聚偏氟乙烯( PVDF) 压电薄膜因具有柔韧性强、机械强度高、灵敏度高、频响范围 宽等优点，在触觉传感器、超声换能器等领域具有广泛的应用前景． 文中首先介绍了基于 PVDF 的压电触觉传感器的工作原理和制作工艺，然后从器件的压电性能优化、微结构 化、集成化、柔性化、仿生化 5 个方面系统概述了 PVDF 压电触觉传感器的研究现状与发 展趋势，讨论了其在机器手、微创手术、健康监测领域的应用研究与进展，最后分析了目前 PVDF 压电触觉传感器发展的不足和未来的主要研究趋势． 

针对正交关节连接的蛇形机器人，文中提出了一种新的基于旋量与包络理论的 螺旋攀爬运动研究方法． 首先应用旋量理论对蛇形机器人进行运动学建模与求解，以降低 传统 D-H 参数法建模的复杂性;然后基于包络思想分析蛇形机器人在攀爬运动过程中与 圆柱杆的接触关系，提出了二值图像表示法来揭示机器人与圆柱杆的包络状态;最后基于 弹性包络的分析结果，求得蛇形机器人的螺旋攀爬力，进而提出以安全攀爬力和攀爬系数 为优化目标的控制参数优化模型． 仿真结果表明，攀爬力与弹性包络状态间具有一致性， 从而验证了文中提出的优化模型的正确性． 

针对水面无人艇在复杂海况下的局部避障问题，文中引入深度学习方法来处理 视觉信息，提出了结合 VFH +算法的水面无人艇的局部路径规划方法． 首先利用对称的 编码器 －解码器结构的图像语义分割模型和 Faster RCNN 网络模型进行水面边界线检测 及水面障碍物识别，构建水面无人艇环境模型; 然后采用基于 VFH + 的局部路径规划方 法，通过逐步构建主直方图、二元直方图和掩模直方图压缩环境数据，引入合理的代价函 数来获取实现水面无人艇的有效避障方向规划． 在 MODD 图像数据集上的仿真实验以及 实船避障实验结果表明，该方法能有效地提取水面图像信息，并得到合理的局部路径规划 策略，在10kn 航速下的避障轨迹平滑，可满足水面无人艇的自主避障需求． 

基于共轭 Lorenz 系统，引入忆阻元件，提出了一个新型多翼磁控忆阻混沌系统， 此系统在改变参数时能够产生单翼、双翼、三翼、四翼等多种拓扑结构的混沌吸引子． 采用 相图、 Lyapunov 指数谱和分岔图分析了该系统的动力学特性，设计了该系统的模拟电路并 利用 Multisim 进行仿真． 电路仿真结果与数值分析结果吻合，从而验证了该系统的混沌行 为，亦表明了其可实现性． 最后，基于 Lyapunov 稳定理论设计了一个自适应滑模同步控制 器，在0． 25s 内实现了对给定信号的追踪， 0． 12s 内实现了对位置参数的快速辨识． 

为保证机械臂在与人互动过程中的安全性，实现无超调的快速响应，文中对传统 PID 控制进行改进，引入预设性能控制，提出了一种机械臂快速无超调拟人运动控制算 法． 该算法以 PID 控制为基础，利用预设性能控制令控制误差的收敛速度及超调量满足预 先设定的条件，同时把控制误差收敛到一个预先指定的比较小的区域内，从而实现对系统 稳态及动态性能( 包括超调量和收敛速度等) 的控制． 空间三关节机械臂的仿真分析表 明，所提出的预设性能PID 控制与传统 PID 控制相比，具有响应快、无超调等优点，比较适 合机械臂的拟人运动控制． 文中最后通过四自由度 Dobot 机械臂的样机实验分析验证了 所提算法的有效性． 

为了提高飞机壁板装配自动钻铆的质量和效率，研究了一种含有冗余自由度和 串并混联结构形式的自动钻铆机统一运动学模型及其正反解问题． 通过坐标定义的等效 变换法，将自动钻铆机并联部分的动静平台等效倒置，基于虚设支链法和 D-H 方法建立 了自动钻铆机串并形式的闭链运动学模型，在此基础上获得运动学位置正解的解析解;针 对自动钻铆机具有冗余自由度和混联结构形式的特点，提出运动学逆解分步求解的解耦 策略． 实例计算表明，自动钻铆机实际位姿与给定目标位姿之间的位置平均误差和法向平 均误差分别为0． 13191mm 和0． 16842°，说明文中方法是正确的和有效的． 

