摘要:航空发动机轴承部件磨损是导致发动机失效，引起飞机重大事故的主要因素之一。论文分析了航空发动机突发性剧烈磨损的疲劳磨损失效机理，陈述了磨粒尺寸和数量表征磨损程度的关系，系统介绍了航空发动机滑油磨粒在线监测技术，讨论了各技术方法的原理、技术特点、典型参数、典型应用、最新研究成果及技术适应性。滑油磨粒在线监测能有效发现航空发动机突发性剧烈磨损，及时预警失效，避免出现重大事故，具有重要的理论意义和重大工程应用价值。

摘要:现有基于机器视觉的太阳能电池片表面缺陷检测算法均是采用各种类型的数学模型来进行算法设计，为进一步提高检测准确率，从人眼仿生学角度出发，首次将人眼的视觉注意机制引入到太阳能电池片表面缺陷检测中，提出了一种基于视觉显著性的太阳能电池片表面缺陷检测算法。首先，对输入的太阳能电池片表面图像进行预处理，去除对检测有影响的噪声和栅线；其次，提出一种基于自学习特征的视觉显著性检测算法来大致定位缺陷区域；随后，提出一种视觉显著性和超像素分割相结合的算法来进一步精确定位缺陷区域；最后，通过形态学后处理得到最终检测结果。在包含多种缺陷类型的测试图像库上的主观和客观实验评估表明，该算法具有较高的检测准确率。

摘要:提出采用感性耦合技术实现非接触式电缆故障在线诊断的方法，解决现有非接触式诊断中容性耦合信号衰减量大、诊断效果不佳问题。相比于接触式诊断，非接触式诊断避免了诊断装置与待测电缆的电气连接问题，更安全更方便。首先基于感性耦合主要影响因素(互感、宽带信号耦合能力)，理论分析理想条件下感性耦合与接触式直接注入式诊断效果一致时，耦合器的材质及参数特性，对感性耦合器进行了分析设计；进而分析和仿真验证即便在耦合器实际寄生参数影响下，其衰减程度依旧小于容性耦合，最后通过实验验证感性非接触式故障诊断检测率可达93%以上、定位误差在0.42 m以内，该方法具有高的实际推广应用价值。

摘要:超声全聚焦成像算法是一种基于全矩阵数据的成像技术，具有成像精度高、缺陷表征能力强的优点，但也存在数据量大、计算时间长、近表面区域噪声较大的缺点，目前主要应用于后处理成像。针对以上问题，建立了基于阵元指向性函数的成像校正模型；结合并行计算设备，提出了基于三角矩阵数据采集和索引技术的成像加速算法。使用16阵元相控阵探头对带有人工通孔的铝制试块进行检测试验，结果表明，使用加速算法可以将每帧图像成像时间缩短至135 ms以内，满足实时成像的要求；添加校正模型后，对于图像近表面区域噪声抑制效果明显，降低了伪缺陷出现的可能性，提高了图像信噪比。

摘要:以长距离油管的漏磁检测系统为研究对象，研究了漏磁检测数据的在线压缩算法。针对嵌入式在线工作环境下，传统的数据压缩方法难以应用的问题，引入压缩感知(CS）理论，提出了漏磁检测数据在线CS压缩方法。确定了小波基作为漏磁信号的最佳稀疏表示基，并推导了小波稀疏基矩阵的数学表达公式；提出Welch界和PRP共轭梯度算法的测量矩阵优化算法；提出了漏磁检测数据的重要数据段筛选方法，极大地减少了数据存储量。仿真试验证明了所提出在线压缩算法极大地减少了在线环境压缩编码的运算复杂度，具有简单迅速、压缩比高、重构精度高等优点，符合漏磁检测数据在线压缩的实际要求。

摘要:氢钟、铯钟等原子钟钛泵维持贮存泡、铯束管超高真空度，需要3 000、3 500 V高压电源供电，并检测高压电源供电电流以判断工作状态。采用Buck电流馈电推挽拓扑结合CockcroftWalton倍压整流电路，研制了钛泵高压电源。给出了3种Buck电流馈电电路的缓冲电路、基于D触发器的两路50%占空比的交错驱动电路和输出小电流检测电路；高压电源采用了真空灌封工艺、单面表贴化PCB设计和高压舱、低压舱两舱结构设计；此设计降低了整流管的应力，实现了0.5%的负载调整率、20～50 V宽输入电压范围、0～18 μA电流检测，并通过了低气压放电试验，满足了原子钟钛泵的要求。

