为研究黑索今（RDX）基含铝炸药水下爆炸性能，在户外水池中开展了不同药量和含铝量的RDX基炸药水下爆炸实验。采用水下高速摄影技术拍摄水下爆炸气泡脉动全过程，通过压力传感器对水中压力进行实时测量。在该实验条件下，首次拍摄到RDX基含铝炸药水下爆炸过程中二次反应现象，证明铝粉的二次反应是毫秒量级的。根据实验数据，对比分析了不同含铝量下RDX基含铝炸药水下爆炸过程中气泡脉动特性和水流场压力特性。实验结果表明：在气泡膨胀初期和收缩末期都发生了铝粉的二次反应；铝粉的二次反应显著增大了RDX基含铝炸药气泡的脉动能力；铝粉的二次反应对冲击波峰值的影响很小，对气泡脉动压力峰值的影响很大；铝粉的二次反应明显影响了水下爆炸的能量结构分布。

摇臂悬挂机动平台运动自由度多且运动姿态调节复杂，以机构运动学控制为主的运动控制方法，不能准确描述驱动关节力矩与车体轨迹和姿态的关系。基于质心动力学模型和二次规划方法，建立了一种适用于轮腿复合移动类型车辆整体运动姿态调节的通用动态优化控制框架；以基于动力学模型的二次规划方法为主，结合系统逆运动学控制，实现了对车轮地面反作用力的直接控制。利用上述控制方法，对机动平台的侧倾、俯仰、联合姿态调节及其在颠簸路面下的应用进行仿真。结果表明，该动力学运动姿态调节动态优化控制方法能够满足实时性和控制精度的需求。

针对某带膛口制退器的大口径轻武器射流噪声问题，在实验研究和数据分析基础上，对膛口噪声的气动特性进行探究。利用小波分析方法对实验测得的噪声数据进行分析，将膛口冲击波与膛口脉冲噪声的波形加以区分；采用计算流体力学与计算气动声学耦合算法对膛口噪声进行数值模拟，并将测点位置的噪声数值模拟结果与实验结果进行对比分析，验证该计算方法的可行性；分析了膛口制退器内的激波分布及带膛口装置的膛口噪声场指向性分布。研究结果表明：膛口噪声成分复杂，频带宽且声能较高，膛口制退器引起膛口周围流场的侧向分流，从而影响膛口噪声的指向性分布。

为解决侵彻引信高速侵彻时的信号粘连问题，提出了一种磁敏感侵彻计层技术。在侵彻引信内安装磁钢和磁传感器，当战斗部侵彻有限厚钢筋混凝土靶板时，引信内磁场的强度随靶板与战斗部相对位置的改变而产生显著变化，可作为侵彻穿层的响应信号。由磁传感器检测穿层响应信号，实现计层。根据所提出侵彻引信磁敏感计层方法，采用有限元法建立了侵彻战斗部和钢筋混凝土模型，对侵彻过程进行了仿真。设计并制作了磁敏感模拟引信，使用钢网模拟钢筋混凝土靶板，进行静态半实物测试，验证了磁敏感计层方法的可行性。研究结果表明：该磁敏感侵彻计层方法不易受速度、振动影响，可以对大长径比侵彻战斗部在高速侵彻多层混凝土靶板时实现准确计层。

为预估立式贮存固体发动机药柱贮存寿命，综合考虑加速老化和实测载荷的影响，开展推进剂高温加速老化试验，得到推进剂延伸率的变化规律。分别对贮存老化后的发动机在固化降温/静态立式贮存/点火发射和固化降温/动态立式贮存两种载荷历程进行有限元分析，获取药柱危险点von Mises 应变规律，并计算药柱在振动条件下的疲劳损伤。以延伸率和应变随时间的变化规律为依据，预估了发动机寿命。结果表明：推进剂延伸率随时间逐渐减小；药柱在重力载荷的长时间作用下会产生蠕变效应；药柱内部各点在实测振动载荷作用下产生周期性的应力，动态立式贮存半年的损伤值为0.017 12；发动机贮存老化时间与立式贮存次数呈现负指数关系，其可允许的动态立式贮存次数为15次；考虑立式贮存时，总寿命介于8.24~11.75年；忽略立式贮存时，总寿命为17.81年。

