针对自动驾驶汽车安全性测试验证中海量测试场景以及高风险测试场景的需要，基于国家车辆事故深度调查体系中的641例事故数据，根据交通环境要素和测试车辆基础信息选取了5个场景要素，通过独热编码和聚类分析方法对车辆交通事故数据进行了分析，同时结合聚类得到的典型车辆碰撞危险场景提出并分析了危险事故特征，构建了15个涉及道路路段类型的自动驾驶测试场景，包括6个测试场景涉及普通路段、9个测试场景涉及路口路段。结果表明：中国的交通环境具有独特的特征，测试场景中目标车的53.3%涉及动力两轮车PTW（包括摩托车和电动助力车），40.0%涉及M1类乘用车；提出的危险事故特征能够更好地描述和明确测试场景。研究结果可为自动驾驶汽车的虚拟测试提供具有中国交通环境特征的测试场景，为车辆主动安全产品的开发测试提供依据。

平流层飞艇在升空全过程受到复杂外界环境影响，针对其多物理场耦合的复杂升空问题建立了基于MATLAB和ADAMS联合仿真的新型热力耦合分析方法。该方法利用MATLAB建立了详细的飞艇升空热力耦合数学模型，通过时域离散及牛顿迭代法解耦获得各参数曲线，并基于ADAMS建立动力学环境下的飞艇模型，开发了ADAMS环境下实时读取飞艇变质量数据的CONSUB子程序，通过施加解耦后的力场及调用变质量子程序实现对平流层飞艇变质量升空全过程的可视化仿真控制。文中利用上述方法对某型号平流层飞艇进行热力耦合分析，获取其升空过程中的运动轨迹及姿态、气囊气体温度等规律。结果表明，气囊内外压差的设计最小值对飞艇速度的实时控制不显著，同时囊内气体在平流层阶段出现温度回升现象。分析表明该方法能高效、准确地模拟平流层飞艇在复杂多物理场耦合下的变质量升空全过程并获取各项热力参数，对飞艇升空过程参数控制及优化设计具有重要的参考价值。

为适应交通量波动较大的交叉口运行特性，提出一种基于可变相位的公交优先信号控制方法，即交叉口信号的相序与相位组合可以实时动态调整。在车联网环境下信息双向和实时传输的基础上，根据公交车进入通信范围时的时间、速度以及交叉口排队状态的不同，建立了不同情况下公交车到达时间预测模型；然后根据公交车到达时间为不同候选方案分配绿灯时间，并以乘客通过率最大为目标，选取最优方案作为下一绿灯相位；最后利用VISSIM仿真平台的COM接口与Python编程软件搭建了车联网仿真平台，并以长春市光谷大街与飞跃路交叉口为例实现了该方法的应用。实验结果表明，在道路饱和度为0.8、0.9、1.0时，文中所提方法能有效减少交叉口人均延误；当道路饱和度为0.9、公交车比例为2%、4%、6%时，该方法可减少公交车延误达40%以上。因此，文中所提方法更适用于公交车比例较低的未饱和交叉口。

针对我国城乡公交发展面临诸如发车间隔过长、上座率低、盈利难,以及农村快递配送成本高、配送时效性差等问题,提出了考虑小件快运的城乡公交运营调度问题。首先，基于对农村小件快运需求与城乡公交供给的分析，提出了“城乡公交+小件快运”的运营模式,并深入分析了此模式的影响因素；其次,运用博弈论与多目标规划理论，综合考虑城乡公交公司、乘客及小件快递企业三方的利益,构建了以城乡公交公司收益最大、乘客出行时间最短的城乡公交运营新模式的双目标调度优化模型,并设计了遗传模拟退火算法进行求解；最后,以陕西省渭南市华州区为例进行求解验证。优化和实际运营结果对比分析表明,新模式下所构建的调度优化模型具有很好的优化效果,从而验证了新模式的可行性以及模型的有效性。

为解决静态近似模型所需样本量大、优化效率低的问题，基于粒子群算法（PSO）的最小二乘支持向量回归（LSSVR）自适应近似模型构建优化算法，并通过构建全局和局部自适应近似模型以减小优化算法陷入局部最优解的可能，加速收敛过程。文中将Branin函数作为测试函数，证明构建的自适应PSO-LSSVR近似模型用于单目标优化问题的有效性；将自适应PSO-LSSVR近似模型用于GTS模型低风阻尾板的快速优化上，以上尾板倾角、下尾板倾角、侧尾板倾角和尾板长度为设计变量，仅通过31组数据集样本便收敛至最优解，且近似模型预测气动阻力系数误差仅为0.18%。相比初始尾板，优化后的尾板使得GTS模型气动阻力下降9.38%，证明了自适应PSO-LSSVR近似模型优化算法对小样本快速寻优问题具有较好的可行性。

