饲喂目标的快速、准确识别是机器人实现智能推料的重要保证，匹配分割精度和运行效率，是保证算法综合性能的关键步骤，也是识别算法的重要课题。针对现有奶牛饲喂目标识别方法在分割精度和运行效率的匹配问题，提出基于图像分割大模型SAM优化的饲喂目标实时识别方法RTFIS。在SAM-det架构基础上，通过轻量化图像编码器和目标检测器的参数，引入缓冲队列的并行化设计方法，平衡各模块运行效率，显著提升了推理效率；利用HQ-token增强特征空间解码能力，优化设计掩码解码器，并采用针对饲喂目标的分阶段训练方法提高了分割精度。研究和实验结果表明：提出的方法在提高分割精度前提下保证了分割效率。在奶牛饲喂目标识别中的奶牛分割精度达98.7%，饲料分割精度达到96.4%，运行速度为52.9FPS，满足复杂环境下对奶牛饲喂目标识别方法的应用需求。

针对现有方法进行声音事件分类研究时其分类准确率不高、泛化能力不强的问题，提出了一种基于减小高频混响和多尺度注意力的频域残差收缩网络(RF-DRSN-EMA)的声音事件方法。首先介绍了减小声音混响的原理，提出了一种减小高频混响的算法，通过仅减小分离出的音频高频段混响而保留其余频段中的关键频率信息，从而在提升语音清晰度的同时尽可能减小语音失真的影响；其次，以深度残差收缩网络为基础网络，结合改进的频域自校正算法和多尺度注意力模块，提出了多尺度注意力的频域残差收缩网络RF-DRSN-EMA。该模型采用RF自校正块，其内部的长短距离残差结构能缓解特征坍塌，以期实现频域信息的高效采集，并在单元的输出采用多尺度注意力模块，其能进一步关注单元在输出层的有效信息，从而强化模型的表征能力。最后，基于ESC-10、Urbansound8K、DCASE2020 Task 1A数据集开展了声音事件分类实验。实验结果表明：减小高频混响的语音增强方法能针对性减小高频段混响等背景噪音影响和消除冗余特征的同时，且音质损伤较小，从而具有更好的分类性能；同时RF-DRSN-EMA实现了网络中频域的典型特征去噪以及信息的高效采集，模型最佳分类准确率分别达到了98.00%、93.42%、72.80%，验证了该方法的有效性和泛化性。

针对电驱车间空调系统运行能耗高和工作效率低的问题，基于IBK-IPS算法提出一种考虑空调系统各设备相互约束的动态节能优化方法。首先，分析空调系统各设备之间的影响机理，建立各设备的能耗和约束条件数学模型，构建系统运行能耗优化目标函数。然后，提出一种基于改进黑翅鸢与粒子群（IBK-IPS）算法，对空调系统各设备的水温、流量和风量等运行参数进行优化，以提高空调系统运行参数控制的精度和效果。其次，利用Simulink平台建立空调系统冷却水系统、冷冻水系统的能耗仿真模型，通过仿真实验来验证运行参数优化的效果和准确性。最后，将该方法在某电驱车间进行实际应用，以验证所提方法的实际效果和可行性。仿真及应用验证结果表明：系统的运行能耗得到有效降低，节能率达到11.23%~34.68%；系统的运行能效得到有效优化，能效提升11.53%~40.78%；IBK-IPS算法相较于PS、BK、BK-PS算法的节能效果更好，且算法的性能指标相较于其余3种算法分别提升了27.27%、61.90%、69.23%；在实际应用测试中，优化后系统在5种不同负荷下的节能率分别为22.62%、17.24%、16.94%、14.97%、12.64%。综上所述，文中提出的节能优化方法能够有效解决电驱车间空调系统运行能耗高和工作效率低的问题，具有良好的节能效果和实用性，可为空调系统节能优化研究提供新思路。

质子交换膜燃料电池以其无污染、高效率、低噪音等优点，受到车辆、船舶以及航空航天等领域的重点关注，然而其可靠性问题阻碍了燃料电池大规模商业化推广。为进一步提升燃料电池的可靠性，本文提出了一种基于深度学习的燃料电池故障预测方法。首先，采用标准化等数据预处理方法，消除监测参数之间不同量纲的影响，并基于机理知识选取特征参数，以降低原始数据维度，提高故障预测模型的运算效率。然后，构建基于长短时记忆网络的时间序列预测模型，预测燃料电池未来运行状态。最后，将预测的状态数据输入基于卷积神经网络的故障辨识模型，实现燃料电池故障预测。本文使用燃料电池实验故障数据对所提出的方法进行验证，实验结果表明，本文所提出的故障预测模型，能够提前10个时间步长预测到故障，准确率为96.8%。

