针对脉冲多普勒（PD）引信对抗信息型干扰能力不足的问题，提出一种基于目标联合特征提取的PD引信抗干扰方法。基于信息型干扰下PD引信基带滤波器的输出信号，结合PD引信目标函数，并利用二分类与单分类支持向量机构造引信期望信号空间，设计了基于目标联合特征提取和识别的PD引信原理样机。进行了抗干扰实验验证，结果表明，基于目标联合特征提取的PD引信原理样机抗干扰成功率大于90%，从而可知该方法能够显著提高PD引信抗干扰能力。

以舰炮连续射击时的射击精度为背景，针对舰炮身管抗振性能优化问题进行了研究。基于舰炮身管的实际模型，建立了3段梁结构简化模型，进而建立并推导了舰炮身管刚度优化数学模型。通过灵敏度分析方法，得到了舰炮身管刚度与质量的灵敏度分析图谱，从而确定了优化参数。利用ANSYS软件平台完成了舰炮身管抗振性能的多目标优化，得到了舰炮身管优化的最优解。将优化后舰炮身管模型与实际舰炮身管模型进行对比，对比结果表明:改变舰炮身管的有效设计变量，可使其动态性能得到改善；舰炮身管经过抗振性能优化后，1阶固有频率提高17.99%，质量降低6.12%，达到了优化目的。

为了提高弹丸卡膛一致性，以减小弹丸卡膛起始点运动参数波动即提高输弹一致性，根据输弹机工作原理和输弹实验，归纳了输弹系统中的随机参数。基于ADAMS软件建立了考虑参数随机性的某输弹机输弹过程动力学模型。以弹丸卡膛起始点运动参数标准差最小为目标，以卡膛速度下界达到3 m/s为约束，建立了面向输弹一致性的输弹机稳健优化模型。采用全局和梯度组合优化算法以及描述抽样，提高了优化计算效率。数值算例结果表明，优化后输弹机卡膛速度满足要求，输弹机的输弹一致性得到提高，验证了所提方法的有效性。

为了减小传统双三角阵定位模型实际测量时由于弹头斜入射引入的定位误差，分析了弹头斜入射靶面时产生的激波至传感器的传播路径，提出了一种基于激波传播路径的双三角阵弹头斜入射定位模型。为验证该模型，利用MATLAB软件分别仿真分析了斜入射和传统模型的定位误差。仿真结果表明，斜入射模型有效减小了由入射角引起的定位误差。设计了无风状态下5.8 mm步 枪的小角度射击实验。实验结果表明，同等硬件条件下，与传统双三角阵定位模型相比，斜入射定位模型弹头坐标测量平均定位误差减小了43.46%，定位精度提高到了1 cm以内。

固定鸭舵双旋弹道修正弹通过调整固定鸭舵相位角控制修正力方向，从而改变弹体姿态，实现弹道修正。准确的导引组件修正力模型是提高修正弹修正精度的关键。本文在风洞试验基础上验证了数值计算的有效性。针对非零攻角下翼身干扰不对称现象，基于小扰动理论建立了基于4片舵片考虑翼身干扰的修正力模型。使用计算流体力学(CFD)所得数据，通过Levenberg-Marquardt算法对修正力模型进行参数辨识。辨识结果表明：基于4片舵片气动模型的y轴方向、z轴 方向修正力随相位角呈正弦规律变化；在给定马赫数情况下，所建立的气动模型弹头对舵片的干扰系数对攻角变化不敏感，干扰系数随攻角相对变化小于4.9%；所建立的修正力气动工程模型y轴 方向和z轴方向修正力的残差平方和比现有模型更小，头部修正组件的修正力模型与CFD计算结果吻合较好。

