为提高对高斯分布概率密度函数的近似精度，提出一种基于Ziggurat 算法的新的高斯分布随机数生成算法．新算法将高斯分布概率密度函数分成顶部、中部、尾部3 个子区域分别进行矩形嵌套分层分割，分割后以正比于矩形面积的概率随机选择一个矩形区域，生成概率密度函数为对应矩形的随机数点( x，y) ，其横坐标x 为输出的高斯分布随机数． 针对仿真中出现的极值情况，进一步对尾部区域进行了优化处理．此外，基于XilinxVirtex 4 完成了改进后算法的硬件设计． 仿真结果表明，新算法结构简单，易于FPGA 硬件实现，生成的随机数能通过高斯分布特性和随机性统计检验．

为了去除图像锯齿边缘的伪角点，减少平滑缓变角点的重复检出，提出了多向格型微分( DLD) 算子，结合“胜者全取”( WTA) 的竞争抑制策略，改善角点检测的性能．首先，针对锯齿失真，提出一种基于Directionlet 分解的微分算子，其多向格型复合表示能实现任意方向图像边缘的无锯齿结构分解，很好地抑制锯齿特征的伪角点现象．其次，针对缓变角点，提出竞争响应抑制法，它根据DLD 响应值定义一个以邻域尺寸为约束条件的角点相似度，相似角点通过WTA 策略合并。实验结果表明，联合DLD 的GLCP 检测器和FAST 检测器能分别使误检和漏检综合评价指标ACU 值提高12．14% 和6．32%，改善效果明显．

为了克服二维人脸识别的不足，提出采用 Kinect 采集设备并基于信息融合进行三维人脸识别．在人脸检测方面，利用双眼位置定位人脸，并通过肤色模型和深度信息实现人脸过滤．在人脸识别方面，将动态时间规整算法应用于人脸轮廓快速提取，并提出了一种改进的局部区域二值化特征( LBP) 匹配来实现人脸识别，将彩色图像信息和人脸生理特征信息的分析应用于区域 LBP 算法的权值确定．实验表明: 文中提出的基于信息融合的三维人脸识别方法具有使用价值，识别方法的实时性和鲁棒性方面得到一定提升．

针对目前目标跟踪算法在复杂条件下跟踪效果差的问题，提出了基于排名的结构稀疏表示目标跟踪算法．该算法首先构造含有目标和背景信息的对象字典，用结构稀疏表示的方法线性表示候选目标，并将相关系数进行组合和排名．然后采用目标残差和背景残差相结合的方法计算各候选目标的残差得分，并进行排名．最后，通过稀疏系数和残差排名得到目标状态．试验证明，文中算法具有跟踪准确度高和鲁棒性强的特点．

针对分布式无线协作网络中多中继接入信道的复杂频谱管理问题，提出了一种基于 DTR 协议的改进算法．该算法采取局部博弈的方式选择单个接入信道的中继节点，避免了 DTR 协议中随机接入带来的大量退避或碰撞时延消耗; 同时，采用门限策略灵活控制接入信道的标准和中继与源节点局部交互信息的方式，取代了基站或 AP 选择最优中继的集中式控制，使算法适用于分布式网络，所需通信开销也远小于退避或碰撞传输所付出的代价．分析与仿真结果表明，在未明显增加网络开销的情况下，新算法在减少端到端平均传输时延和改善系统吞吐量方面比传统 DTR 算法具有更优异的性能．

提出了一种利用最优化理论的移动鲁棒性优化( MRO) 与移动负载均衡( MLB)间冲突避免策略．该策略考虑用户在时间 T 内接收信号强度的变化量，对不同用户动态调整切换范围，并对 MLB 问题进行数学建模，利用最优化理论设计目标优化函数，将切换参数 O 的取值范围作为约束条件，求得切换参数的最优值．仿真结果表明，该方法不仅能避免 MRO 与 MLB 间冲突的发生，而且能更有效地均衡小区负载，降低重载小区用户接入阻塞率、无线链路失败率，提高网络平均吞吐量．