研究O₃对生物柴油燃烧过程中多环芳烃（PAH）的影响，可为降低碳烟排放提供新思路。本研究建立了生物柴油替代物与PAH反应机理、O₃反应机理耦合的骨架反应机理，用于模拟O₃对生物柴油替代物对冲扩散火焰中PAH生成的影响和作用机制。该骨架反应机理总共包括138种组分和608个反应。结果表明，O₃的添加会使燃料侧形成一个局部快速温升区，这是燃料被初步氧化释放热量的结果。随着初始O₃体积分数的增加，PAH的最大浓度先增大后减小。当初始O₃体积分数增大到4%时，主要的PAH如苯（A₁）、萘（A₂）、蒽（A₃）和菲（A₄）的最大浓度分别是O₃体积分数0%时的4.57、6.76、16.16、12.38倍，说明O₃的添加对PAH浓度的影响较为显著，并且对A₃的影响最大。同时，A₁的生成途径发生变化，生成A₁的主要反应从C₂H₂ ＋ C₄H₅ ＝ A₁ ＋ H转变为C₂H₃ ＋ C₄H₄ ＝ A₁ ＋ H；而当初始O₃体积分数增大到12%时，分别是O₃体积分数0%时的0.88、0.357、0.375、0.143倍，原因在于C₂H₃自由基会被氧化从而抑制了A₁的生成。

实现垃圾焚烧过程选择性催化还原（SCR）脱硝系统出口NO_x浓度的准确预测对提高数据质量和喷氨控制水平具有重要意义。垃圾焚烧过程存在显著的非线性、多变量耦合和时间序列特性，对NO_x排放浓度的精准预测带来了巨大挑战。针对此问题，本文联合最大信息系数MIC)、主成分分析(PCA)和长短期记忆（LSTM）神经网络提出了一种SCR脱硝系统出口NO_x排放浓度预测模型。首先，采用MIC方法计算各变量间的最大归一化互信息值，选择和NO_x排放浓度相关性较大的特征变量，之后结合最大冗余原则剔除冗余变量。随后，基于PCA方法获得各主成分方差的累计贡献率，提取主成分特征，得到最优输入特征变量集。最后，利用LSTM神经网络建立SCR出口NOx排放浓度预测模型。结果表明，本文所提出的模型具有最优的预测精度和泛化能力，其平均绝对百分比误差为6.33%，均方根误差为4.71mg/m³和R²为0.9，优于反向传播神经网络(BPNN)模型和支持向量机，SVM)模型，为实现垃圾焚烧过程SCR脱硝系统喷氨智能控制提供了重要的基础。

近红外光学跟踪系统能够根据附着于被跟踪物体上的反光标记球实时还原被跟踪物体的运动，目前已被广泛应用于多种领域中。本文提出了一种对目标丢失具有一定鲁棒性的多目近红外目标实时跟踪方法。首先，针对反光标记球在近红外相机中的成像特性，利用灰度质心法提取各个反光标记球的几何中心，然后，在各单目相机中使用SORT算法作为多目标跟踪方法对各个标记点进行帧间匹配；根据对极几何原理结合带权二分图匹配方法确定反光标记球在各个相机中像点的匹配关系，根据三角测量方法实时计算各个受跟踪反光标记球的三维空间坐标。其次根据运动过程中各反光标记球之间的空间位置关系对反光标记球进行分组，识别属于同一物体的反光标记球，并根据同组反光标记球间的欧氏距离建立被跟踪物体与反光标记球的外观特征向量作为物体丢失重现的匹配依据；并完全丢失后再重现的被跟踪物体利用外观特征向量的余弦距离进行重匹配。最后，对所提算法进行实验验证，实验表明，本文算法在不小于60帧的速度下的跟踪精度可达0.5mm；另外可以对丢失的重现物体以及反光标记球进行正确的重匹配。