开展弹头在膛口流场运动特性的研究，在准确理解膛口气流对弹头作用以及提高武器射击精度方面都具有重要意义。以某发5.8 mm口径步枪弹为例，提出了结合高速摄影与阴影照相法，对弹头在膛口流场运动特性进行了试验研究。以试验测试膛压数据为依据，运用耦合内弹道的计算流体力学方法研究弹头在膛口流场中的受力和运动规律。试验结果表明，采用所设计的试验方案可以捕捉到后效期清晰的流场变化和弹头运动。数值计算研究发现：弹头在膛口流场中的运动并非全程加速，冠状气团和火药核心射流的作用是弹头速度变化的主要原因；在轴向力转变时刻，弹头底部仍存在弹底激波。

随着武器系统打击能力的不断提升，高强度混凝土被越来越多地应用到防护设施中。为研究弹体侵彻高强度混凝土的现象和规律，进行了弹体高速侵彻C60高强度混凝土的试验，并与已开展的弹体高速侵彻C35普通强度混凝土试验结果进行对比。采用基于空腔膨胀理论的计算方法、经验侵彻公式法和节点回退法等方法对两组试验中的弹体侵彻深度、弹体侵蚀进行了分析。计算和试验结果表明：相比于弹体侵彻C35混凝土试验，相同速度下侵彻C60混凝土弹体的过载约为其1.8倍，侵彻深度为其52%；C60混凝土靶表面破坏更大，表明随着强度的提高混凝土脆性变大；在骨料切削影响条件相同情况下，侵彻C60混凝土弹体的侵蚀更大，表明高强度混凝土的砂浆对弹体侵蚀作用变大。

为实现复合型裂纹尖端变形场及J积分测量，对预制含中心贯穿复合型裂纹的端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂试件进行了拉伸观察试验，获得了复合型裂纹试件的变形图片序列。采用数字图像相关(DIC)方法得到试件表面的位移和应变场，运用J积分理论和DIC方法得到的变形场计算复合型裂纹尖端的J积分。将DIC方法得到的变形场结果以及运用J积分理论和DIC方法计算得到的J积分结果与有限元结果进行了对比分析。分析结果表明：DIC方法获得的变形场分布特点与有限元结果吻合较好；不同积分路径下的J积分具有守恒性，验证了DIC方法可以有效地计算J积分；相同拉伸位移和复合型裂纹下J积分随角度的增大呈下降趋势，裂纹从0°Symbol~A@45°时J积分值 变化较小，裂纹从45°Symbol~A@67.5°时J积分值有较明显的下降。

针对二级助推战术火箭在多种约束下的高精度轨迹优化问题，提出了一种基于高斯伪谱法（GPM）的多阶段轨迹优化方法。针对二级发动机的工作特点，将全弹道划分为发射段、爬升段、续航段和制导攻击段4个阶段。为了提高禁飞区或敌方火力覆盖区附近的优化轨迹精确度，引入准接触点概念，将全弹道进一步进行阶段细分，并以连接点确保相邻阶段的顺利连接。利用GPM将轨迹规划问题转化为非线性规划问题进行求解。为了进一步提高计算效率、降低初值设置的难度，设计了基于初值生成器的迭代策略，实现了二级助推战术火箭多阶段轨迹优化。充分考虑飞行器各阶段飞行特点和约束，通过数值算例表明了该方法的优点。仿真结果表明，所提优化方法求解效率高，能够得到可行的最佳轨迹。

利用Adams/MATLAB联合仿真平台，对一种具有周向均匀分布3个舵机的操纵机构共轴双旋翼飞行器悬停控制问题进行了研究。考虑到目前对上旋翼和下旋翼之间气动干扰没有准确的数学模型，在动力学建模时利用叶素理论和Pitt-Peters动态入流模型对飞行器的气动干扰和挥舞运动进行近似建模，其他未准确建模的部分用控制算法进行补偿。选用鲁棒性较强的滑动模态控制算法并与PID算法相结合对飞行器姿态进行控制，同时利用PID算法建立姿态和位置的关系，使其具备按照空间坐标点悬停的能力。将装配模型导入Adams中建立动力学模型，在Simulink搭建控制器并进行联合仿真。研究结果验证了所设计控制方法的有效性，飞行器悬停位置的最大动态误差小于±0.2 m.