讨论了 GSS 算法的最优性，通过理论分析和反例证明了该算法不能保证解的最优性，并在系统状态维度大于观测向量维度的情况下，针对 GSS 算法起点随意性导致解变差的问题，提出了一种结合穷举搜索的改进方法．实验结果表明，GSS 改进算法在实际中具有较好的效果，算法的最优率在 90%以上，在未获得最优解的情况下，其所获解与最优解之间的误差在 0．35%以下．文中最后以无线传感器网络中的目标跟踪问题为实例进行了仿真实验，结果表明 GSS 改进算法比原算法更优．

快速、准确、有效的频谱检测算法是实现认知无线电的必要条件，文中主要研究了超低信噪比( 小于－20dB) 环境下的频谱感知问题．首先，基于混沌动力学理论并结合频谱感知技术的特点，建立了具有强非线性特征的 Duffing 振子频谱感知模型．通过引入无量纲系数，实现了不同频率周期激振力作用下振子间的等效转换．然后，针对频谱检测的实际要求，提出了阵列式 Duffing 振子频谱感知方案．最后采用数值方法，重点分析了所述系统的检测性能．结果表明: 在超低信噪比环境下，文中方法与传统的检测方法相比实现原理简单，且检测性能更好，更符合频谱感知技术的实际应用场合．

随着焊接自动化进程的不断推进，多机器人协同焊接作业成为了焊接机器人领域的研究热点．文中基于运动链末端耦合与解耦的思想，将机器人工作站视为若干条通过关节连接而成的开式运动链的组合，通过分析各运动链末端在协同焊接过程中必须满足的通用约束，研究机器人工作站中各主/从运动链的耦合与解耦方法，进而提出了一种机器人工作站协同焊接算法．该算法以负责夹持焊件的运动链为主运动链，使焊缝离散点依次更替并调整到最佳焊接位姿，其他运动链末端跟踪当前焊缝离散点．文中还以变位双焊接机器人工作站为例，通过仿真验证了所提出的协同焊接算法的有效性．

通过对比两种传统柔性铰链的结构特点，基于直梁型柔性铰链设计了一种可用于风力机叶片与轮毂之间的柔性连接机构，并用 SolidWorks 进行整机的三维建模，然后导入通用有限元分析软件 ANSYS Workbench 14．0 中进行结构静力分析和模态分析．分析结果表明，所设计的柔性风力机比传统刚性风力机具有更好的柔性，在叶片与轮毂之间采用柔性连接，大大降低了风力机整机的固有频率，避免与叶片、塔架和风轮等部件发生共振，保护了各个部件，增强了风力机运行的稳定性，大大提高了其工作寿命．

提出了新型机械振动台的基本结构和工作原理，重点研究机械振动台激振元件——圆锥滚子的力学特性．采用拟静力学方法研究了圆锥滚子的各种受力情况，分析了圆锥滚子的流体动力模型和摩擦力模型，建立了圆锥滚子的力和力矩平衡方程， 现在满足平衡状况下，可实现新型机械振动台的上下振动; 用 ANSYS 软件对圆锥滚子进行了瞬态动力学分析，并对其在一个运动周期内的应力分布响应进行了仿真，所得受力变形图表明，运动过程中圆锥滚子应力变化不大，满足设计要求．

综合考虑由扭矩波动引起的低频外激励和齿轮阻尼比、齿侧间隙、啮合频率、啮合刚度的随机扰动等因素，基于牛顿定律建立了单对三自由度直齿齿轮系统的随机振动方程，利用 Runge- Kutta 法对运动微分方程进行了求解，采用系统的分岔图、相图、时间历程图和Poincaré 映射图分析了齿轮系统在啮合频率变化下的分岔特性与稳定性，并分析了啮合频率的随机扰动对系统分岔特性的影响．数值仿真表明: 随机非光滑齿轮系统存在丰富的倍周期分岔现象，随着齿轮啮合频率的减小，齿轮系统通过周期倍化分岔从周期运动通向混沌运动; 通过剔除 6 处不稳定转速区段，可获得无量纲啮合频率在 0．1 ～6．0 之间的稳定速度区段; 系统的运动对啮合频率的随机扰动极其敏感，建模时要考虑其大小的影响．