磨齿、喷丸、表面光饰等齿轮表面处理技术会在材料内部产生残余应力；杂质在金属材料中的存在不可避免。残余应力与杂质对齿轮的接触疲劳寿命均有显著影响。本文提出了一种数值算法模型，可以在齿面接触计算过程中考虑残余应力与杂质的共同作用，并对齿轮接触疲劳的风险进行评估。该模型使用等效夹杂法将齿轮内部的杂质转化为含本征应的夹杂，并在位移方程中考虑杂质与残余应力的耦合作用；计算了残余应力与杂质作用下的应力分布，并通过有限元法对模型进行了验证；使用Dang Van准则计算等效应力并带入Lundberg-Palmgren寿命模型，计算了齿面接触疲劳的最小循环次数，并分析了残余应力、杂质等对齿轮接触疲劳寿命的影响规律。由分析可知，杂质对齿轮接触疲劳寿命的影响远远大于残余应力的影响，且对疲劳最早出现的啮合位置具主导性；残余拉应力与杂质共同作用下，次表层最大应力值增大且位置向材料表层偏移，齿轮更容易发生接触疲劳。

液压作动器中串联多级流道式磁流变阻尼器（MFC-MRD）可有效改善液压阀控缸系统的欠阻尼特性，提高系统的稳定性，其在足式机器人、挖掘机等液压装备中具有潜在的应用价值。但MFC-MRD的高功率密度设计，必然会增加阻尼流道的有效长度，进而增大系统的阻尼力，导致现有动力学模型无法精确描述MFC-MRD的非线性滞回特征^[1]。为改善其非线性滞回特性，本文基于力学性能试验，通过分析多级流道结构及非线性滞回曲线特征，对双曲正切曲线进行分割重组，进而提出了符合滞回特征的改进双曲正切模型；其次，在参数辨识过程中，为避免模型参数陷入局部最优和“早熟”的问题，对遗传算法的选择算子进行改进，进而提出了一种三级逐步逼近的选择算子，提高了模型参数的辨识精度，并依据力学实验数据，精确地获得了模型参数与电流的关系；最终通过模型对比可知：相较于Bouc-Wen模型、数据驱动式模型，本文建立的改进双曲正切模型精度最高提升75%，其能准确地描述MFC-MRD存在的非线性滞回特性，验证了改进模型的优越性和精确性。

为实现结构震后快速修复，基于损伤可控和耗能构件可更换的设计理念，提出了一种带可更换耗能节点的人字形支撑钢框架结构。为了研究该结构的抗震性能和震后修复性能，对1/2缩尺的单层单跨的子结构试件进行拟静力试验及修复后的拟静力试验，研究并对比了首次和修复后加载试验中试件的滞回曲线、骨架曲线、应力应变曲线和延性等性能指标，结果表明首次和修复后加载试验中，试件滞回曲线饱满，具有理想的耗能能力；试件的塑性损伤主要集中在可更换耗能节点处，主体结构基本保持弹性；首次试验加载至0.83%层间位移角后结束加载，结构残余位移角为0.28%，更换耗能节点后的结构与修复前的结构力学性能相似；建立了带可更换耗能节点的人字形支撑钢框架简化的分析计算模型，基于变形协调关系推导了结构弹性抗侧刚度计算公式，提出了双U型金属耗能器屈服时结构的承载力计算公式，结构弹性抗侧刚度理论计算结果与试验结果最大误差为3.72％，双U型金属耗能器屈服时结构的承载力理论计算结果与试验结果最大误差为9.41％。

建立含热膨胀系数和湿膨胀系数的复合材料薄柱壳理论模型，推导复杂环境下薄柱壳应变能的解析表达式。基于最小势能原理，研究环境参数对T700/Epoxy、T300/5028 Graphite-Epoxy和AS7/M21碳纤维/环氧树脂基复合材料柱壳应变能、扭曲率和第二稳态主曲率的影响。建立柱壳结构的有限元模型，数值模拟柱壳的双稳态变形过程，并将数值结果与理论结果进行对比分析。结果表明，T700/Epoxy、AS7/M21在20°C~120°C以及0%~1%湿度范围内柱壳的扭曲率相对稳定，最大应变能分别减少32.7%和9.1%；T300/5028 Graphite-Epoxy柱壳的应变能增量高达914.6%，表明高温、高湿对结构的双稳态性能影响显著。通过定量分析不同温湿条件下复合材料的力学性能，可为双稳态结构的材料选择及应用环境优化提供科学依据，有助于提升结构设计的可靠性和耐久性。