为提高高氯酸铵（AP）的分解性能，改善AP的团聚问题，采用配位沉淀法合成亚铁氰化铅（Pb₂Fe(CN)₆），并通过立式搅拌球磨机对其进行粉粹纳米化，分别采用直接研磨法、超声辅助法、溶剂非溶剂法3种不同的方法制备超细Pb₂Fe(CN)₆/AP复合粒子。通过扫描电镜、激光干法粒度仪、X射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热对所制备的复合粒子形貌、粒度分布、晶体结构、热分解性能进行表征，并研究了样品的防团聚性能等。结果表明：溶剂非溶剂法合成复合粒子形貌为准球形，粒径约8 μm，分散较为均匀，复合效果较好；AP在纳米Pb₂Fe(CN)₆的催化下，直接研磨法所制备的复合粒子高温分解温度由原来的446.3 ℃降低至390.4 ℃，超声辅助法降低至391.2 ℃， 溶剂非溶剂法降低至379.1 ℃；Pb₂Fe(CN)₆/AP复合粒子较纯AP高温分解活化能降低了14.2%，速率常数提高了28.6倍；Pb₂Fe(CN)₆与AP复合后能有效地阻止AP 的团聚，同时Pb₂Fe(CN)₆/AP 复合粒子相比于同粒径的纯AP松装堆积密度提高了6.16%，振实堆积密度提高了10.4%.

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题，提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型，在此基础上建立了刚性LPV模型；针对此类LPV模型，提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法，将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式，实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时，通过引入松弛变量的方法，解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响，从而降低了控制系统设计的保守性，得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证，仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化，系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。

为解决高动态、恶劣全球定位系统（GPS）环境下微机械捷联惯性导航系统（MEMS-SINS）/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题，提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中，提高了平台失准角的可观测性；推导了系统的状态方程和量测方程，使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性：当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时，双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差，系统位置误差和速度误差分别保持在5.0 m和0.5 m/s以内，有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。

舰船结构在生产和使用过程中不可避免地会出现划痕、凹槽等损伤，使结构的水下抗毁伤性能出现不同程度的降低。利用非药式等效水下冲击加载装置，对预置裂纹靶板进行了水下冲击加载实验，通过高速相机对靶板变形进行记录；结合ABAQUS仿真软件对加载实验进行计算，对预置裂纹靶板在水下冲击载荷作用下的动态响应机制进行研究，得出了“3阶段”动态响应现象结论；对不同预置裂纹形状靶板进行研究，发现不同预置裂纹形状靶板的动态响应差别在于最终破坏阶段，靶板破坏倾向于出现最少裂缝情况下，将能量全部释放。对裂纹参数进行研究，结果表明：预置裂纹靶板离面位移与载荷冲量近似呈线性关系，随着裂纹深度和长度的增长，结构剩余冲击强度不断下降。

为解决水面舰艇鱼雷发射作战准备时间长，载弹保障能力差的问题，提出了一种水面舰艇提拉缸式鱼雷发射装置方案。采用Simulink和Adams联合仿真的方式，建立发射装置高压空气发射过程的动力学模型，进行仿真分析，并基于小型原理样机对仿真结果进行了试验验证。仿真和试验结果表明：在气瓶压力为25 MPa时，发射过程中提拉缸峰值压力为9.3 MPa，整个装置零部件间最大接触力为66.6 kN，鱼雷出管速度达到14.7 m/s，最大加速度为236 m/s²，发射时间为0.14 s；研究结果验证了以提拉缸为动力组件的轻型鱼雷发射方案是可行的。