结合布局活动中设施布置在多层空间的实际情况，对过道布置问题在双层空间 中的布置优化进行研究，构建了一种新的混合整数非线性规划模型． 基于可行解的离散性 和问题求解的复杂性，提出一种花授粉算法离散方法． 通过重新定义授粉过程，将以问题 规模为搜索深度的随机搜索过程作为全局搜索，而在局部寻优阶段，个体以交换对的形式 跟随最优解更新自身． 为进一步提高算法性能，在全局搜索阶段引入临界值，通过变异陷 入局部最优的个体实现变邻域搜索，并设置阈值以提高求解效率． 通过对比改进前后两算 法求解38 个测试算例的运算结果，验证了算法改进的有效性． 最后，应用改进离散花授粉 算法求解原过道布置问题，并与不同算法的实验结果进行对比，发现所提算法在求解质量 和效率方面更具优势． 

串行采集卡由于采集原理本身的原因，会导致多通道采集时各通道数据时间戳 不一致． 为解决此问题，文中提出一种基于时间戳补偿的串行采集卡性能提升技术，建立 了多通道时间戳补偿算法数学模型，推导出了多通道时间戳补偿公式以及多通道同步采 集值估算公式． 该方法能在不改变采集卡的情况下，通过软件处理算法使各通道数据同步 性能得到提高，获得相当于并行采集卡获得的数据． 实例计算与应用表明，基于时间戳补 偿的串行采集卡性能提升技术对于同步实时采集场合具有实用、有效的特点． 

为研究多跨简支梁桥上不同无砟轨道对应无缝线路的受力特点，基于梁轨相互 作用原理推导了可以考虑非线性阻力的多跨简支梁梁轨相互作用公式，并与有限元法进 行了对比． 分别建立了 32 m 标准跨度简支梁桥上不同无砟轨道模型，分析对比了实测温 度荷载与制挠力耦合作用下各无砟轨道对应的无缝线路受力规律，同时探讨了简支梁跨 数墩顶刚度以及扣件阻力等结构参数的影响． 结果表明:对于32m 标准跨度简支梁，随着 简支梁跨数的增加，钢轨附加应力最大值趋于稳定，且稳定时的最大值均小于规范限值， 对于铺设无砟轨道的简支梁桥，其跨数不受钢轨附加应力限制;对于单元板式及双块式无 砟轨道，当墩顶纵向刚度大于2000kN/cm 时，墩顶刚度的变化对其钢轨附加应力的影响 很小;多跨简支梁桥上无砟轨道不建议采用小阻力扣件． 

针对一种新型煤矿巷道波形钢腹板支架拱结构，首先设计了六榀半圆拱形支架 的局部稳定性能试验，研究不同翼缘宽厚比、腹板高厚比对波形钢腹板工形截面拱结构的 局部稳定性能的影响;然后采用有限元软件 ANSYS 计算分析试验支架的局部屈曲性能， 并与试验结果进行对比;最后进行了支架拱结构弹塑性局部屈曲分析． 结果表明: 翼缘宽 厚比减小，构件的局部稳定承载力提高显著，当翼缘局部失稳后会导致构件整体变形加 大，继而导致构件的整体失稳;腹板高厚比增大，其局部稳定承载力也随之增大，当腹板局 部失稳时，会带动翼缘发生局部失稳，从而导致变形过大，加快构件的整体失稳;支架试验 结果与有限元结果吻合良好，验证了有限元模型的正确性; 适当增大腹板高度及厚度、翼 缘宽度或厚度时均可提高腹板的局部稳定承载力，随着圆心角的增大( 矢跨比增大) ，构 件的翼缘局部稳定承载力逐渐减小，圆心角对腹板局部稳定承载力影响较小． 

在城市建设中，紧邻建筑物桩基进行基坑施工会引起桩基产生附加变形和附加 内力，进而会影响到上部建筑物的安全性与适用性． 关于该问题的理论研究，目前广泛采 用的弹性地基梁法将桩基视为 Winkler 地基或 Pasternak 地基中的 Euler-Bernoulli 梁，未考 虑桩基的剪切效应及基坑开挖扰动引起的地基参数沿桩基竖向的不均匀性． 文中将既有 桩基视为 Vlazov 地基中的 Timoshenko 梁，考虑桩基剪切效应及地基参数沿桩基竖向不均 匀分布的特性，建立了基坑开挖对邻近单桩力学行为影响分析的两阶段解析方法，与既有 研究成果及现场监测数据进行了对比验证，结果表明:该计算方法能够对基坑开挖影响下 邻近单桩的力学响应进行准确有效的分析． 同时，从地基模型的选择和桩基剪切效应的影 响两方面进行了讨论分析，分析表明: Vlazov 地基模型参数确定更具理论依据且该模型更 符合工程实际;随着桩径的增大桩基剪切效应对桩基内力的影响显著． 

