针对交互式多模型（IMM）滤波算法在对反舰导弹的"蛇形"机动方式进行跟踪时收敛速度慢、滤波精度低的问题。在三维空间内，假定目标以匀速直线和"蛇形"机动2种方式进行运动，以相对距离和视线角为观测信息，对IMM滤波算法的模型概率更新模块进行改进，提出了基于模糊逻辑的交互式多模型（FLIMM）滤波算法。通过仿真对比分析，改进后的算法能够有效地提高收敛速度，进而获得更高的跟踪精度。

针对在轨运行航天器在空间等离子体环境和空间带电粒子活动下诱发航天器表面梯度电势存在的客观现实，航天器在空间碎片的撞击下会诱发表面带电或深层电介质带电的航天器放电。为了在实验室模拟航天器表面存在电势差的真实情况，采用对航天器外表面分割的方法，在分割的表面间预留不同间距且在2靶板间加装电阻的方法创造具有梯度电势的高电势2A12铝板作为靶板。利用自行构建的梯度电势靶板的充放电测试系统、超高速相机采集系统和二级轻气炮加载系统，开展高速撞击梯度电势2A12铝靶的实验室实验。实验中，弹丸以入射角度为60°（弹道与靶板平面的夹角）、撞击速度约为3 km/s的条件撞击间距分别为2、3、4和5 mm的2A12铝高电势靶板，利用电流探针和电压探针采集放电电流和放电电压。实验结果表明：放电产生的等离子体形成了高电势与低电势靶板间的放电通道，且在梯度电势靶板间距分别为2、3 mm时诱发了一次放电，放电电流随高低电势靶板间间距的增加而减小；在梯度电势靶板间距分别为4、5 mm时诱发了二次放电，放电电流随高低电势靶板间间距的增加变化不明显。

对于单个外力作用下的微动机构，柔度描述了外力与其输出位移之间的关系，是影响微动机构动态性能和精度的重要性能指标。对于多个外力作用下的情况，与之相对应的是微动机构输出位移与其多外力间的关系式。为求解该关系式，采用了柔度矩阵和刚体运动规律相结合的方法。首先，对整体进行单元划分，并求解结构中各柔性单元的端点位移与端点力之间的关系式；然后，根据各单元间的结构关系求解各不同单元端点力或端点位移间的叠加和协调关系式；最后，综合所有求得的关系式整理出输出位移与外力之间的关系式。运用该方法求解了一种微动夹持器的工作端位移，并与有限元分析软件的计算结果进行了对比。研究结果表明：该方法具有普遍适用性以及可靠的精度，能够用于一般微动机构的性能分析与优化。应用MATLAB软件对求得的关系式进行分析，获得了结构参数优化所需的理论依据。

以典型惯导产品加速度计贮存寿命评估为例，提出了一种基于故障行为模型的加速退化试验设计方法，解决了缺乏预试验数据情况下试验应力水平设计的问题。在通过对产品特性和主机理分析基础上，确定表征产品贮存寿命特征参数及试验应力，构建了考虑材料等分散性的加速度计故障行为模型，用以描述参数加速时变规律的特性。在试验应力最高水平确定的情况下，基于给定置信度和故障行为模型，以高应力水平下退化量的置信下限与低应力水平下退化量的置信上限不交叉为原则，采用基于仿真的加速退化试验设计方法，优化确定低应力和中间应力水平，从而设计给出试验剖面，并给出了加速退化试验方案优选流程，最终从备选方案集中确定加速度计试验最优方案。通过实际案例分析，验证了该方法的有效性。