为分析超空泡航行体运动过程流体动力特性，采用试验的方法对超空泡航行体自由航行过程进行研究。试验在水池中进行，利用高速摄像机观察超空泡演化过程，通过压力传感器和内测装置分别测量航行体表面压力和流体动力。研究结果表明：在航行体运动过程中，轴向力系数不是一定值，在平均值0.1附近小幅波动，运动后期平均轴向力系数有所增加；在运动初期，法向力系数在0附近小幅波动，随着时间推移，法向力系数呈周期振荡特性，变化周期约为0.055 s；航行体在运动过程中受到重力等因素影响引起扰动，使得姿态产生改变，开始出现尾部振荡，拍动空泡壁；在拍击空泡壁瞬间，压力急剧增加，产生法向力并不断增大，引起的恢复力矩使得航行体尾部向相反方向运动，形成上下周期性拍动空泡壁运动，流场周期性的演变直接导致了法向力系数周期性变化。

为探究碳纤维复合材料各向异性特性对气泡溃灭形态的影响，利用高速全流场显示系统记录和观测单向纤维铺层的碳纤维复合材料边界附近气泡形态，以及复合材料边界变形随时间变化的过程，对气泡在不同铺层角度复合材料边界附近的形态变化进行分析。在气泡距复合材料边界相同初始距离下，针对铺层角度为0°、90°以及0°+90°交替叠加铺层的3种碳纤维复合材料板，对比了复合材料边界附近气泡的形态变化过程以及复合板变形的差异。研究结果表明：气泡在边界附近溃灭时产生高速射流以及冲击波是破坏边界的主要原因；铺层角度的不同会导致单向纤维复合材料边界的变形方式不同，从而严重影响气泡的形态演化过程以及溃灭方式。

针对未知环境下利用经验正交函数表示声速剖面的局限性，提出了一种基于多项式拟合和模信号相结合的声速剖面反演方法。介绍了模信号的概念和深海分布特性，通过理论分析和仿真分析，证明低阶多项式拟合可用于深海声速剖面的表征，并提出采用5阶多项式拟合以实现对2 000 m以浅的声速剖面较精确的表征。在反演处理流程中，利用不同参数的多项式拟合计算获得拷贝模信号，利用脉冲声信号获得数据模信号，并通过遗传算法进行参数寻优。以典型Munk剖面为例仿真分析基于垂直阵、单水听器、非海面海底反射(SRBR)信号的反演性能，单水听器的声速剖面反演与垂直阵性能接近，并提出基于非SRBR模信号反演可以提升在海底参数未知条件下反演的技术思路。利用4 000 m海深的单水听器接收的脉冲信号（距离180 km，接收与发射深度均为100 m）进行方法性能验证，结果表明，共轭深度以下（100~2 000 m）的声速剖面反演误差小于0.2 m/s.

数码迷彩设计是实现伪装效果的主要关键环节，面向自动涂装作业的迷彩设计是发展趋势与研究热点。通过目标建模方法构建装备四边形三维网格模型，基于分形布朗模型的迷彩生成方法得到装备目标最小外接矩形体五面展开数码迷彩图案；运用最小法矢角纹理映射方法实现二维、三维迷彩图案转换；基于开放图形库和微软基础类库实现的人工交互功能模块，完成图案优化修改。仿真验证与喷涂试验结果表明：输出的数码迷彩图案符合背景特征，草原、荒漠、林地、丛林背景的平均灰度对比和纹理相似度分别为0.18、0.45，且满足自动涂装作业输入要求。