以一种固定翼垂直起降无人机为研究对象，研究其6自由度过渡机动非线性优化控制分配问题。基于增量动态逆（INDI）方法设计全局化控制器，并利用该方法降低控制模型中的不确定性对控制效果的影响。针对无人机控制冗余和耦合问题，在INDI基础上提出一种2级递进式优化控制分配方法，对航迹和姿态控制回路中的控制变量增量进行综合优化分配。该优化控制分配方法可以将非线性耦合控制分配问题转化为线性优化问题求解，避免了迭代计算，同时提高了求解速率。针对优化分配中的目标函数设计动态权值选取方案，使无人机能够根据任务需求和飞行状态调整优化分配侧重方向并确保优化结果的合理性。仿真结果表明，该无人机能够很好地跟踪过渡机动航迹，控制分配方法可行。

信号处理技术和信息融合技术是实时可靠度预测的关键。针对传统方法通常适用于特定的随机过程和数据分布的缺陷，提出一种新的实时可靠度预测方法。该方法采用一种基于卡尔曼滤波的噪声辅助技术来计算表征系统性能退化趋势的故障指示器，利用粒子滤波技术外推电路系统的伪失效性能，采用基于贝叶斯估计方法的信息融合技术更新性能分布的时变参数，从而预测电路的实时可靠度。引入基于真实的嵌入式平面电容器来加速退化实验所统计产生的电容器失效物理模型，并以真实数据代替理想仿真假设数据的例子，验证了结合噪声辅助技术和现场数据的实时可靠度预测方法的有效性。结果表明，现场数据信息越多，电路的实时可靠度预测准确性越高。

为研究小型运动体高速倾斜入水时的空泡流动特性，采用求解雷诺时均Navier-Stokes方程的方法开展数值模拟。应用实验结果验证了数值方法的正确性。基于该方法对入水过程流体动力特性、流场结构特性与空泡发展进行分析，并研究了入水角度对入水流场的影响。研究结果表明：运动体在入水撞击阶段受到较大的阻力、升力和力矩，同时承受着极强的载荷；随着入水的深入，头部半球形高压区逐渐向头部中点移动，且空泡壁面的速度方向由指向水中向指向空泡内过渡；入水角度越小，撞击阶段阻力系数与砰击压力越小，入水后越容易发生弹道偏移，同时拉脱现象发生得越晚，入水空泡的最大尺寸越大。

为揭示膜态沸腾球体水下运动减阻机理，基于计算流体力学方法，采用Mixture多相流模型，耦合蒸发-冷凝相变模型，对亚临界雷诺数范围内的膜态沸腾球体绕流减阻特性进行数值仿真，得到的阻力系数与文献［11］实验结果具有较好的一致性。对比分析了普通球体与膜态沸腾球体的绕流特性，研究了雷诺数对膜态沸腾球体绕流特性的影响，分析了膜态沸腾球体绕流运动减阻机理。仿真结果表明：膜态沸腾球体蒸汽膜的存在使球体壁面的无滑移边界条件转化为蒸汽膜的滑移边界条件，减小了壁面对流体的粘滞作用，使流动分离点向尾部移动，减小了球体绕流阻力；蒸汽会在球体尾部发生堆积，随着雷诺数的增大，堆积位置向后移动，阻力系数变小，尾部流动更趋于流线型。

运动水声多用户通信时，干扰用户的载波频率很可能和期望用户的载波频率不再一致。针对运动水声多用户通信载波频率不一致时的多址干扰（MAI）问题，提出了适用于载波频率不一致下的盲自适应多用户检测（BAMUD）算法。利用虚拟用户技术，将期望用户的多途干扰（码间干扰）虚拟成MAI，即将水声多用户通信系统中的信道均衡环节和MAI抑制环节整合成一个环节，简化通信系统结构；利用卡尔曼滤波（KF）BAMUD（KF-BAMUD）算法的MAI抑制特性，即利用了KF在最小均方误差准则下的最优估计特性，抑制载波频率不一致下的虚拟MAI，有效估计出期望用户的传输数据，实现多用户通信。在渤海和渤海结冰期进行了载波频率不一致下的多用户通信试验，良好试验效果验证了所提算法的有效性。