针对火星探测器着陆时沙尘天气对机器视觉的影响，提出一种去除沙尘天气对光学成像影响的方法，为视觉系统提供清晰输入图像。首先对受沙尘天气影响的图像建立模型，然后求取模型中大气光值与透射系数值。对于大气光值的计算采用基于四叉树细分的方法，在最小值图像上搜寻指定阈值面积中灰度均值最大的区域，在初始图像中相同区域计算各通道均值，作为大气光值。在此基础上计算透射系数，完成清晰图像的恢复。通过对受沙尘影响图像测试表明，该方法能够将受沙尘影响的图像恢复成清晰的图像。即使在复杂的环境中，该方法对光照变化、沙尘强度变化和场景变化等仍具有较好的效果。与其他方法相比，本文方法在去除沙尘对光学图像影响方面效果较好，在恢复图像评价指标等方面优于其他方法，能够进一步提高图像清晰度，为光学图像的后期处理提供更丰富信息。

在精密测量和航空航天领域，原子陀螺仪、原子磁强计等对线圈产生磁场的均匀度有很高的要求，而传统的亥姆霍兹线圈磁场均匀度较差，难以满足应用需求。为了设计产生高均匀度磁场的线圈组，基于线圈轴向磁场的泰勒展开式，提出了任意线圈数的圆柱形线圈组参数的计算方法，并给出了9线圈以内的线圈参数，分析了磁场均匀度、线圈尺寸、线圈最大安匝比随线圈个数的变化趋势。结果表明随着线圈个数的增加，均匀区面积几乎线性增大，9线圈组磁场均匀度优于0.01%的区域面积约为亥姆霍兹线圈的30倍。在要求各个线圈由整数匝线圈组成且各匝线圈电流相同的情况下，提出了一种线圈安匝比取整的方法，并给出2~9线圈组的安匝比取整结果，计算结果表明相同线圈个数下设计的线圈组产生磁场的均匀度优于已有文献。以5线圈组为例，对实际线圈组制作工艺产生的误差进行了仿真分析，仿真结果表明，考虑误差的情况下，设计的尺寸和磁场也满足原子陀螺仪、原子磁强计等的实际要求。

针对多颗在轨卫星对空间合作目标的协同导航问题，提出了一种适用于协同导航的分布式球面单形-径向容积求积分卡尔曼滤波（DSSRCQKF）算法。为了计算非线性滤波中的高斯加权积分，分别使用球面单形准则和二阶高斯-拉盖尔求积分准则计算球面积分和径向积分，提出了一种新的球面单形-径向容积求积分准则。将该准则嵌入分布式卡尔曼滤波框架中，结合协同导航的非线性数学模型，给出适用于协同导航的DSSRCQKF算法，该算法要求每颗导航星仅与其邻居星进行通信，通过数据的分布式融合实现对目标星轨道状态的一致估计，从而避免了传统集中式处理中较高的通信和计算压力。仿真实验结果表明，与分布式卡尔曼滤波相比，本文算法将对合作目标的实时定位精度提高了11 m，定速精度提高了0.02 m/s，从而验证了本文算法的有效性。

跨声速定常流场的隐式求解相当于使用牛顿迭代法求解一个非线性方程组。为满足牛顿迭代收敛性的要求，通常需要对所求解问题进行全局化处理。在同伦延拓的框架内，提出了一种基于拉普拉斯算子的方程延拓方法，提高了定常流场隐式求解收敛速度。针对定常流场通常初始化为均匀来流的特点，一方面利用拉普拉斯算子的椭圆性加快边界条件信息向流场内部的传播，另一方面利用拉普拉斯算子的线性和正定性改善延拓问题的正则性，综合两者增加拟牛顿算法的稳定性，提高可用CFL数，最终达到提高流场求解效率的目的。由于流场问题的复杂性和非线性，难以通过理论分析得出先验的最优非线性求解策略。因此，通过无黏NACA0012翼型、湍流RAE2822翼型和三维ONERA M6机翼等算例的数值实验，研究了拉普拉斯项参数对收敛效率的影响，给出了效率较优的参数组合，验证了本文方法在跨声速情况下相对于经典伪时间推进法可以节约20%以上的CPU计算时间。