为分析TiB₂-B₄C复合陶瓷的静动态力学性能及添加剂TiB₂的影响机制，设计了静动态压缩实验和平板撞击实验，开展了复合陶瓷在不同应变率下的动态压缩特性研究。结果表明：一维应力波加载下TiB₂-B₄C复合材料具有陶瓷材料的脆性特征，应力-应 变曲线呈典型的线性关系；由一维应变加载下试样的自由面速度历程可知，复合材料的Hugoniot弹性极限在14.98~16.91 GPa之间，且随着应变率的增加而增加；应变率低于10³ s^-1时，TiB₂-B₄C复合材料的动态压缩强度高于单相B₄C和单相TiB₂陶瓷，且具有正相关的应变率敏感性，复合材料强度的提升得益于微观结构的改善，而应变率敏感性主要受添加剂TiB₂的强化增韧媒介影响；然而，应变率高于10⁴ s^-1时，TiB₂-B₄C复合材料的Hugoniot弹性极限接近基体B₄C陶瓷，而受添加剂TiB₂的影响较小。

为解决高氮钢熔焊过程中出现的气孔和氮损失问题，采用激光-电弧复合焊接技术对高氮钢进行焊接试验。研究了保护气体成分、焊丝成分和超声振动对焊接接头气孔率和氮含量的影响。结果表明：当保护气体为Ar+N₂时，随着保护气体中N₂比例的增大，焊缝氮含量升高，气孔率呈先降低、后升高的趋势；当向Ar+N₂中添加2%的O₂后，氮含量和气孔率明显升高，且随着N₂比例的增大，焊缝氮含量增多，但气孔率呈无规律变化；随着焊丝氮含量的增加，焊缝氮含量呈先升高、后降低趋势，气孔率呈先降低、后升高趋势；随着超声功率的增加，焊缝氮含量略有降低，气孔率呈先降低、后升高趋势；适当的保护气体和焊丝成分可提高焊缝氮含量的同时并能够抑制焊缝气孔形成，超声功率为180 W时抑制气孔效果最好。

针对当前序贯概率比检验方法会导致测试性验证样本量无法控制，以及序贯网图检验方法未能利用先验信息使得确定的样本量仍然存在可能较大的问题，提出一种基于Bayes小子样理论和序贯网图检验相结合的测试性验证样本量确定方法。基于序贯网图检验方法，结合测试性指标的先验分布以及相关参数约束值，划分指标参数空间，并给出Bayes因子及其阈值计算方法；通过对检验点插入位置的确定，给出测试性验证所需最大样本量，同时在考虑使用方风险和承制方风险的基础上设计Bayes小子样理论下序贯网图检验的截尾策略；通过实例进行了验证，并与经典验证方法、序贯概率比检验方法、传统序贯网图方法以及验后序贯加权检验方法进行了对比分析。结果表明，该方法确定的测试性验证截尾样本量以及平均样本量均优于其他方法，同时能有效降低双方风险值。

采用增材制造技术制备的金属三维点阵结构可能存在裂纹、未熔合、断层等缺陷，导致金属点阵结构的结构-功能性能下降，为此提出一种金属三维多层点阵结构内部缺陷的检测方法。在Faster R-卷积神经网络架构基础上设计特征提取网络，结合工业CT扫描图片，对得到的断层灰度图像中缺陷部位进行快速、准确、智能检测识别和定位。实验验证结果表明，对金属三维多层点阵结构样件的内部典型缺陷识别率达到99.5%.

对智能车辆路径跟踪问题中存在的控制延时问题进行研究。前轮转角表述为纯滞后和1阶惯性延时的串联结构模型，通过使用Matlab/Simulink建立转向控制延时模型，并对实车采集的转向控制数据进行分析，完成延时模型的参数辨识；基于V-REP和ROS搭建仿真测试平台，根据延时模型的辨识结果模拟转向响应特性，实现与实车转向特性等效的控制延时效果；基于Frenet坐标系和运动学、动力学模型构建不考虑控制延时和考虑控制延时的模型预测控制(MPC)路径跟踪控制器，使得控制器可以直接扩展到多车编队行驶场景；在V-REP仿真环境中设置以5 m/s、10 m/s、20 m/s车 速采集的变曲率参考路径，先针对无延时系统考察不考虑控制延时的MPC路径跟踪控制器，获得了平均跟踪误差低于0.22 m的控制效果，验证了不考虑控制延时的MPC控制器在处理无延时车辆系统路径跟踪问题的跟踪性能，再针对大延时车辆系统对比测试两种MPC控制器。试验结果表明：考虑控制延时的MPC控制器相比不考虑控制延时的MPC控制器取得了较大的效果提升，特别是在最大跟踪误差和航向误差指标上表现优异，平均跟踪误差降低了83.7%，最大跟踪误差降低了74.4%；对于高延时系统，低速工况下考虑延时的运动学MPC表现更好，而高速工况动力学MPC表现出了更加稳定的跟踪性能，20 m/s延时试验中仅考虑控制延时的动力学MPC控制器安全地跑完了全程。