为了满足水下对抗对机动目标实时跟踪和目标航速、航向准确估计的要求，针对观测量为距离和方位的机动目标跟踪，对传统无迹卡尔曼滤波（UKF）跟踪算法进行了改善。提出根据UKF算法预测值和观测值残差的概率分布自适应调整目标状态噪声方法，使得UKF跟踪算法能够根据目标运动状态及时调整状态方程，在目标机动时减小对预测值的依赖，在目标非机动时增大对预测值的依赖。这种在线实时估计系统噪声状态的跟踪方法更加适用于机动目标的跟踪。数值仿真结果表明：该算法不仅在目标机动时具有良好的跟踪效果，而且在目标非机动时具有准确的估计性能。通过声纳信息综合处理系统验证了状态自适应UKF跟踪算法的性能。

传统圆概率误差（CEP）估计方法无法处理兵器攻击点/观测点数据服从非高斯分布的情况。为了解决这一问题，提出了一种基于高斯混合模型（GMM）和期望最大化（EM）算法的CEP估计新方法。该方法利用 GMM对兵器攻击点/观测点非高斯分布概率密度函数（PDF）进行建模，通过EM算法迭代估计GMM参数得到兵器攻击点/观测点PDF，并依据所得到的兵器攻击点/观测点PDF，使用二分法得到兵器攻击点/观测点的CEP指标值。采用大量非高斯分布场景生成兵器攻击点/观测点数据，应用所提方法和传统方法进行CEP估计实验。实验结果表明：所提方法估计的CEP均方误差约为传统方法的1/10，由此说明所提方法性能显著好于传统方法，可以有效解决兵器攻击点/观测点数据服从非高斯分布时的CEP估计问题。

在舰艇编队协同作战模式下，针对跨平台武器非制导射弹命中末端的火力兼容性判断问题，通过作战弹道命中末端空间关系与火力冲突分析，提出随机性火力兼容性量化指标，并基于射击效力计算提出指标的计算模型和求解方法，实现了跨平台武器非制导射弹命中末端火力兼容性的随机性量化描述。典型实例仿真结果表明，该方法针对射向交叉、射界重叠的跨平台武器火力运用，能够量化描述非制导射弹在命中末端的火力兼容性，克服排他性判断对武器运用管控粒度过粗的弱点。

针对人体肩关节的结构特点，提出了一种以球面5R并联机构为原型的仿人肩关节。通过Paden-Kahan子问题思路，推导出了该并联机构的位置反解。基于螺旋理论和指数积公式，并结合直接法和虚拟机构法，给出了少自由度非对称型并联机构的运动学分析方法，得到了该并联机构的速度雅可比矩阵。应用多参数的迭代抽样优化方法，分析了工作空间评价指标与结构参数之间的关系，同时考虑加工装配工艺，最终选取了一组较合理的结构参数。研究结果表明：所提仿人肩关节结构紧凑、工作空间大，且符合人体肩关节活动特点。

多臂空间机器人操作大型目标时，由于受到来自目标把手的较大拖拽力，机器人无法对目标实施有效的操作和运动约束，这些无法预知的外部拖拽可能导致机器人支撑臂的损坏或者任务失败。为了应对上述挑战，提出了一种基于全身阻抗控制和独立导纳控制的组合式接触柔顺全身控制策略，分别在空间机器人多刚体系统质心层面构建机械阻抗特性和在每条机械臂建立导纳特性，实现对外部拖拽的有效管理。基于二次规划（QP）方法构建了系统控制器，将机器人全身运动行为统一起来，设计了包括全身柔顺控制和关节力矩优化在内的QP目标函数，用来实现接触柔顺控制。通过仿真和降维度气浮实验方法综合验证了上述方法的有效性。