摘要:数字化医疗技术是口腔正畸领域发展的必然趋势，临床上开始使用正畸弓丝弯制机器人技术辅助弯制正畸弓丝，而正畸弓丝的数字化表达是机器人弯制的前提。由于人类牙齿排列的个性化，弓丝形状设计的复杂性，难以实现精确地个性化正畸弓丝曲线数字化表达。提出一种个性化正畸弓丝曲线交互调整的设计方法，根据托槽上的基准点坐标，定义了正畸弓丝曲线的托槽直线段和过渡曲线段，过渡曲线段由3阶Bezier曲线数学模型构建。参考手工弯制正畸弓丝的过程，基于离散和组合的方式建立了正畸弓丝特殊功能曲的参数化数学模型及数学模型库。通过对托槽直线段的位置调整、过渡曲线段的形状改变、选择插入特殊功能曲的位置和类型的方式，进行了个性化正畸弓丝曲线交互调整方法的研究。基于Labview软件平台设计了交互调整的软件，并进行调整实验，其结果证明个性化正畸弓丝曲线交互调整的方法具有可行性和有效性。

摘要:肌肉疲劳是一种复杂的生理现象。针对利用表面肌电信号实时评估肌肉疲劳，要求疲劳指标兼具快速、可靠、抗噪的问题，提出基于边际谱熵的肌肉疲劳实时评估方法。首先，利用不同数据长度的确定性周期信号和高斯白噪声分析了边际谱熵快速性与数据长度稳健性。其次，利用10名受试者握力持续静态收缩状态下从100%MVC下降到50%MVC时桡侧腕长伸肌的肌肉疲劳信号，分析了边际谱熵评估肌肉疲劳的可靠性与应用于不同个体的稳定性。最后，在某一受试者肌肉疲劳信号中加入高斯白噪声和心电噪声考察了边际谱熵的抗噪性。实验结果表明：边际谱熵与近似熵和中值频率相比计算快速，数据长度稳健性更优；线性拟合优度较佳（0.46±0.14），能可靠地评估肌肉疲劳；斜率变异系数较低(30.30%)，对不同个体稳定性高；加入高斯白噪声和心电噪声后边际谱熵拟合优度变化率较低(分别为34.39%和3.78%)，具有良好的抗噪性。因此边际谱熵兼具快速、能可靠评估肌肉疲劳以及抗噪等优点，为实时评估肌肉疲劳提供了一种新方法。

摘要:针对传统多普勒估计和补偿算法在基于无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle, UUV)的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)水声移动通信中难以准确跟踪时变多普勒因子并对其进行快速实时补偿的缺陷,提出了一种基于时频联合搜索的新的多普勒跟踪与快速补偿算法。利用梳状导频结合频域变采样技术搜索OFDM符号在不同多普勒因子下的信道频域响应,借助匹配追踪技术对信道估计结果进行稀疏度评估,选择稀疏度最佳的信道响应对应的多普勒估计对信号进行快速补偿。经蒙特卡洛仿真及海试试验证明,该方法能够有效实现对基于UUV平台的时变多普勒实时追踪和快速补偿,保证稳健的OFDM水声移动通信。

摘要:通过融合灰色模型GM(1，1)、Bootstrap方法以及不确定度评定理论，建立了气压动态测量结果的灰自助评估模型GBM(1，1)，并选取估计真值、估计区间和平均不确定度等参数描述其估计结果。实验结果表明，GBM(1，1)模型融合了灰色模型GM(1，1)和Bootstrap方法的优势，可以准确模拟动态测量数据的概率分布，并跟踪动态测量过程中被测量的变化趋势，其估计误差最大值和平均值均小于原始数据的测量误差最大值和平均值。区间估计的可靠度高于96%，估计区间能够较完整地包络被测量的动态波动范围，由此证明GBM(1，1)模型能够提高气压测量精度，并可对动态测量结果的不确定度做出准确评估。