密贴下穿作为地下工程近接施工的极端情况，将引起既有结构显著的受扰变形，直接影响结构的正常服役性能。以冻结暗挖下穿运营地铁车站为目标，利用联合仿真手段建立结构-地层动力有限元模型，借助现场测试加以验证。通过将密贴下穿施工引起的既有线不平顺转化为轮轨动力激振施加于仿真模型，计算并分析了轨道结构与隧道基础间的动力传递特性，进而模拟了关键施工阶段车站振动源强的演变过程，可为类似工程提供理论指导。结果表明：受动力传递距离的影响，隧道侧墙振动水平低于轨道道床，但两者响应幅值在密贴下穿开挖形成线路不平顺阶段，呈现了不同程度的提升；地铁车站振动源强以200Hz以下的动力响应为主，其中施工引起不平顺的主要影响频段为40Hz以内，源强在8-40Hz之间与不平顺幅值正相关，而隧道侧墙振动在8Hz以内出现了放大现象。

 未来自动驾驶车辆（AV）的渗透率将逐渐增加，随之而来的在已有道路上增设自动驾驶专用车道成为提高道路的通行效率和行车安全的有效对策，平纵线形受有人驾驶车辆的约束不易调整，但AV专用车道的宽度需重新设计，而自动驾驶专用车道设计方面尚缺乏行业标准和计算依据。车辆轨迹偏移量是车道宽度取值的重要依据，本研究针对显著影响行驶轨迹的复杂平曲线组合设计开展相应研究，基于PreScan-Simulink仿真平台，应用典型的AV横、纵向运动控制算法，考虑卵形、凸形和C形三种复杂的平面线形组合，构建不同车型的仿真车辆模型和道路场景，得到了这三种复杂的平面线形组合对AV轨迹偏移的影响规律特征，并构建不同车型的轨迹偏移模型。研究表明，AV除了在凸形曲线上偏移最大的特征点是HH点之外，在卵形曲线和C形曲线上偏移量最大的特征点均是HY1点。在这三种平面线形组合上设计速度与AV的轨迹偏移量的大小显著相关，AV在60-130km· h^-1时，各平面线形组合最大特征点的偏移量约为[9cm，16cm]；AV在140-150 km·h^-1时，轨迹偏移量随设计速度变化幅度较大，各平面线形组合最大特征点的偏移量约为[13cm，23cm]。最后建立的设计速度与轨迹偏移量之间的关联模型为二次多项式回归模型，模型R²均大于0.95，拟合度基本满足预测要求。本论文的研究方法和研究成果可为专用车道宽度的计算提供参考依据。

为了深入研究山区高速公路货车事故严重程度影响因素，实现交通事故主动预防和精准防控，本文选择碰撞类型特征、车辆类型特征、道路特征和环境特征作为输入变量，以事故严重程度作为二分类输出变量，构建决策树模型（DT）、随机森林模型（RF）和支持向量机模型（SVM）等3种机器学习模型。根据准确率、精准率、召回率和F1指标对模型优劣进行评判，同时运用SHAP方法深入剖析机器学习模型的输出结果。研究结果表明，RF模型优于DT模型和SVM模型。从影响因素上看，翻车、无坡度、水泥路面、转弯、正面碰撞、事故时间19:00-6:59和路侧无防护措施变量对山区高速公路货车事故严重程度影响较大。

高速列车车厢内发生火灾时极易引起窗户破裂，从而形成侧向开口，显著影响火灾燃烧状态及温度分布。因此，采用1:8缩尺模型实验与数值模拟相结合的方法，研究不同的开口位置对车厢内火灾演化的影响，并定量研究了开口位置和火源功率共同影响下，高速列车车厢内部火焰移动速度及温度纵向衰减规律。结果表明：各个开口位置时，随着火源功率的增加，车厢内部火灾演化和开口处烟气/火焰均依次经历室内燃料充分燃烧阶段、缺氧燃烧阶段和持续溢流阶段，且车厢内最大温度也随火源功率的上升分为三种不同的趋势，首先随着火源功率的上升而上升，随后缓慢下降，最后急剧降低，这与车厢内的火焰演化一一对应；讨论了火源功率与开口位置对车厢内火焰移动速度的影响，研究表明，当火源功率为50.80kW时，开口位置对火焰移动速度影响较小；当火源功率大于50.80kW时，开口位置2~4时的移动速度随着开口与火源距离的增大，而开口1的移动速度最慢，并给出了火源移动速度的预测公式；研究了车厢内最大温度及开口左右两侧温度衰减规律，并建立了高速列车车厢火灾不同开口时，开口左右两侧的温度衰减预测模型，研究成果对于高速列车车厢火灾的防灾减灾具有一定的参考价值。