结合绳驱动和刚性并联机构二者的优点，采用过约束并联机构的构造方法，提出了一种2自由度绳驱动4-SPS/U刚柔并联式躯干关节机构。该躯干关节机构可以使6足移动机器人灵活地实现行走、水中推进、攀爬以及滚动等多种运动模式。利用螺旋理论计算了绳驱动4-SPS/U刚柔并联式躯干关节机构的自由度；结合封闭矢量方法和特征结构配置解耦法构建了该机构的运动学逆解模型，推导出该机构的速度和加速度模型，并通过雅克比矩阵分析了机构奇异性。通过理论数值方法计算出该躯干关节机构的位移、速度和加速度理论仿真数据，将理论仿真数据与Adams软件仿真数据进行对比，从而验证了理论模型的正确性。

针对传统迭代学习控制方法应用在空气舵负载模拟器加载系统中的控制发散问题，提出一种引导信号迭代学习控制方法。为提高和增强新方法的智能型和适应性，并具备更快的收敛速度，对新提出方法进行改进：对引导信号进行迭代学习的同时，也对控制参数进行学习，从而使得新控制方法具备双重学习能力。在系统每个迭代周期初始状态不一致的实际情况下，对新控制方法进行收敛特性的数学分析及证明，并最终给出收敛的充分条件。改进后的控制方法应用在空气舵负载模拟器加载系统仿真模型中进行验证，通过与传统迭代学习控制方法以及不带参数学习的控制方法进行对比，表明带参数学习的引导信号迭代学习控制方法具有更快的收敛速度和更好的控制效果。

滚动轴承出现损伤时，采集的振动信号呈非平稳性，采用一般的时域和频域分析方法不能准确提取出振动信号的故障特征。根据小波包多分辨、精细化的分解特性，提出一种基于小波包能量谱与主成分分析（PCA）方法的滚动轴承故障诊断算法。将振动信号进行小波包分解，得到重点频率段信息的能量谱，提取能量谱作为特征向量；利用PCA方法对特征向量降维并减小噪声信号的干扰，获得增强的故障特征；利用层次聚类方法和改进的模糊c均值聚类算法对不同类型的滚动轴承故障进行识别，两种聚类方法都准确地识别出了不同的故障类型。实例验证结果表明，所提方法能够有效地提取振动信号中的有用故障特征，实现轴承故障类型的精确诊断。

为研究枪弹穿甲后效破片对有防护人员的杀伤作用效能，采用一种易碎钨合金弹芯材料的穿甲枪弹、10 mm厚均质钢板和典型聚乙烯（PE）复合材料防弹衣，进行穿甲后效试验。分析穿甲后效破片的质量分布和飞散规律，以及两种不同速度弹头穿甲后效破片对防弹衣的侵彻毁伤效果。研究结果表明：枪弹穿甲后效破片的质量分布范围较大，后效破片在距离防护钢板1.4 m处的散布半径为21.3 cm；枪弹穿甲形成的不规则后效破片对PE防弹衣各纤维层的破坏模式以剪切破坏为主，纤维材料在发生剪切破坏的同时，伴有纤维材料的熔融、灼烧破坏；在后效破片密集作用区，各侵彻孔间的边界相互交叉产生撕裂破坏，形成了相互连通的大破口，且大破口周围产生纤维撕裂扩展，能够加剧破坏程度。