基于BPNN的电液伺服扭振试验机PID控制算法研究

弹性轴类零件液压伺服扭转振动试验概在实验过程中，由于系统非线性及负载变化或干扰因素的影响，其控制系统参数及数学模型易发生改变，导致控制效果变差。针对该试验机的控制系统，提出了基于BP神经网络（BPNN）的PID自适应控制算法。利用MATLAB／Simulink工具箱对该算法进行仿真实验。结果表明：结合了神经网络特点的智能PID控制器具有响应快、精度高、鲁棒性好和抗干扰能力强等优点，改善了控制系统的动态性能。     

掘进机新型液压油箱的设计与应用

液压油液的温升与污染是制约液压系统可靠性与液压元件寿命的关键。为了减小因油箱的设计缺陷而引起的油液污染速度快，温升高的问题，对EBZ230掘进机泵站闭式油箱进行改进设计。通过样机的应用与实验证明了这种新型的油箱系统能更有效地降低油液的污染速度与等级、更平稳更快速地冷却油液，对提高整机液压系统可靠性与稳定性有非常积极的意义。该油箱结构亦可应用于有着相似要求的液压设备中，具有较高的推广价值。     

压力传感器的硅玻静电键合

针对MEMS压力传感器封装关键技术，从结构仿真和工艺参数等方面研究了一款压力传感器的硅玻静电键合问题，旨在减小封接对压力传感器芯片输出性能的影响。设计并制作键合装置，进而完成实验，最终优化键合温度，电压等参数值，验证最佳温度350~C，理想电压范围500～900V。     

高温超导电力应用的低温冷却系统及制冷机

在过去的十多年中，高温超导（HTS）在电力应用的诸多方面，如电力传输电缆、故障限流器、变压器、船舶推进马达、发电机和电感贮能，取得了很大的进展．低温冷却系统是超导电力设备的重要组成部分，对HTS电力应用的成败及产业化发展起重大影响．低温冷却系统的稳定性、成本很大程度上是由制冷机的性能、价格决定的．介绍各种HTS电力应用低温冷却系统的热负荷水平、冷却方式、致冷介质．从制冷量、维护周期、价格、可靠性方面选择了几种适用于HTS电力设备的商用制冷机产品，介绍其工作原理、性能参数、适用场合．未来HTS电力应用对制冷机的要求主要集中在可靠性、效率、价格3方面：可靠性要提高到99．8％，制冷机相对卡诺效率提高30％以上，制冷机在80K温度下制冷成本降低到25美元倒以下．此外，对恒温器、低温管道、流体循环泵也作了简要介绍．     

基于GSFLA的电力系统谐波估计算法

针对非线性动态负载引起的谐波难于检测的问题，提出了一种新的谐波估计算法。该算法借助蛙跳算法（SFLA）的全局搜索性对未知参数进行优化估计；引入高斯分布估计算法（GEDA）的思想，对蛙群中适应度好的蛙进行分布估计再生，提高收敛速度；结合进化代数改进蛙跳规则以改善局部搜索性能。实验仿真数据显示，与PSO算法相比，振幅平均估计精度提高了5．3％，相角平均估计精度提高了4．7°。研究表明，该算法（GSFLA）用于电力系统的谐波估计有更快的收敛速度和估计精度。     

定向凝固多晶硅中细晶产生的原因分析

铸锭多晶硅是目前最主要的光伏材料，其结晶组织的形貌对太阳能电池的转换效率有着显著的影响．粗大均一的晶粒有利于得到高质量的硅片，从而提高电池转化效率．而在多晶硅锭的中心区域经常发现晶粒尺寸小于1mm2的细晶，其电学性能较差，影响该部分硅片的质量．本文设计了两种不同结构的热场，利用计算机仿真技术和实验测量，结合组分过冷理论，对细晶形成机理和影响因素进行了探讨．研究表明，提高结晶界面前沿熔体的温度梯度与结晶速度的比值G／V、增强界面前沿熔体的对流强度，并维持较为平坦的结晶界面，有利于避免细晶的产生．     

一种新型消力池布置形式——多股水平淹没射流

在对消能机理较深认识基础上提出了一种既有高消能率，又能明显减小消力池底板冲击压力及临底流速的新型消力池布置形式，它明显不同于底流消能．这种新的布置形式有较高消能率的原因是人为制造了更多的剪切消能区；能明显减小消力池底板冲击压力及临底流速的原因是在合理的体形下，能保证入池水流以近似水平的方向，以射流的形式在消力池内运动，避免了高速水流直接冲刷消力池底板．通过大量的模型试验研究后发现，水平方向窄而垂直方向厚的入射水流适应水位变化的稳定性较好，能始终保持水平淹没射流状态，宽而扁的水舌适应水位变化的稳定性较差，容易随下游水位的升高或降低而潜底或上漂．采用数值模拟的方法对这种新型消力池的水力特性进行了较为深入的研究，消力池水面线、临底流速以及底板压力等的计算结果与试验结果符合较好，结合模型试验及数值模拟，对这种消力池的流态进行了较为详细的分析研究，得到了不同情况下比较详细的流场特性，与实验现象极为吻合．     