为了满足挖掘机液压马达在复杂工况下变速驱动控制的要求，设计了采用变速阀控制的液压马达的变转速调节系统，建立了带变速阀的液压马达系统模型，分析了变速阀先导油腔阻尼孔直径、主阀初始开口量、阻尼孔直径以及弹簧刚度等参数对马达转速切换稳定性的影响．理论与试验结果表明: 先导油腔设置阻尼孔有利于提高变速阀的换向性能，缩短马达转速切换响应时间; 主阀初始开口量、阻尼孔直径、弹簧刚度对马达转速切换稳定性均有显著影响; 所建立的带变速阀的液压马达系统模型的计算结果与试验结果相吻合．

为揭示表面织构对滑动轴承摩擦学性能的影响，指导滑动轴承微织构的优化设计，提出双系数数值滑移边界来表征表面织构宏微观相互作用的综合效果，并将其施加到有微织构的轴承表面; 采用相变模型描述空化现象，研究了织构区域的位置、面积等宏观参数对滑动轴承承载能力和空穴的影响规律．最后采用文献所述实验轴承进行分析，验证了该双系数数值边界的正确性．研究表明，空穴区域处的织构不会影响润滑液膜压力和轴承承载能力; 织构区域前端会产生低压效应而其末端会产生动压效应; 织构位于压力上升区域时可以提高承载能力，且承载能力随该区域织构表面面积的增大而增大，但织构位于压力下降区域时将降低承载能力并加剧空化现象．

针对多次区间载荷作用且结构随机强度退化和不退化的混合动态可靠性预测模型，用等效区间载荷代替多次区间载荷，并将该等效载荷视为均匀分布的随机变量，对均匀分布的随机载荷和结构的随机强度进行了当量标准正态化处理．根据应力－强度干涉理论，利用一次二阶矩法求得结构在多次区间载荷作用下的动态可靠度．最后，通过 3 个算例说明了文中方法的合理性、实用性和精确性．

网络化数控系统中，网络介入导致的时间参数( 采样周期与时延) 对数控加工性能的影响不可忽视．文中基于修正 Z 变换理论建立了网络化数控系统模型，确立了时间参数与数控系统加工性能指标的关系，定量分析了其对加工性能的影响机理．结果表明:时延及其抖动增大了多轴加工的轮廓误差; 与时延相比，采样周期是加工性能的主要影响因素; 时延引起的多轴加工不同步进一步恶化了加工性能; 高速加工数控系统更应关注时间参数对加工性能的影响．

针对刀具模态测试人工锤击法的不足，在对现有的自动力锤进行综合分析的基础上，研制了一种包括工作台、控制器、触发器、开关电源和执行器等部分的工作台式电子冲击力锤测试装置．该装置利用电磁原理控制牵引式电磁铁的通/断电，使牵引力带动冲击力锤，实现对被测对象的冲击，并通过控制力锤与被测对象表面的接触时间得到理想的力脉冲信号．该装置产生的冲击力具有可重复性和可调节性．文中还以刀柄、铣刀杆、镗刀杆以及面铣刀为测试对象，通过该装置分别测试被测对象的端点频率响应函数，得到相应的频响曲线及模态参数．结果表明，该装置结构简单，操作方便，能够产生重复性好、大小可调的冲击力．

为保证微型轴流式血泵的稳定、可靠运行，必须对大间隙磁力传动系统电磁发生装置的温升进行研究和控制．文中通过对磁力驱动系统各部件的温度分布、热量损失、热流密度以及热梯度等热物理参数进行分析，建立了系统电磁发生装置的热场仿真模型; 通过有限元仿真及实验研究，得到了系统温度场的分布和变化规律; 为保证人体适应性及电磁体的长时间运行，以控制电磁体温升为目标，对电磁驱动系统的电磁参数、运行环境参数等进行了仿真和优化设计．结果表明: 减少电磁体损耗和改善电磁体散热条件能够有效降低电磁体温升，当电磁体单个线圈通电电流小于0．56 A、空气流速大于3．5 m/s 时，电磁体最高温度不超过50℃．

