丢失.使用自底向上算法对时间序列进行线性分段,检测时钟调整或时钟频率跳变点,算法的时间复杂度大大降低.针对在线时钟同步的要求,为了消除滑动窗不具有离线算法的全局寻优缺点,提出使用基于滑动窗自底向上算法的实时单向时延时钟同步算法.实际测试实验表明:该算法大大降低了时间复杂度并提高了分段精度.

以多机器人的围捕为研究对象,分析了成功围捕目标机器人的临界条件,即围捕机器人和目标机器人速度比的临界值,给出了该临界值的计算公式.设计了当围捕机器人的速度小于目标机器人的速度时多围捕机器人的伏击围捕方案:即先将目标机器人驱入最佳围捕区,然后再实施智能围捕策略完成围捕任务.采用Matlab的仿真结果验证了临界条件的正确性以及伏击围捕方案的有效性.

针对具有多个独立传感器和执行器的多输入多输出(MIMO)网络控制系统(NCSs),在考虑分布时滞和不确定性的情况下,建立了一类网络控制系统的连续时间模型.利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,分析了系统的稳定性问题,给出了基于LMIs形式与时滞相关的渐近稳定判据.通过该方法,能够分析和判定具有多时滞和不确定性网络控制系统的时滞相关稳定性.与现有的方法相比,该方法给出了保证网络控制系统稳定的更小保守性的最大允许时滞边界(MADB),而且结果更具广泛性和一般性.实例和仿真结果表明该方法保守性较小.

给出了推广的闭环DNA计算模型及其生化实验.用闭环DNA计算模型设计出了指派问题的DNA算法.对决策变量进行4组DNA编码来存放决策变量和效益值;通过有目的的终止技术和删除实验得到指派问题的全部可行解;通过批接入实验、电泳实验和检测实验获得最优指派问题的最优解.举例说明了算法的可行性.最后讨论了推广的闭环DNA计算模型的应用前景和不足之处.

针对现有属性约简算法存在的问题,利用信息论和粗糙集理论,提出了基于属性依赖的属性约简算法,该算法不用求核.首先利用单个条件属性与决策属性的依赖度来选择条件属性,取与决策属性依赖度大的属性,计算完毕后,将得到的条件属性两两之间进行依赖度计算,删除冗余属性,最后得到条件属性的约简.理论分析及实验结果表明该算法具有较好的约简效果及更高的运行效率.

针对传统的MOGs(multiplayer online game)中间件主要基于C/S模式实现,结点之间延迟大、服务器负载过重等缺点,提出了一种基于延迟聚集的对等网络构建策略——DCON(delay clustering overlay network).该策略根据延迟大小为新加入结点提供一些建立连接的初始结点,新加入结点与之进行延迟探测后将这些结点定位在自己的"服务环"中,并从自己的服务环中挑选延迟较小的结点作为自己的"邻居".每个结点的服务环中的成员都会周期性地进行调整,转发消息时仅在邻居间进行,形成一个稳定的、低延迟保证的、扩展性强的对等覆盖网络拓扑.

针对向量编译的不足,提出一种基于循环展开的子字并行指令自动生成的方法.该方法利用传统的循环变换技术对多媒体应用中可以进行子字并行的循环进行优化,生成子字并行代码.首先识别出可并行的循环,然后通过循环展开、寄存器重命名、指令合并等技术来提升循环体基本块中的子字并行性.在TTA(trans-port triggered architecture)体系结构的编译框架下用该方法实现了子字并行指令的自动生成.实验表明该方法得到了较好的加速比.

为了能够深入了解Witty蠕虫传播的具体过程和采取更为有效的防御措施,利用动力学方法提出了一个含有潜伏期且在潜伏期内和感染阶段均具有传染性的模型.根据网络的实际情况,该模型考虑了延时因素,采用了动态感染率.利用该模型得出了蠕虫爆发的阈值.将已有的模型与该模型进行了比较,仿真结果表明:该模型能更好地符合Witty蠕虫的实际传播数据,偏差比已有的模型分别减小了4.4%和6.2%.