一类具有不确定控制系数和依赖于不可测状态增长非线性系统的全局输出反馈镇定

研究了一类具有不确定性控制系数和依赖于不可测状态增长非线性系统的全局输出反馈镇定问题．主要由于不确定控制系数，该问题一直没有解决，其主要困难是源于惯用高增益观测器的无效性．文中通过引入适当的状态变换和全新的、基于高增益K-滤波器状态观测器，成功地给出了该类系统的输出反馈控制器的反推设计方法，并且证明了闭环系统的渐近稳定性可由控制参数的适当选取来保证．     

宇宙射线电离强度对清水空化压力特性的决定性影响

实验结果证明，处于不同海拔高度地点的清水的初生空化压力与临界空化压力值均随海拔高度的增大而增大；低大气层宇宙射线电离强度是影响清水空化特性的决定性因素．这是一项重要的科学发现．作者给出了清水随其所在地点海拔高度变化的空化压力特性．此外，还从理论上证明了经宇宙射线辐射的水中气核可以长期存在水中而不会逸出．     

倾斜角度和动载对管内流动影响

本文实验研究了动载作用下不同倾斜角度的管内单相流、气液混合两相流以及沸腾汽液两相流的压力变化特性。通过对实验数据的处理与分析，考察了动载和倾斜角度对实验管段进出口压力的影响，获得了试验管内流体的压力变化特性。     

新型太阳能吸收式制冷系统涡旋发生器的实验研究

提出了一种用于单效太阳能吸收式制冷系统的新型双室涡旋发生器．通过降低发生器中的发生压力，有效利用太阳能等低温位热源来驱动吸收式制冷系统，提高单效吸收式制冷系统的制冷效率．双室涡旋发生器由低压发生室和高压发生室2部分组成．流体通过低压发生室的切向喷嘴进入到发生器中产生旋转运动，降低发生器中部的压力．实验研究了不同溶液入口温度和流量下双室涡旋发生器的性能．实验结果表明：发生器中部低压的形成，有效地降低了LiBr溶液的发生温度，有利于制冷剂的蒸发．当溶液入口温度达到90℃时，采用双室涡旋发生器的吸收式制冷系统其COP值达到0．83，比传统吸收式制冷系统提高22％．     

基于压缩感知的多角度合成孔径雷达成像

多角度合成孔径雷达（syntheticapertureradar，SAR）成像是实现多SAR信息融合的重要方式．对提高成像分辨率．重构目标轮廓进而提高雷达目标检测或分类性能具有基础性价值．由于各传感器发射信号和测量位置的多样性，实现多角度SAR成像具有挑战性．如何在噪声干扰情况下快速实现多角度SAR成像是一个新问题．本文建立了基于压缩感知的多角度SAR测量模型．通过对测量矩阵的分析，证明多角度SAR测量角度范围、发射信号载频和空间采样位置是影响成像性能的关键因素，研究了目标空间离散间隔对成像质量和分辨率的影响．以上述分析为基础，本文对多角度SAR发射信号载频和测量位置进行设计，构建满足约束等距性的测量矩阵．针对测量矩阵阶次较高的问题，文章提出用分段正交匹配追踪（stagewiseorthogonalmatchingpursuit，STOMP）进行模型求解，在测量矩阵欠定严重的情况下，该算法可以迅速求得模型最优稀疏解．在实验环节．通过分析多角度SAR参数对成像性能的影响，进一步验证了本文结论．实验验证了模型和相应求解算法的有效性和鲁棒性．     

滑模输出反馈控制在二元机翼颤振主动抑制中的应用

本文以经典的二元机翼为对象,研究滑模控制（SMC）用于颤振主动抑制（AFS）的效果,讨论其控制系统的离散化和控制输入限幅等问题.该翼段模型具有一个后缘控制面,用于颤振控制.基于准定常气动力理论建立了系统二自由度（俯仰和沉浮）气动弹性运动方程.控制系统由滑模输出反馈控制方法设计,抑制俯仰-沉浮耦合颤振.研究过程中对系统进行了离散化处理,控制舵偏考虑了限幅约束.采用经典的龙格-库塔（RK）法对方程进行数值求解.仿真结果表明,带有滑模控制系统的闭环系统可以在高于颤振边界速度状态稳定.但是,简单离散化的控制系统遇到控制舵偏限幅时,闭环系统则失去稳定性.随后,基于理论分析,本文提出并设计了一个控制补偿环节,可以使该系统仍具有稳定性.此外,文中还讨论了系统的参数摄动和时间延迟效应.     