摘要:空间孔位姿重建广泛存在于工业和建筑领域。针对空间孔位姿重建提出一种准线母线法，其原理为根据孔横断面上的边缘点拟合孔准线，分别过孔柱面其他少量任意点，以假定轴线的方向为方向作孔柱面母线，采用LM(LevenbergMarquard)法优化各条母线与孔横断面的交点到孔准线距离代数和最小得到孔轴线方向，孔准线中心可作为孔位置。实验表明，该方法需要数据量少、过程简单、精度高，也适用于轴位姿及其他柱面位姿重建。

摘要:针对带并联电抗器的电力线路瞬时性单相接地故障,为确保自适应重合闸成功并最大限度缩短非全相运行时间,提出了一种基于单频信号全相位快速傅里叶变换（apFFT)相位谱平坦特性的熄弧时刻捕捉算法。对故障相端电压信号进行全相位FFT计算,分析二次电弧熄弧前后故障相端电压信号的全相位FFT频谱特征,在二次电弧熄弧前,由于过渡电阻的高度非线性,故障相端电压中有剧烈变化的高频信号,其全相位FFT相位谱不具平坦性;二次电弧熄灭后,过渡电阻消失进入恢复电压阶段,高频信号平稳变化,其全相位FFT相位谱较平坦。通过分析高次谐波相位谱平坦特性的变化,可准确捕捉二次电弧熄弧时刻。ATPEMTP仿真结果表明,该方法计算简单,受故障位置、过渡电阻、功角等因素影响小。实际故障录波数据的分析结果验证了所提方法的有效性。

摘要:空间相干光通信系统的信噪比受激光器线宽的影响很大。对比分析了两光束到达平衡探测器光敏面的时间差τd和探测器特性参数不同时，激光器线宽对外差探测输出信噪比的影响。理论分析和实验结果表明，激光器线宽展宽引起差频信号带宽增大与τd无关。当差频信号带宽增大2.673倍时，输出信噪比减小0.369 2倍，约等于1/2.673。增大探测器的内增益、响应度和响应带宽，可以减缓信噪比随激光器线宽增大而减小的速度，但内增益和响应带宽过大，相应的噪声信号也越强，反而不利于信噪比的提高。

摘要:针对厚壁管道表面缺陷检测,研究了一种基于PZT的柔性梳状表面波传感器。首先,采用有限元仿真的方法对钢板和厚壁管道上等间距梳状表面波传感器的阵元间距、阵元宽度、阵元个数、阵元长度进行了优化,以及阵元个数和阵元长度对传感器指向性的影响进行了研究,并通过优化选取背衬材料、设计背衬厚度,改善了表面波信号的拖尾现象；其次,根据仿真结果研制了新型柔性梳状表面波传感器,并进行了性能测试实验,实验结果与仿真结果吻合较好。通过仿真优化,得到当传感器阵元间距为λR(λR为相应表面波波长),阵元宽度为λR/2,阵元个数为5时,传感器表面波信号拖尾较小,能量较为集中。实验表明,根据仿真参数研制的梳状表面波传感器具有良好的指向性,并且能够实现厚壁管道表面缺陷的检测。

摘要:倾斜角度的测量精度直接决定了状态控制系统的工作效果。在单一传感器测量倾斜角度的研究基础上，探讨了传感器数据融合技术用于倾斜角度测量的方法。首先分析基于加速度计和陀螺仪测量倾斜角度的原理，并研究加速度计和陀螺仪测量结果的频率特性；然后根据加速度计和陀螺仪测量结果的频率特性选定互补滤波器作为数据融合的方法；最后选定量子粒子优化群（QPSO）算法作为互补滤波器的参数寻优方法，并对比量子粒子优化群算法和粒子群优化算法的参数寻优效果。实验结果表明，互补滤波器可以在广泛频域范围内准确测量倾斜角度值，并且量子粒子群优化算法相对于粒子群优化算法具有更好的参数寻优效果。

摘要:提出了一种液压油污染物多参数测量传感器，该传感器在平面型微流体电感传感器基础上增加了一个单层电感线圈，并将两个单层线圈正对排布在直微通道两侧，在电感参数检测的基础上将两个单层电感线圈等效为一对圆环形电容极板，引入了电容参数检测，从而实现了对液压油中铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒、水滴和气泡4种污染物的检测。对该多参数传感器进行了设计，并结合仿真和实验对检测位置进行了优化，电容参数检测实验实现了液压油中180 μm水滴和240 μm气泡的区分检测；电感参数检测实验实现了液压油中80 μm铁颗粒和150 μm铜颗粒的区分检测。该研究对液压油多污染物的区分检测提供了一种新方法。