基于C/S模型分析了分布式实时计算环境中多数据流并发处理的事务问题.采用复杂事件驱动技术,设计了一个适于多数据流并发协作处理的事务机制ARTs-MDS,能够自组织地将对分布式实时数据产生作用的并发任务组成一个原子的事务单位.系统维护着一个永久性的请求/响应队列将物理的设备的实操作与实时事务相分离,通过保证并发协作任务的事务特性获得以分布式局部采集数据为基础产生的微观层操作行为协作产生的整体效果的原子性.测试结果分析表明:该系统能提高对连续的外部采集数据进行协作处理的实时响应,减少了数据丢失.

基于部分伺服刻写的思想,提出了一种微硬(磁)盘半自伺服刻写实现方法——螺旋伺服刻写方法.该方法首先将伺服初始信息以螺旋道的方式写入盘片,然后在非净室环境下由硬盘驱动器(HDD)通过其头盘组件自行将伺服信息补充完整.给出了螺旋伺服刻写的运动模型,建立了磁头精密定位控制系统.在现有的伺服刻写设备基础上,采用此伺服刻写方法可保证伺服信息的完整性,同时大大提高了净室的利用率,加快了伺服信息刻写速度,提高了生产效率,减少了昂贵伺服刻写设备的使用时间,降低了生产成本.

对分布式内存机器中相互依赖多任务的优化调度问题,将约束条件归纳为任务约束、链路约束和资源约束,建立了允许任务复制情况下多任务静态调度问题的数学模型.描述了有向无回路图的构造性定义,指出问题一定有不超过所有任务执行时间总和的解.推出以最短时间完成任务集所需的最小资源数与任务数一样大.阐明了问题具有可计算性.研究结果改进了原有的问题描述和数学模型,使对问题的认识更深入,并有利于寻求更好的求解策略.

将SDL(standard deontic logic)引入到角色管理系统,提出一种基于SDL的角色系统描述框架SBDF(SDL-based role systemdescription frame).在该框架中,对系统中的角色进行分类.提供一系列的逻辑谓词,通过对各类角色的操作行为进行规范化描述,从而达到提供系统安全级别的目的.同时,为提高角色行为执行的效率,引入Agent技术,由Agent执行各角色的具体操作,通过对系统进行描述,方便对用户及角色的管理,提高了系统的安全级别.

将在工业设计领域应用很成功的模型检验技术引入到信息技术软件产品的安全漏洞挖掘中,提出了针对源码的漏洞挖掘系统原型,以开放源代码的操作系统Linux为例,建立了特权释放和文件创建的安全属性模型,并举例加以验证.研究结果表明:该方法是一种自动化挖掘软件安全漏洞并证明漏洞存在性的形式化方法,对挖掘已经确认机理类型的漏洞非常有效.

提出了一种整体矩形匹配方法,对高分辨率遥感影像中的城市直线道路进行提取.方法基于影像特征、道路知识和数学形态学的击中击不中思想,通过改变影像分割阈值、矩形宽度和矩形方向,从矩形的内部和外部进行整体匹配,使得矩形满足最佳匹配原则,从而提取出道路.利用提出的方法对高分辨率卫星影像进行了实验.结果表明:该方法能较好地消除树木、汽车等对道路提取的影响,有效地提取出直线道路的边缘.

针对低分辨率合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像舰船目标受背景及杂波影响难以检测的问题,通过构建一种基于生物视觉侧抑制理论的背景抑制网络模型,有效地抑制了背景杂波.采用基于RE-NYI熵的分割方法提取舰船目标兴趣区域,以低分辨率SAR图像中舰船目标的成像特点为先验知识,结合同质性检验,滤除了兴趣区域中的虚假目标,降低了虚警率.实验结果表明:所提出的算法能够有效地抑制强海杂波背景,突出目标,既能用于检测SAR图像中带尾迹特征的舰船等运动目标,也可用于检测无尾迹特征的舰船目标.