为研究梁柱节点焊接残余应力的分布规律，对梁柱节点焊接残余应力进行了数 值模拟，并进行了试验验证． 首先，建立梁柱节点焊接全过程随机热力学模型，分析梁柱节 点的焊接温度场;其次，通过间接热力耦合分析法分析梁柱节点焊接残余应力分布;最后， 通过制作梁柱焊接节点，利用盲孔法测得梁柱节点焊接残余应力，并与模拟结果对比分 析． 分析结果表明:上、下翼缘焊缝由于距离较远以及工艺孔的存在，焊缝之间的相互影响 很小，两者的焊接残余应力基本一致;腹板焊缝之间由于距离很近，焊接时的相互影响较 大，两道焊缝残余应力分布不一致;在梁柱节点焊缝焊趾区域，梁上、下翼缘焊缝残余应力 分布基本一致，等效残余应力呈 V 型分布，横向、纵向、法向焊接残余应力都基本呈 M 型 分布，因腹板两道焊缝焊接时产生相互影响导致梁腹板两道焊缝应力分布差别明显． 

出行者对出行方式的主观评价和出行者异质性对出行选择行为都具有重要影 响． 文中利用潜在类别选择模型研究这些因素对出行选择行为的影响． 通过验证性因素分 析，得到出行者对出行方式的舒适性评价和可靠性评价等潜在心理变量． 将潜在心理变量 带入潜在类别条件 Logit 模型中，研究出行者可以划分的潜在类别数量，并研究不同潜在 类别的出行者在时间价值、拥挤度评价、可靠性评价方面的异同． 研究结果表明，出行者可 以划分为 Class1、 Class2 两类群体，其中 Class1 在出行行为选择时，考虑出行方式的舒适 性和可靠性，时间价值较低;而 Class2 在出行行为选择时，不考虑出行方式的舒适性和可 靠性，时间价值也显著高于 Class1． 文中定量化的研究结果可用于公共交通设施的规划设 计与评价． 

对高速列车由横风环境驶入隧道过程中流场的非定常、可压缩以及湍流等特性， 建立了隧道 －列车 －空气三维 CFD 数值模型，分析了列车驶入隧道时各节车厢的气动荷 载瞬态变化特征及对应的车厢运行姿态变化，并从流场角度揭示了其变化机理，最后探讨 了气动荷载对车厢的冲击效应． 主要结论如下: ( 1) 当列车由横风环境驶入隧道时，各节 车厢的5 项气动荷载均表现出显著的突变特征，相应地各节车厢均会呈现瞬间偏转以及 瞬间“点头”等行为;( 2) 车厢两侧压差在纵向上的巨大差异是导致车厢横向力和倾覆力 矩的突然卸载以及偏航力矩骤增的根本原因; ( 3) 横风是导致气动荷载对车厢冲击强度 显著升高的主要因素;( 4) 头车的安全系数是控制整列车运行安全性的关键

为提升高速公路连续下坡行车安全水平，缓解中国长下坡路段车路协同矛盾，研 究了基于货车制动毂温升的纵坡组合安全设计方法． 选取六轴铰接列车为主导车型，采用 理论分析法构建了制动毂温升模型，通过实车试验验证了模型准确性． 收集了试验路段多 年事故数据，基于对货车事故率与制动毂温升的相关性分析，选取温度达到 200 ℃时下坡 距离、坡底温度和温升速率作为纵坡组合安全性分析指标，对连续下坡纵坡组合设计方法 进行了分析． 结果表明:从制动毂温升层面考虑，连续下坡应从缓坡设置、坡度差控制和坡 长组合三方面进行安全设计与优化，并辅以主、被动防护和交通管控措施; 合理设置缓坡 有利于缓解制动毂温升，但缓坡降温效果有限，坡度无限趋缓既无益于降低制动毂温度， 也增加了路线长度，宜根据临界坡度指标合理控制缓坡取值; 相邻坡段坡度差不宜过大， 尽量以坡差较小的纵坡组合进行展线，宜根据平均纵坡以及最大坡度差回归方程控制坡 差;同时应采用长缓坡和短陡坡的坡长组合形式． 由此可最大限度避免连续下坡的货车制 动毂超过200℃，提升货车下坡安全． 

航班计划松弛时间是为航班地面过站设置的冗余时间，如果预留过多是对资源 的浪费，造成飞机、机组、时间等资源的闲置;但在实际运营中，又是吸收延误的重要手段， 如果预留时间过少，将造成延误传播加剧． 针对过站松弛时间优化问题，本文构建波及延 误树． 动态研究以初始航班延误为根节点触发的延误传播过程，建立航班过站松弛时间重 分配模型，该模型具有确定性和线性易于求解的优点． 通过航空公司的实际运行数据的实 验结果表明，提出的模型能够较好地解决松弛时间优化问题，在基本不改变原始的机队和 机组调度决策的基础上，不增加计划成本而将波及延误时间降低28%．