摘要:为满足大当量战斗部热毁伤威力评估的需求，弥补传统薄壁量热计在爆炸场环境中易变形、易烧蚀的不足，采用在热敏元件后壁面添加热沉体的方式，设计一种新型热沉冷却式热流密度传感器，以间接测量的方式，通过热敏元件后壁面温度，获得入射热流密度。建立传感器理论模型，推导响应时间表达式，并对传感器响应特性进行数值仿真，仿真结果显示：传感器响应时间只与热敏元件的尺寸和材料有关，与热沉体无关。以0.5mm紫铜作为热敏元件的传感器响应时间在1.1ms左右；热沉体吸热系数越大，热敏元件温升越小，同时，随着时间的增加，温升速率逐渐减小。验证试验显示，热沉体的加入可有效降低热敏元件温升，所设计传感器可正确反映入射热流变化。

摘要:偏置磁场与磁致伸缩纵向导波磁致伸缩传感器换能效率密切相关，为了解决磁致伸缩纵向导波检测中缺少传感器换能效率估计手段的问题，提出了一种估计永磁式磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的方法。首先，从磁致伸缩导波能量转换的角度出发，建立了截面区域偏置磁场强度与导波接收信号幅值间的关系。其次，根据磁致伸缩纵向导波偏置磁场的作用机理，针对管道内磁场不均匀现象，提出了磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的评估方法。然后，通过有限元仿真及实验对通过管道表面空气中的磁场强度表征管道内偏置磁场的可行性进行了验证。最后，通过实验确定了方法的有效性。该方法通过测量管道外表面空气中周向多个位置的轴向磁场强度表征管道截面内偏置磁场强度，利用偏置磁场强度与导波通过信号幅值关系曲线得到不同区域单元振动对导波信号的能量贡献，计算得到加权幅值，并以此幅值为依据估计传感器的换能效率。方法实现了对磁致伸缩导波传感器换能效率的估计，为仪器智能化研究提供了基础。

摘要:提出一种主要由伺服电机、径向磁化盘状永磁铁、“F”形导磁体及悬浮物构成的可控磁路式并联型永磁悬浮系统。系统中，并联悬浮物是置于导磁体正下方两个不同重量的铁球，伺服电机驱动盘状永磁铁旋转，改变通过悬浮物的有效磁通量，进而控制悬浮力大小，实现两铁球的稳定悬浮。根据系统结构及可控磁路式并联型永磁悬浮原理将系统模型简化，并建立系统的数学模型，分析使系统稳定悬浮的可能性，计算使系统稳定悬浮的PD控制器反馈增益范围。实验结果表明：在控制器参数满足计算范围条件下，当给系统一较小阶跃外扰时，在实时控制系统作用下，系统在很短的响应时间内可达到新的稳定悬浮状态；相同的外扰可导致左右球异向的位移响应结果，左球移动方向与外扰相同，而右球相反。

摘要:建立了含多个不确定参数和外部扰动的机电调速系统非线性模型，并提出一种基于附加控制变量和可调参数自修正的反演非线性自适应L2增益速度控制方法，通过引入K类函数和附加控制变量，既提高了机电复合调速系统的稳定控制速度，也克服了在传统反演设计中各子系统虚拟函数设计时都要考虑耗散不等式的不足，与常规调速控制方法进行的仿真结果对比表明，新提出的控制方法能够提高速度控制套等执行部件的响应速度，减小速度控制的超调，有利于提高机电复合调速系统的稳定控制能力。