针对深海三类典型的纹理:热液、岩石和海水,提出了一种新的基于增量特征和局部奇异性的水下图像分割方法.定义了一种新的增量特征s(d),反映像素点由小尺度到大尺度变化的剧烈程度;利用二维小波变换分析图像局部奇异性,并结合多项式拟合的方法提取奇异性特征P;最后根据s(d)和P组成特征矢量,结合k均值聚类方法,对图像进行分割.实验结果表明该方法能有效地分割出上述三类纹理.

阐述了在粮虫图像处理过程中数学形态学图像预处理的重要性,在此基础上利用Matlab图像处理工具箱中的函数,实现了基于数学形态学的图像预处理和分析,达到了对图像去噪、平滑的目的.计算表明:将数学形态学方法应用于储粮害虫的图像预处理,不仅可以保留图像的边缘特征,视觉效果好,还可以得到较清晰的粮虫特征图像.

提出基于多幅深度图像的三维重构方法.采用6幅固定视点采样图像,分别代表三维空间中立方体包围盒的6个面;通过对这些二维的采样集合进行三维信号还原,生成一个空间采样样本,可以在视点任意改变的情况下,输出近似的重构图像.该方法由于采样集合固定,经过采样集筛选,背景剔除筛选和棱台视锥体裁减后,可以极大减少待变换的样本集合,采用z-buffer算法解决图像折叠问题.当视点在采样点附近任意变换时,可以重构出比较满意的结果,而且该方法与场景复杂度无关.在纯软件模式下在普通PC机上达到20帧/s的速度,在通过硬件加速情况下可以达到30帧/s.

针对合成孔径雷达(SAR)采用主动式相干波的成像方式,在从原始信号到图像的重建过程中存在斑点噪声的干扰的问题,根据粗糙集理论的条件属性把SAR图像像素分成三类:均匀区域类、非均匀区域类和包含分离点目标类.对不同的像素类采用不同的滤波方式,然后合并三类子图像得到SAR图像的speckle滤波的图像.该方法既可除去图像中的斑点噪声,又可保留图像中的细节特征,有利于对图像的后续处理.

根据无线传感器网络能量受限的特征,提出一种基于能量平衡的路由思想,即不仅考虑了路径通信能耗,而且考虑了传感器节点剩余能量以及负载等情况,从多角度节能和延长整个网络的寿命.提出一种智能蚁群算法,求解该能量平衡路由问题.该算法中,若蚂蚁走过的当前路径比以往最佳路径更优,则加强当前路径信息素,并用当前路径取代最佳路径,否则减弱当前路径信息素.对路径的信息素采取不挥发策略,以减少路径信息素差异,增加解的多样性.实验验证了该算法的有效性.

针对高频地波雷达回波信号的特点,提出了一种基于4阶累积量的阵列无源校正的方法.利用海面上检测到的点目标的一维远场窄带信息构建虚拟DOA(direction of arrival)矩阵,利用冗余信息在低信噪比、短数据情况下进行高分辨阵列测向.该算法利用方程组求解,而不需搜索最优解,极大减少了计算量,便于实时跟踪.同时在处理阵列测向问题时,具有抗噪能力强、阵列孔径扩展和对DOA估计的选择性等功能.实验结果证明:在低信噪比和短数据的情况下,该方法具有可行性和工程应用性.

利用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解缩合生成低聚甲基倍半硅氧烷(O-MSSQ)溶胶,经旋转涂胶和热解制备了多孔低介电常数薄膜.用FTIR,AFM和MIM等方法分别对化学结构、表面粗糙度和介电性能等进行表征.FTIR研究表明:薄膜中Si—O—Si键呈笼状和网状两种不同的结构,笼状/网状结构的比例会随着烧结温度的升高而明显降低,从而导致了介电常数升高.针对这一情况,使用了正十四烷(tetradecane)作为发泡剂以增加孔隙率,由于孔隙率的提高,其介电常数可达1.9.