磁悬浮控制敏感陀螺以洛伦兹力磁轴承（LFMB）为力矩器驱动转子偏转。针对磁悬浮控制敏感陀螺转子径向转动自由度间存在耦合的问题以及转子偏转高精度快响应要求，提出一种前馈解耦内模控制方法。根据洛伦兹力磁轴承的工作原理建立了转子偏转动力学模型，并设计了前馈解耦矩阵实现转子径向偏转解耦，在此基础上，采用二自由度内模控制器（2-DOF IMC）对转子进行高精度快响应偏转控制。MATLAB仿真结果表明所提出的控制方法可有效实现对陀螺转子偏转的完全解耦，且转子偏转响应时间较交叉PID算法减少57.1%，受0.1sin（2πt）°正弦信号扰动影响产生的偏转波动幅值较交叉PID算法减少76%。

路径跟踪控制是无人水面艇（USV）自主完成各项任务使命的关键技术之一，受到国内外运动控制领域的普遍关注。为提高风浪流等外界环境干扰下，无人水面艇（USV）路径跟踪控制的准确性和鲁棒性，研究海流等外界扰动环境下一类非对称欠驱动无人水面艇的路径跟踪问题，提出了2种改进积分视线（ILOS）导引策略，并基于改进导引策略和反馈控制思想实现了无人水面艇水平面的路径跟踪。与传统ILOS导引策略相比，第1种改进策略具有变积分增益能够避免积分饱和及超调现象；第2种改进策略在前者的基础上将前视距离设计为时变量，使得无人水面艇操纵更加灵活，其中积分增益和前视距离均为垂直距离误差的不同函数，引导无人水面艇灵活快速地跟踪期望路径。基于级联系统理论证明了当所有控制目标实现时，控制系统为全局k-指数稳定（GKES）的，理论分析和仿真实验证明了算法的有效性和先进性。

基于铁木辛柯梁理论，对两端固支梁在承受阶跃载荷和移动载荷下的响应进行了分析。借助K-V阻尼模型，研究了阻尼对系统动态性能的影响。为了进行理论求解，推导了比例阻尼的使用条件，继而运用实模态叠加法理论，最终导出了系统受载时响应的解析解。数值分析结果表明，该方法准确可靠，为其他数值算法，如拉普拉斯变换法，提供了横向对比的依据。有阻尼振动的分析表明系统在高阶模态具有过临界阻尼特性，在低阶模态为收敛振荡特性。阻尼对系统的响应有很大影响，尤其在大长细比时，甚至出现了振幅增大的情形。此外，在阶跃载荷的作用下，系统均呈现出了低频模态为主的响应特性。

针对超流体陀螺相位波动噪声影响陀螺角速度检测精度的问题，提出了一种基于递推最小二乘（RLS）算法的陀螺自适应噪声抵消系统。首先，建立了超流体陀螺的相位检测模型，得到了陀螺输出薄膜幅值和相位的关系。其次，考虑热运动的影响，建立了相位波动噪声的等效输入角速度模型，探索了陀螺参数对角速度噪声的影响，得到了陀螺角速度噪声幅值范围。在此基础上，考虑该角速度噪声与输入角速度的互不相关性，将超流体陀螺薄膜幅值解算输出的混合角速度信息作为抵消系统的期望输入，将相位波动噪声引起的角速度噪声作为RLS自适应滤波器的参考输入，通过自适应调节参数使得RLS自适应滤波器的输出与混合角速度信息的噪声部分相抵消。通过与最小均方（LMS）算法仿真对比表明，在大角速度、大噪声情况下，该抵消系统能够有效消除陀螺混合角速度信息中的噪声成分，且具有较快的收敛速度和较好的稳定性。

基于民机的适航要求，建立了一种基于数字虚拟飞行的侧风着陆地面航向操稳特性评估方法。以着陆滑跑过程中最大机体倾斜角和最大航迹偏移量作为评估的关键参数，依据人机闭环数字飞行仿真计算结果，评估了某大型水陆两栖飞机侧风着陆任务的地面航向操稳特性适航符合性。对于20 kts侧风分量，算例飞机着陆滑跑的机身最大机体倾斜角为3.44°，最大侧向航迹偏差为2.51 m，能够满足适航要求。进一步研究表明，侧风分量大小、道面污染情况均影响侧风着陆的安全性。在干道面上当侧风分量超过30 kts时即会出现地面打转现象；道面污染增加滑跑减速所消耗的跑道长度，同时不利于驾驶员对滑行航向的控制。所提评估方法可应用于民机的概念和方案设计阶段，并为后续开展飞行试验验证等提供理论参考。