准确而实时地获取车速信息是汽车实现高精度定位与导航、高级巡航控制和编队巡航控制等功能的必要前提，文中提出一种基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计方法。首先，基于UniTire轮胎模型建立包含汽车纵向、侧向和横摆动态的车速估计名义模型，并利用自适应遗传算法的全局搜索优势和拟牛顿法的局部搜索优势辨识出UniTire轮胎模型的特征参数的全局最优解；随后，以车速估计名义模型的过程噪声和观测噪声为调度变量，利用强跟踪中心差分卡尔曼滤波器设计一簇车速估计器，并采用交互式多模型算法对基于强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速估计器簇的输出结果进行平滑融合；最后，利用整车级硬件在环仿真平台对所提出的基于交互式强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速估计算法的可行性和有效性进行验证。结果表明：相对于基于强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速信息估计算法，本文提出的车速信息估计算法对系统噪声统计特性具有更好的自适应能力，并且具有更高的估计精度。

在高速铁路长大隧道中，列车车厢内部着火后，车窗玻璃可能被击碎或受热变形，并破裂脱落形成新的通风口，产生由该通风口向隧道内蔓延的开口火溢流，从而扩大火灾规模，造成更大灾害。文中对该类开口火溢流的卷吸行为及燃烧特性进行了研究，揭示了车厢内部烟气温度的纵向衰减规律；利用能量平衡方程及自然对流换热和辐射换热公式，提出了车厢内、外火灾热释放速率的计算方法；建立了开口火溢流角度与火源功率及特征长度之间的耦合关系式；得到了隧道壁面处最大无量纲温度与无量纲溢出火源功率之间的关系模型。结果表明，车厢内、外的热释放速率随火源总释放速率的增加均呈抛物线规律增加，当总的火源热释放速率为17.85MW时，车厢内、外的热释放速率相等；火源热释放速率在1~15MW范围内时，车厢内释放速率均大于溢出车厢外的释放速率；火源热释放速率在20~30MW范围内时，车厢内释放速率均小于溢出车厢外的释放速率；随着火源释放速率的增加，溢出的热烟气增多，隧道壁面处的温度升高，且在3m左右的高度达到最大值；热释放速度大于20MW时，直接有火焰溢出。

在超高层建筑结构抗风研究中，风场的准确模拟是重要的前提条件。文中综合利用WRF（中尺度天气预报）模式可以模拟高空大气环流、小尺度CFD模拟具备高时空分辨率的特点，选取深圳气象塔周边地带作为一典型丘陵地貌风场研究区域，基于四维数据同化（FDDA）技术的WRF模式，以及平衡态大气边界层CFD模拟，进行这一复杂地形局部风场的多尺度耦合仿真分析。风场仿真结果验证了WRF模拟中AN（分析松弛法）与SAN（近地面分析松弛法）同化方案的适用性，相对而言，AN方案模拟精度更高；相较单一的中尺度WRF模拟，WRF-CFD多尺度耦合模式结果与气象实测数据更吻合，表明多尺度耦合模拟中，由于中尺度WRF模式可为小尺度的CFD模型提供更准确的入口边界条件，并通过网格嵌套实现边界层内的降尺度精细化模拟，从而可以提升风场本身的模拟精度。基于WRF-CFD边界层风场的多尺度耦合模拟将是提高高层建筑结构风效应模拟分析精度的有效途径。

提出了基于单位脉冲解析响应的显式时域法，将其应用于模拟与我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中规定的反应谱吻合的人造地震波和建筑结构的抗震随机模拟分析。首先推导了单自由度和多自由度动力系统基于单位脉冲解析响应的显式时域表达式；然后将单自由度系统的显式时域表达式应用于求解地震动的随机动力方程，利用其能快速求解动力响应的特点，通过迭代，可以高效模拟指定强度的人造地震波和与规范反应谱吻合的人造地震波；接着将模拟得到的地震波和多自由度动力系统的显式时域表达式应用于结构抗震随机模拟分析；最后通过算例进行了验证。基于现有的地震动模型和单位脉冲的显式时域表达可以高效模拟与规范反应谱吻合的地震波；基于单位脉冲的显式时域法结合振型叠加法，在结构抗震随机模拟分析中具有足够的精度和较高的效率，可用于建筑结构抗震时程分析。

承插式连接中桥墩采用预制墩，待桥墩插入承台预留孔洞后，在桥墩插入端外围灌入高强速凝灌浆料以密实预留孔洞，连接的结构可靠性主要取决于后期灌注的灌浆料和承插深度。文中对承插试件和现浇试件进行拟静力试验和ANSYS数值模拟，研究灌浆料的粘结性能、弹性模量和填充厚度对承插试件整体力学性能的影响。结果表明：在承插深度足够的情况下，灌浆料粘结良好时,承插试件具有和现浇试件基本一致的水平抗推刚度、极限承载力；灌浆料粘结失效后，桥墩和承台之间产生新的传力路径，仍然具有良好的水平抗推刚度和水平承载力，但承台底板的配筋需做强化以提高承台的受力性能；灌浆料的弹性模量和厚度基本不影响试件的极限承载力；试件的水平抗推刚度不受灌浆料的厚度影响，但随着灌浆料弹性模量的增加而增加。