针对电流存储单元电路中存在的电荷注入误差,提出一种新的注入误差消除方法,该方法能够消除由电荷注入效应引起的输入信号相关误差及直流偏置.设计了一种具有极低电荷注入误差的甲乙类开关电流存储单元电路.采用上华半导体有限公司(CSMC)的5 V,0.6μm双层多晶双层金属互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺对存储单元进行设计.模拟结果表明:改进后的存储单元可工作在2.5~5 V电压条件下;在输入频率为500 kHz,幅度为50μA正弦电流,采样信号频率10 MHz条件下,输出电流的误差仅为未采用补偿方案的单元电路误差电流的0.212%,同常用的伪MOS开关补偿方法相比,误差电流减小了85.5%.

基于空气介质的非线性性质,改进伯克泰线源端射阵计算模型得到正轴声场解的局限,提出一个圆形平面发射器参量源辐射声场数学模型,以参量点声源的距离和再现声场点的距离的关系作为分割点,对参量点声源到再现声场点的距离作不同的夫琅和费近似,在计算差频波再现声场的同时获得正轴和偏轴方位的声响应.将数值计算模拟结果和实验结果比较,该模型能够更准确地表现二次再现差频波声场的分布状况.

将噪声和调幅波以相乘的形式引入到单模激光系统,用调幅波调制色抽运噪声,采用线性化近似方法计算了由色抽运噪声和色量子噪声驱动下的光强相关函数,通过对相关函数的傅里叶变换,得到光强的功率谱及信噪比.结果表明:信噪比随着抽运噪声自关联时间τ1和载波信号频率ω的变化均出现了广义随机共振;当抽运噪声自关联时间1τ大于某一值时,信噪比R是正值,R随1τ的增大出现一个极大值,即出现随机共振现象;信号和噪声引入形式不同,随机共振的形式也不同.

首先建立了6种跨度空心板梁桥的梁单元模型,分析得出荷载横向分布规律.通过对一10 m跨度桥梁实体模型的数值分析,讨论了桥梁"单板受力"病害产生的原因,并提出了4种加固方案.然后通过比较分析底板竖向位移、横向应力以及等效应力;综合各方案的优缺点,确定了最优加固方案,为"单板受力"病害的防治提供了理论依据.最后提出了增加结构横向刚度、保证施工质量等措施,以期能有效地防治"单板受力"病害.

采用数值建模方法建立了不排水条件下黏土的弹塑性本构模型,为不排水条件下土体工程的计算机仿真提供了符合实际的本构方程.通过可视化给出整个应力场中排水与不排水条件下剪应变的三维变形曲面,对比两者发现,无论应力范围还是曲面坡度都存在显著差异;排水与不排水条件下的剪切屈服轨迹基本变化趋势相差不大,但不排水条件下剪应变上升较快;排水条件下的体积屈服轨迹开始稍微向右偏转,然后缓慢地向左偏转,而不排水条件下体积屈服轨迹开始也稍微向右偏转,然后较快地向左偏转.

运用带自由表面的三维k-ε气液两相紊流数学模型,采用质量分配的方法概化由于设有齿坎且高程不同的泄洪表孔而形成的复杂水舌形态,模拟了某水利枢纽水垫塘内斜向淹没冲击射流形成的气液两相流场,计算得到的底板时均压力分布与物理模型试验实测结果符合较好.通过数值模拟给出了水垫塘内斜向淹没冲击射流流态和纵横断面上的水气体积分数分布.数学模型弥补了模型试验对水垫塘内部水流流态及有关重要水力学参数难以观测与测量的不足,有助于分析判断泄水建筑物布置的合理性与水垫塘的消能效果.

用自由基聚合法合成了以N-异丙基丙烯酰胺和亚氨基二乙酸为原料的二元线型聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺二元线型聚合物(PNIPAAm-IDA),聚合物具有温度敏感性.并用此聚合物对碱性品红染料模拟废水进行脱色研究,考察了溶液pH值、聚合物加入量、染料初始浓度等因素对脱色处理效果的影响,确定了适宜的处理条件.实验结果表明:该聚合物具有明显的脱色作用,当聚合物的质量分数为0.5%时,对于pH值为3.0,初始浓度低于50 mg/L(色度为16 000)的染料废水,脱色率可达95%以上.