充气展开自支撑臂是由层合铝膜和离散自支撑壳组成，可在无充气压力下实现对有效载荷的支撑。为提高充气展开自支撑臂振动特性预测精度，首先，基于Timoshenko梁理论和哈密顿原理，推导了自支撑臂振动微分方程，提出了考虑充气压力的预应力和构型变化的梁单元模型。该单元模型考虑了结构自支撑壳的离散分布特性，使建立的质量矩阵更接近自支撑臂结构的真实值。然后，通过实验对该模型进行验证，结果表明本文方法比传统梁单元模型具有更好的精度。最后，分析了充气压力和自支撑壳宽度等参数对自支撑臂结构振动模态的影响规律，结果可为充气展开自支撑臂的设计提供理论参考。

为了提升储备池的动态适应性能，克服回声状态网络（ESN）输出权值求解的病态不适定问题，平衡其拟合与泛化能力，提出了一种基于L_1/2范数正则化的塑性回声状态网络故障诊断模型。在储备池构建中引入BCM规则对连接权矩阵进行预训练，并在目标函数中添加L_1/2范数惩罚项以提高稀疏化效率，利用一个光滑化的L_1/2正则子克服迭代数值振荡问题，并采用半阈值迭代法对模型进行求解。将模型应用于机载电台的故障诊断问题中，仿真结果证明了模型的有效性和优越性。

分析浮空器氦气昼夜温差时通常将整个囊体蒙皮涂层设置为同一种材料，分析材料的吸收率与发射率对氦气昼夜温差的影响。为进一步减小氦气昼夜温差，提出了将囊体分为迎光面和背光面，迎光面采用吸收率低的材料，背光面采用发射率高的材料。建立了囊体热力学模型，采用Kriging模型对囊体不同部位的材料特性进行优化，其基本思想是将囊体划分为48个部分，采用拉丁超立方体方法进行抽样，进行热力学分析得到样本的响应，以此建立Kriging近似模型。经过该方法优化后发现，氦气的昼夜温差减小到28.6 K，比传统的分析减少7.7%。

针对调频（FM）引信抗干扰能力差的问题，提出了调频引信谐波时序检测抗干扰方法，利用弹目交会过程中谐波时序特征，提高了调频引信抗调幅（AM）、调频和扫频干扰能力；设计了基于快速傅里叶变换（FFT）的调频引信谐波提取方案，通过对差频信号进行FFT获得谐波幅值，与现有谐波定距调频引信通过带通滤波器（BPF）获得谐波幅值相比，在保证同等定距精度的前提下，可以灵活选取谐波次数和谐波通道，利用谐波时序性提高调频引信抗干扰能力，同时易于实现炸高分挡。仿真及实测结果验证了本文方案的可行性，调频引信抗干扰成功率由16.7%提高到90%以上。

针对高超声速飞行器再入末段机动突防、精确打击问题，从最优控制角度出发，提出了一种考虑拦截弹动力学特性的最优机动突防弹道优化方法，获得了高超声速飞行器的最大机动能力。该方法将拦截弹运动模型引入突防弹道优化的模型中，通过施加约束限制拦截弹按照比例导引律飞行。根据飞行任务和交战双方的弹道特点分段，结合各段的任务和特性，分别提出了突防性能指标和精确打击性能指标等，并通过加权函数将各个独立、矛盾的性能指标统一，建立了多对象、多段、多约束机动突防弹道优化模型，采用Radau多段伪谱法（MRPM）进行求解。针对该问题求解的初值敏感、可行域窄等问题，提出了一系列弹道优化策略，提高了收敛速度和求解精度，最终获得了最优机动弹道，并通过协态映射原理对其最优性进行了验证。结果表明，该方法能充分发挥高超声速飞行器的机动能力，获得满足落点精度要求的突防弹道，相对已有方法，将脱靶量提高了1~2个量级。灵敏度分析表明，该弹道对拦截弹的发射时间不敏感。