摘要:射流管电液伺服阀的喷嘴到接收孔间的流场较为复杂，尤其在射流管偏转及阀芯运动的动态情况下，会存在回流、漩涡等现象。以某型射流管电液伺服阀结构为模型，结合射流管偏转时的阀芯力平衡关系，得到阀芯的运动方程，应用雷诺平均方程和标准两方程模式的封闭方程，通过流体动力学软件FLUENT建立射流管伺服阀喷嘴到阀芯两腔的三维可视化模型，仿真分析了喷嘴到接收孔的前置级瞬态流场及阶跃响应。仿真结果表明：接收孔中的涡量强度会影响射流管电液伺服阀的阶跃响应，涡量强度越大、振荡越大、阶跃响应越慢，并通过试验测试阀芯位移验证了数值计算的正确性，同时对比了不同接收孔间夹角的同时刻涡量及阶跃响应，得到接收孔间夹角为45°的最优设计。研究方法和结果对于提高射流管电液伺服阀的动态响应有重要参考价值。

摘要:本文针对灌装精度要求高的小剂量高速药液灌装机，现在仍广泛使用手动灌装控制方法、难以解决因灌药系统特性时变所带来的灌装误差较大的问题，设计了一种基于高速灌装模型的智能灌装控制器，以提高高速灌装系统的灌药精度。以此为基础，为了解决因系统非线性所带来的灌装特性变化问题，提出了一种通过最小二乘法在线构建灌装系统局部线性化模型，对灌药系统灵敏度进行在线分析的方法，并设计了能够克服时变及非线性影响的自适应智能灌装控制算法。分别对手动控制、智能控制和自适应智能控制方法进行了实时灌装控制实验，结果表明自适应智能控制效果最好，智能控制器和自适应智能控制器均能够较好地解决系统特性时变带来的影响，并且自适应智能控制器具有克服灌装特性非线性影响的能力。

摘要:无人测量艇重量轻,工作航速慢(通常7节左右),其航向可观测性弱。在高海况和强浪、流、涌条件下,罗经传感器的航向角观测值不平稳,无法满足海事测量艇的控制精度要求。为实现无人艇航向角的平滑滤波,本文根据系统控制频率和艇体运动性能对航向过程噪声进行有效估计。根据估计的过程噪声利用 α-β滤波器对无人艇航向进行滤波。然而航向角的值域范围在边界处不连续,直接利用 α-β滤波器在边界处会产生奇异值。为此提出一种边界滤波策略实现航向全域的平稳滤波。实测数据回放验证了此方法在无人测量艇航向导航控制中的有效性。

摘要:为了提高无人艇在海洋动态避障中的效率,本文提出一种基于椭圆聚类-碰撞锥推演的可预测型无人艇海洋动态避障控制方法。在现有的路径规划算法,大多数对障碍物进行圆形建模,进一步采取规避措施。本文依据无人艇在海洋环境下实际的碰撞问题,提出对动态船只进行椭圆聚类,进一步提高无人艇的避障效率。本文提出的避障算法结合了《国际海上避碰规则》,并在避障结束后回归到初始规划轨迹上。最后,本文对提出的动态避障算法进行了仿真分析和实验测试。

摘要:时空图像测速方法（STIV）是一种以测速线为分析区域、通过检测合成时空图像的纹理主方向估计一维时均流速测量方法。由于具有空间分辨率高、实时性强的优点，在河流水面流速、流量的实时监测中具有特别的应用潜力。但鉴于现场环境的复杂性和河道水流的变化性，现有研究在敏感性分析及不确定度评估方面尚存在不足，使得方法的实用性受限。对此设计了一种滚动画幅装置来模拟河流水面运动，并在此基础上全面开展了频域STIV方法的定量评估。相比数值模拟和现场比测的方法，该装置能够提供相对真实的测量环境和稳定的运动参数。实验结果表明：测速线长度和示踪条件是影响测量精度的主要敏感因素。通过合理的参数设置可以将方法的不确定度控制在±1%以内，能够满足水文测验的精度要求。

摘要:传统随机游走图像分割需要多次交互设置种子点以获得理想的分割结果。在视觉注意的基础上，提出了一种新的自动确定种子点的随机游走图像分割算法。首先对图像进行超像素分割，并生成概率边界图（PBM）；然后基于Itti模型，通过视觉注意焦点的转移搜寻待分割的关键区域；为确定关键分割区域种子点，以当前注意焦点作为极点对概率边界图进行极坐标变换，在获得的极坐标概率边界图上建立关于焦点区域边界的能量函数，采用图论maxflow mincut算法最小化能量函数检测焦点区域的最优边界，焦点区域边界内的超像素即为种子点；最后以超像素为节点构造图，在图上随机游走完成图像分割。在Berkeley Segmentation Data Set上的实验表明本文方法能有效分割复杂图像。