针对小型无人机等典型“低慢小”航空器(LSS-UAV）在城区黑飞扰航事件频发的问题，开展纤维丝束软毁伤LSS-UAV动力系统效果研究。设计了一种电动机动力测试系统以及试验方案，以某型号电动机为试验对象，研究了纤维丝束对电动机的缠阻作用效应。试验结果表明：150D/3、210D/3、300D/3、20S/3、200D 5种规格纤维丝束对电动机作用的有效转速下降时间在0.9~ 1.5 s之间，1.0 s内的电动机扭矩变化量在0.021~ 0.039 N·m之 间，且拉力变化量在0.608~ 1.300 N之 间。通过分析得到了所试材料软毁伤目标动力系统的最优材料参数。

光学玻璃、工程陶瓷以及硅基材料等硬脆材料因其良好的物理性质和化学性质而广泛应用于光学工程及集成电路等高尖端技术领域，但低塑性、高脆性的物理特性会导致其切片在切割过程中易出现效率低和表面质量较差等问题。为提高切片表面质量，建立了金刚石线锯切割过程中线锯速度与切割力的模型，设计最小方差自校正控制器对切割力进行在线实时控制。实验结果表明：所设计的最小方差自校正器能够降低线锯切割系统中切片所受的切割力波动，使切割力趋于稳定；与定参数切割条件下所得的切片进行比较，采用最小方差自校正控制策略切割完成的工件表面形貌较为平整，表面粗糙度值降低约30%.

冷滚打成形技术是一种常温状态下的金属体积成形技术，主要应用于零件外齿的成形。为分析工艺参数对成形过程中成形力和金属变形情况的影响规律，依据冷滚打成形原理和工艺特点，选取关键工艺参数，进行块体材料齿槽冷滚打成形试验和仿真。通过试验和仿真，研究成形过程中成形力和金属变形情况，解释在不同滚打方式下成形力的变化特点，阐明冷滚打成形工艺下金属的变形特点和成形缺陷产生的原因，讨论不同工艺参数对齿槽冷滚打成形成形力和成形质量的影响规律。结果表明：顺打时成形力小，逆打时成形力较稳定，不同滚打方式对成形精度影响不大；适当提高滚打密度有利于降低成形力并提高成形精度；相同滚打密度下主轴转速增大会增大成形力并诱发成形缺陷的发生。

为了实时控制激光切割中激光焦点与辅助气体中轴线的相对位置，提出了一种模糊PID控制的电磁作动永磁复位式3自由度电磁作动器。介绍了电磁作动器结构，建立了相应系统数学模型。采用模糊PID控制算法以仿真与实验相结合的方式研究了电磁作动器的控制特性，并在PID控制器参数完全相同情况下，与传统PID控制算法的控制特性进行对比分析。仿真与实验结果表明：在x轴方向，与传统PID控制算法位置响应时间相比，仿真位置响应时间变化不大，实验位置响应时间减少1.50 s；在y轴方向，与传统PID控制算法位置响应时间相比，仿真位置响应时间减少0.48 s，实验位置响应时间减少1.88 s. 经过对模糊PID控制器参数的进一步优化，作动平台在x轴方向响应时间可达0.10 s. 与传统PID控制器相比，模糊PID控制器响应时间更短、响应速度更快。

月球探测器软着陆动力学分析对探测器设计十分重要。目前软着陆动力学分析一般考虑确定的是着陆姿态和着陆速度，未考虑着陆参数的不确定性带来的动力学响应变化。基于Chebyshev多项式区间参数分析方法，针对探测器着陆过程动态特性，提出基于非线性有限元建模的探测器着陆动响应区间分析流程，计算得到了探测器着陆动响应上界和下界，并与蒙特卡洛仿真方法得到的响应上界和下界进行了对比，结果显示Chebyshev多项式区间方法分析结果可以完全包裹蒙特卡洛方法分析结果，并且结果区间没有被过度放大；对比分析截断阶数对区间分析误差的影响，结果表明截断阶数对分析误差影响较小。 Chebyshev多项式区间参数分析方法具有包裹性强、分析效率高的优势。