为了分析脱层界面的接触对含脱层复合材料层合板的影响，采用考虑了脱层界面接触效应的四分区精确模型，对含单一贯穿脱层层合板的自由振动进行研究，通过对精确模型的结果进行分析，采用基于刚度等效的等代化模型，将脱层区等效成一个尺寸相同、铺设方式相同，但刚度折减的无脱层完善子板。然后进行算例分析，对等代化模型、精确模型和有限元模型给出的固有频率进行比较，证明了等代化模型的正确性。在此基础上，运用等代化理论和有限元模型对含多个贯穿宽度方向脱层的复合材料层合板的自由振动问题进行研究，通过参数分析发现：对于含有多个水平脱层的层合板，脱层总长度越大，层合板的固有频率越小；对于含有多个竖直向脱层复合材料层合板，脱层沿厚度均匀分布层合板的固有频率最小；一般来说，脱层数目越多，层合板的固有频率越小，但层合板的固有频率同时受脱层间相对深度的影响。研究结果表明,基于等代化理论给出的多脱层层合板的固有频率与ABAQUS有限元解非常吻合，证明了等代化理论的合理性，可为工程领域正确评估含损伤层合结构的剩余承载能力提供技术参考。

针对智能制造系统中同一时间段内多机器人执行多任务时,任务分配调度难以稳定控制及优化的问题,提出一种应用于多机器人任务分配调度的克隆选择算法。首先分析多机器人基于多任务的初始条件,以按生产过程完成任务为约束条件,以系统持续时间、单机器人最大消耗及多机器人总消耗为目标函数,构建多机器人任务分配调度优化的数学模型,使用克隆选择算法进行迭代求解,引入亲和度函数以动态改变克隆、变异、选择参数,从而提高计算效率;最后通过甘特图进行分析并验证此调度方法。结果表明此方法稳定可行;实验证明在多任务条件下,克隆选择算法收敛速度快、计算精度高,具有同时优化多项指标的优点。

前置级不对称现象是导致射流管伺服阀零偏的主要因素。考虑两接收孔大小不相等、射流管与接收器不对中、接收器接收孔中心不对称等几何结构因素,建立了射流管伺服阀前置级的数学模型；针对接收器接收孔中心不对称的工况,建立了基于定积分的修正模型;考虑前置级接收面积的不对称度,提出了压力特性以及射流管伺服阀零偏值的定量分析方法。分析结果表明:前置级加工、装配和环境因素作用将造成几何结构的不对称现象,并直接造成伺服阀的零偏；射流管与接收器的初始装配误差和接收孔半径初始误差将严重导致伺服阀产生零偏；当右接收孔尺寸小于左接收孔、射流管存在向右偏移误差、右接收孔轴线与垂直方向夹角小于左接收孔与垂直方向夹角时,伺服阀产生正向零偏。文中还通过试验验证了理论的正确性，在伺服阀的加工和装配过程中应尽可能保证或创造条件做到前置级结构的对称。

针对存在参数不确定性和外界随机扰动的欠驱动桥门式起重机防摇摆跟踪控制问题，提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的直接鲁棒自适应控制器。首先利用第二类拉格朗日方程建立双摆桥门式起重机系统动力学微分方程，并针对无扰动工况设计理想控制器；随后引入RBF神经网络拟合理想控制输出，在考虑扰动项影响的情况下设计神经网络权值更新律，并证明系统的Lyapunov稳定性；最后进行仿真验证。文中所提控制器仅需要小车实时位置与速度信息作为控制输入，无需系统参数信息，控制精度取决于RBF神经网络的拟合精度。仿真结果表明，文中提出的控制器具有良好的轨迹跟踪性能与防摆效果，且鲁棒性较强。

针对孔径测量检测效率低、检测精度受环境影响较大的问题，提出了一种基于二次曲线不变量测量孔径的模型，通过在孔表面的椭圆几何拟合获得被测孔的二次曲线不变量测量孔径。首先，建立世界坐标系并通过标定确定世界坐标系与摄像机坐标系之间的变换关系，采用改进的candy算法提取出孔边缘的亚像素坐标，并利用坐标变换关系将孔边缘的亚像素坐标投影到孔表面上；然后在孔表面上对孔边缘曲线进行椭圆几何拟合获得二次曲线不变量；最后在试验台上，利用二次曲线不变量视觉测量孔径，并与利用内径千分尺测量孔径的结果进行对比，检验了利用二次曲线不变量测量孔径模型的准确性。

为实现转向架试验台载荷测量功能，提升转向架参数测定精度，设计了多测力传感器并联的三维测力装置，对其测量原理进行理论分析并搭建了惠斯通电桥测量电路。三维测力装置属于切应力传感器，分析表明其测量电路输出电压与载荷有确定的线性关系；进行了三维测力装置单轴加载的静态标定试验，分析了单轴加载的输出特性及其载荷测量的维间耦合效应，发现单轴加载时，加载轴所对应测量电路有线性度良好的电压输出，但非加载轴测量电路同时有较小的电压输出。文中还提出了评价维间耦合效应的耦合度以及基于最小二乘法和BP神经网络的数值解耦方法，并通过试验验证了两种解耦方法的有效性；同时采用正交实验法进行三维测力装置多轴加载试验，单轴测量误差和整体测量误差均没有超过1.5%，测量精度满足测试需求。