结合七自由度整车模型及爆胎轮径向刚度的变化，建立了研究爆胎车辆各轮胎垂直载荷特性的数学模型．然后，基于该模型仿真分析了车辆爆胎后轮胎垂直载荷的重新分配．由于载荷的重新分配将严重影响车辆爆胎后的操纵稳定性，为了在爆胎后给车辆操纵稳定性控制提供理想的轮胎力学性能，提出通过各悬架提供主动控制力的方法来控制爆胎后各轮胎的垂直载荷，并采用 PID 控制器调节其动态响应特性．仿真结果表明，该控制系统能很快地衰减爆胎后各轮垂直载荷的震荡，精准、快速地调节爆胎后各轮胎的稳态垂直载荷至所需的大小．

传统的控制方法不适合求解汽车转向换道操纵过程的多约束问题，为此，文中将模型预测控制( MPC) 方法用于求解汽车换道操纵逆动力学问题，以驾驶员对汽车施加的转角输入为控制变量，以最佳轨迹完成障碍物转向避让过程为控制目标，将最优控制问题转化为二次规划问题，并利用有效集法求解．计算结果表明，文中提出的模型预测控制方法在求解复杂和多约束的车辆运行轨迹的最佳转向输入问题时具有潜在的优势，可以成功求解汽车换道操纵逆动力学问题．

针对4WID/4WIS电动车故障后的容错控制问题，设计了以最大化车辆故障后稳定性为控制目标的容错控制算法．容错控制器采用分层控制结构，上层为基于模型预测控制理论的运动控制器，下层为基于重构控制分配方法的重构控制分配器．对于驱动电机的多种故障情况，离线设计了重构控制分配律，旨在保持车辆期望的动力学响应，同时最大化车辆故障后的稳定性．仿真结果表明，在发生多种驱动电机故障后，容错控制算法仍能保证车辆具有期望的运动轨迹，提高了车辆故障后的稳定性、安全性和操纵性．

针对客车制动安全性与经济性的耦合问题，基于电控制动系统( EBS) 提出了一种主制动器与辅助制动系统的集成控制算法．该算法根据各制动系统的热力学特性、主制动器制动衬片的磨损量以及 ECE 法规，确定客车制动系统的制动力分配，在保证制动安全性的基础上兼顾了制动经济性．文中还结合 Matlab/Simulink 与 TruckSim 软件对控制算法进行了仿真验证．仿真结果表明，在下坡制动工况，所提出的制动集成控制算法能够将整车各制动器温度控制在理想值并保证各轴制动衬片磨损均衡; 在水平路面制动工况，制动集成控制算法能够有效地实现目标制动强度．说明所提出的算法可有效提高客车制动工况下的安全性和经济性．

轿车轮毂轴承实际工况下的脂润滑因基础黏度大、非牛顿特性强烈、当量接触曲率半径小，其弹性流体动力润滑计算有很大困难．文中在推导脂润滑弹流润滑计算基本方程的基础上，对方程进行了无量纲化和差分求解，求得轮毂轴承脂润滑弹流润滑的数值解，得到了润滑膜的压力分布和膜厚形状．结果表明: 轮毂轴承脂润滑弹流润滑膜具有与油润滑类似的二次压力峰和出口膜厚颈缩现象; 较小的载荷、较高的速度或较大的流变指数会形成较厚的润滑膜，相应的二次压力峰也更加明显; 滚珠与滚道间的润滑实际处于弹流润滑和边界润滑交替变换的状态

提出一种面向能量数据、基于主元信息熵初始分类策略的发动机故障模式模糊识别方法．该方法首先运用主元能量特征提取方法对相关性强的多维能量数据降维，按可能分类数对能量保持率最大的第一主元进行聚类，同时基于核密度估计并按最大熵原理确定最佳分类数和初始聚类中心，然后仅面向主元能量数据进行模糊聚类，得出最佳聚类中心，再通过计算最大贴近度进行故障模式识别．实验结果表明，因采取了独立的初始分类算法，该方法有效避免了随机选取初值的敏感问题，聚类精度优于传统算法，并可有效降低运算开销，提高故障识别效果．