摘要:为了解决智能巡检机器人仪表读数识别中易受光照变化影响、识别精度不高等问题，本文结合高压变电场中常见指针区域的图像特点，建立了指针式仪表读数高精度识别系统。鉴于巡检机器人的室外工作环境，本文提出了迭代最大类间方差法，实现了多种光照条件下仪表图像的指针区域提取。经过分析指针转动和图像特性，本文提出了基于Hough变换的指针角度识别，推导出指针角度与仪表读数的函数关系。该算法较传统Hough变换角度提取法，增加了指针中心线通过表计中心等约束条件，提高了指针角度提取的精度，降低了搜索数据量和搜索时间。通过大量实验验证本文所建立的表计读数识别系统可实现室外各种光照条件下表计读数识别，获得95%以上的正确识别率。多组鲁棒性实验分析表明，该系统对光照条件、指针宽度、表盘干扰、拍摄角度（不产生指针阴影）具有较好的鲁棒性，但由于拍摄角度而产生指针阴影时，会引起较大的指针中心线提取和角度计算偏差，从而降低仪表读数识别精度。

摘要:为提高运动目标分割算法对多种复杂场景的自适应能力和分割精度，提出一种基于运动显著图和光流矢量分析的目标分割算法。该算法首先基于运动显著图提取运动目标的大致区域，然后利用光流矢量获得运动目标和背景区域的运动边界，并结合点在多边形内部原理得到运动目标内部精确的像素点，最后以超像素为基本分割单元，通过引入置信度的概念实现最终像素一级的目标分割。通过与典型算法进行多场景实验对比，表明该算法能够有效实现多种复杂场景下的运动目标分割，并且较现有算法具有更高的分割精度。

摘要:在CyberPhysical环境下，时钟同步双向信息交换过程中，包含时钟信息的数据包丢失将对时钟同步性能产生影响。讨论了现代控制理论状态空间模型的输出反馈TubesMPC时钟同步方法。由分离原理，设计了本地化的状态估计器与控制器，实现了输出反馈TubesMPC时钟同步的指数稳定。以不完全量测下的观测模型为基础，定量分析了统计意义下的同步误差方差上界与下界，并采用MPC中SetTheoryinControl方法，将完全量测下的干扰误差集合运算于由丢包所引入的附加的估计误差集合，建立了集合约束下的模型预测优化模型。已构建的统一框架下的输出反馈TubesMPC时钟同步系统化方法，综合考量了控制理论在线计算复杂度与网络控制观点应用的可行性，对无线网络的不可靠性、网络规模、收敛性能具有鲁棒性，进一步容易扩展为网络级绝对时钟状态空间模型。

摘要:钟差预报是时间保持工作中的一项关键技术，Kalman算法作为一种最优预报算法，具有实时性的特点，在时间工作得到广泛的应用，但是由于经典Kalman算法需要准确知道模型随机误差和测量误差，否则状态估计会带入一定的误差，在原子时算法中表现为原子钟噪声和钟差测量噪声，原子钟的噪声参数值通常是通过Allan方差估计出来的，估计不够准确，Kalman预报将会出现误差，文中通过研究基于Sage窗的自适应Kalman预报算法，实时修正状态模型误差，利用自适应因子调整状态预测协方差阵有效降低了模型误差，提高了预报精度，最后通过两台氢原子钟和两台铯原子钟的实测数据验证了算法的有效性。

摘要:为了减弱风场在超声波换能器测风阵列时产生湍流,降低湍流对信号采集精度的影响,本文分析了换能器阵列影响流场的因素,采用六个收发一体的超声波换能器,设置独立的三条测风路径,根据不同来流方向,建立了风速计算模型,结合换能器晶片的工作特性,优化了测风阵列的设计,降低了阴影效应的影响。利用FLUENT软件,通过设置不同的雷诺数、来流风速和风向参数,仿真了流场在阵列中分布特性,得到阵列速度云图和测风路径速度变化图,验证了测风阵列的优化设计,说明了所设计阵列能满足测风精度提高的要求。