针对大型航天器蜂窝结构灌注需求，提出一种新型串并混联灌注机器人机构，主要对并联机构进行分析研究。首先，对3PSS-PU并联机构进行了运动学分析，建立了运动学反解数学模型和雅可比矩阵；其次，确定了影响机构工作空间主要因素的约束条件，求解出了机构的工作空间；然后，建立了机构的刚度模型，求得机构在运动过程中的刚度变化分布；最后，利用遗传算法，以工作空间和全局刚度为目标对机构结构参数进行优化分析，确定了最终的机构尺寸参数，为蜂窝灌注机器人应用奠定基础。

随着低空飞行密度不断增加，低空航行安全已引起广泛关注，由于低空环境复杂，低空飞行受地面障碍物和天气影响比商用航空显著，传统的空中交通警戒与防撞系统（TCAS）和其他冲突探测方法并不适用于低空密集飞行环境。针对传统探测方法计算量大、适用性差的不足，引入支持向量机（SVM）的二元分类方法，通过对本机和周边飞机航迹归一化处理，采用智能优化算法对关键参数进行优化，利用模拟数据对分类器进行预先训练，实现了适用于低空飞行的高效冲突探测。以大量的仿造数据对算法有效性进行了测试验证，结果表明漏警率和误警率分别控制在约0.1%和6%，克服了传统确定型方法与概率型方法难以兼顾效率与适用性的缺陷。

针对在信号特征提取与识别中使用双谱估计数据量大、维度高的问题，提出了双谱对角切片（BDS）与广义维数（GD）相结合的识别方法。通过提取信号双谱对角切片减少数据量，并利用多重分形理论中的广义维数降低数据维度，对切片内部特性进行细微描述，基于距离测度提出特征评价指标，从而选出最具有区分度的3个阶数对应的广义维数作为特征向量，输入到最小二乘支持向量机中进行分类识别。使用4种低截获概率（LPI）雷达信号作为待识别信号，仿真结果表明，本文方法提取的信号特征在特征空间中有良好的聚集性和离散性，在0 dB信噪比下，识别准确率能达到92.2%，与选取的其他方法对比说明其具有很好的识别性能。

通过分析总线胚胎电子阵列（BBEEA）的结构特点和工作原理，将多态系统理论引入到阵列的可靠性分析中，采用通用生成函数（UGF）方法建立了阵列的可靠性分析模型。与基于n/k系统的阵列可靠性分析模型进行对比，验证了基于多态系统阵列可靠性分析模型的正确性和有效性。利用建立的阵列可靠性分析模型对总线胚胎电子阵列的可靠性进行分析，根据阵列的可靠性要求指导阵列的结构设计。同时，对比不同规模总线胚胎电子阵列与典型胚胎电子阵列（EEA）的可靠性，分析总线胚胎电子阵列的性能。分析结果表明：建立的阵列可靠性分析模型能够准确有效地分析阵列的可靠性，将阵列的可靠性分析与工作状态相结合，对阵列的结构设计和预防性维修决策具有重要的指导意义。

为了实现大前置角拦截下的时间一致性饱和攻击，利用非线性导引方程，采取基于预测命中点（PIP）的剩余时间估计方法，结合等效滑模控制理论和Lyapunov稳定性定理，设计了一种大前置角拦截攻击时间控制导引律（ITCG）。针对固定目标和非机动运动目标，在弹目接近速度为负的情况下也能保证准确命中，实现了任意初始前置角下的指定时间到达，拓宽了导弹的制导初始条件，并给出了严格的理论证明。不同初始条件下的仿真结果验证了导引律的有效性。