超塑性自由胀形精确加载实验测量装置

超塑性合金的结构敏感性很强，板材超塑性充模胀形的变形规律，不仅与应力状态有关，而且与加载路径有密切关系．超塑性自由胀形边界固定不受摩擦影响，因此，研究超塑性自由胀形的变形规律及其实验装置，是超塑性充模胀形成形的重要基础．采用纯净高压氩气源并用炉外加热系统加热后作为高温高压胀形加载介质，提高了热效率和试件加热的均匀性；采用光电转换非接触测量装置，避免了接触式顶杆对自由胀形件极点处附加应力和温度不均匀的影响；以筒形压边绝热炉内试件的温度和压力为依据，反馈调控温度和压力，提高了试件温度和压力的测控精度；在加载气路中通过准确测控步进电机转角实现调压，并控制电磁阀加载，显著增加了调控气压的响应特性．同时介绍了恒压加载、压力跃变加载以及附加背压的对向差压加载等几种自由胀形典型加载路径的实现步骤和方法，提供了测量超塑性自由胀形应变速率敏感性指数m值和探索提高超塑性自由胀形变形速度的新途径．     

钠离子电池用电解质材料的研究进展

钠离子电池因钠源丰富、成本较低而受到科研工作者的广泛关注.钠离子电池主要由正极、负极、电解质、电流收集器等部分组成.相对于电极材料的研究,电解质材料的研究相对较少.但作为电池的组成部分,电解质却起着平衡及传输电荷的重要作用,其各组分的前线轨道(frontier molecular orbitals)能量不仅决定了电池的电化学平台,也影响着电池的热稳定性,而且,其稳定性及离子电导率是决定电池性能的关键参数.本文从优秀电解质应具备的特点入手,综述了常见液态电解质及固态电解质材料的结构特点、性质及主要改进方法.     

基于遗传算法优化的EPS路感混合H2/H∞控制

针对电动助力转向（EPS）系统统存在系统模型、干扰等不确定性，以及对系统动态特性的要求，提出基于遗传算法的EPS系统混合H2/H∞控制器．在EPS系统及整车二自由度数学模型基础上，以转向路感、系统鲁棒性和转向稳定性为控制目标，构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵，并运用H2/H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响，并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化，提出基于遗传算法的EPS系统混合H2/H∞控制方法.EPS系统路感仿真结果表明，基于遗传算法的EPS系统混合H2/H∞控制器，综合了H2/H∞控制和H2/H∞控制的优点，具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性，可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声，使驾驶员获得满意的路感．     

块碎石层几何参数对其自然对流降温效应影响的数值研究

块碎石层作为一种高渗透率的多孔介质，经常应用于寒区道路的护坡工程中，用于保护其下部多年冻土，提高道路的稳定性．本文为提高和优化寒区道路工程中块碎石护坡的降温能力，基于多孔介质中流体热对流理论，根据野外块碎石护坡的实际几何尺寸及热边界条件等因素，采用稳态模型对厚度为1．0m，底顶温差为10℃，不同倾斜角度、不同长厚比等几何条件的块碎石层中对流模式及降温效果进行了数值研究．结果表明：在本计算条件下，无论在何种倾斜角度及长厚比条件下，由于块碎石层内部空气自然对流的存在均可提高其等效导热系数，使其具有热半导体特性，但内部的对流模式会随着倾斜角度的变化而发生改变，对流环数随着其倾斜角度的增大而减少，当对流环由多个转变为单个时，对应的Nu数最小，降温效果最差，此时对应的倾斜角度为块碎石层最差降温倾斜角度．并且，该最差降温倾斜角度随着其长厚比的增大而增大，最终大致趋近于32°，与野外一般块碎石护坡的倾斜角度33．7°十分接近．因此，当野外块碎石护坡路基高度较大，即块碎石护坡长厚比过大时，应采取必要措施来提高块碎石护坡的降温能力，本文在这方面也进行了必要的研究和讨论，以期为寒区块碎石护坡路基的设计与维护提供一些科学参考．     

基于Simulink的装载机行驶平顺性研究

装载机在我国社会主义现代化建设的进程中扮演着越来越重要的角色，其性能的好坏直接影响到工程建设的速度和效率。装载机作业环境比较恶劣，由于工作装置特殊的机械结构，当受到不平路面激励时，工作装置对车架产生猛烈冲击，引发整车的剧烈振动，严重时整车会产生前、后俯仰运动，影响工程车辆的作业效率。本文的研究是针对装载机工作装置的影响下而产生的振动，对整机的振动进行仿真，为提高工程车辆行驶平顺性和操作稳定性提供一定的参考依据。     

蛇形机器人步态转换CPG控制器

蛇具有细长无肢的身体、独特的半球型关节，使其可在神经系统控制下完成与环境相适应的多种节律运动．基于对该节律运动机制的分析，给出蛇运动神经系统的主要功能特性．首次应用双向循环抑制CPG模拟蛇节律运动发生机制，控制蛇形机器人组合关节，实现3种典型运动．通过单向激励串联该类CPG构成神经网络，给出该神经网络产生振荡输出的必要条件．用不同高级控制神经元命令激活下的输出，实现蛇形机器人典型运动模式的自动转换．通过动力学仿真和实验验证该CPG控制器产生不同节律运动模式的有效性．为蛇节律运动模式发生机制建模提供新方法．     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定，但一般首先假设其中的优化问题初始可行，而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统，提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器，设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器，以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定；对整个切换系统，基于状态估计，设计在各组件间平稳切换的切换律，以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真，验证了本文所提控制器的有效性．