深空探测器软着陆过程中发动机未能正常关闭将极大降低其软着陆稳定性，因此引入了触地关机着陆方案。针对触地关机方案，建立了腿式探测器动力学分析模型及发动机推力控制模型。考虑着陆环境与探测器着陆状态的不确定性，采用蒙特卡罗模拟分别对探测器在主发动机关闭失败时、触地关机着陆方案下、带有姿态控制的触地关机着陆模式下的软着陆稳定性进行了分析。采用描述性采样方法抽取样本点，基于均值估计相对误差建立模拟终止准则，在保证模拟精度的前提下提高蒙特卡罗模拟效率。计算并对比了3种着陆方式下探测器软着陆可靠度，触地关机方案可在主发动机关闭失败后将探测器稳定着陆可靠度提升11.6%，姿态控制的引入可进一步将安全着陆的可靠度提升9.7%。

通过对航空发动机故障诊断，能够正确判断各部件工作状态，快速确定维修方案，保证飞行安全。在结合深度信念网络和决策融合算法的基础上，提出了基于深度学习的航空发动机故障融合诊断模型。该模型通过分析发动机的大量性能参数，先利用深度学习模型提取出性能参数中的隐藏特征，得出故障分类置信度；其后对多次故障分类结果进行决策融合，从而得出更准确的诊断结果。将普惠JT9D发动机故障系数用于数据仿真，通过算例验证本文算法的有效性；算例计算结果表明：多次实验结果经数据融合提高了可信度，该模型具有较高的故障分类诊断准确性和抗干扰能力。

基于三站点库存组织研究了备件转运策略对于系统期望延期交货量（EBO）的影响。首先，依据三站点库存组织中备件和故障件的消耗与补给过程以及库存控制策略，给出了考虑保障站点供应优先级的手边现货、应得备件数和延期交货量之间的状态方程。其次，通过定义站点延期交货量与应得备件数之间的比例系数，将原非线性方程组转化成线性方程组，然后借助线性方程组解的判定法则对方程组解的唯一性进行判定，并结合不动点原理构造柯西列逼近原方程的解。最后，在算例分析中借助MATLAB对2种转运策略（按固定概率转运和按优先级约束转运）下系统EBO的数值大小进行对比。结果表明：按优先级约束进行备件转运能够在大部分情况下提高备件利用率同时降低系统EBO。此外，通过分析还可以发现，不同备件转运策略对系统EBO作用效果的显著性主要由转运策略的可行作用空间大小决定，而作用空间的可行变化范围主要由备件需求由本地满足的概率、库存配置方案以及需求率和维修速率决定。

传统基于微机电惯性测量单元（MEMS-IMU）的惯性导航系统（INS）引入零速修正（ZUPT）算法校正器件的累积误差。但由于ZUPT算法零速判定阈值为固定值，只适合单一运动模式，当室内行人运动轨迹包含多种运动模式时，定位精度下降。对此，提出了一种多运动模式下自适应阈值ZUPT算法。分析了室内行人包括静止、走、跑、上楼和下楼5种运动模式零速判定阈值的选取，实现了利用随机森林（RF）算法对5种运动模式的分类识别，并根据识别结果对ZUPT算法零速判定阈值进行自适应调整。为了验证本文算法的可行性和有效性，利用MATLAB软件平台对实测数据进行处理，并与传统定位算法进行了比较。3组实验结果表明，当室内行人运动轨迹包括多种运动模式时，相比传统固定阈值的ZUPT算法，引入自适应调整阈值的ZUPT算法可使定位算法的定位精度提高73.83%。

带移动副平面六连杆机构的分支、运动缺陷、运动范围等的判别是机构运动特性研究的重要指标。首先，将带2个移动副或3个移动副的平面六连杆机构分为四环链及五环链，引入欧拉公式、三角换元等方法，得到带移动副机构在极限位置（包括死点、分支点）的具体构型、具体关节输入输出关系以及关节旋转空间。其次，将2个链路结合，提出带2个移动副及3个移动副平面六连杆机构的分支识别方法。最后，通过实例验证，得到机构的分支点、死点及关节在所有极限位置的具体角度，为带移动副机构分支的自动识别提供了一种简便有效的方法。