高分辨率步进扫描投影光刻机中的精密双层气浮直线电机采用气浮轴承支撑，实现亚微米级定位的高速高精运动。考虑其气固耦合特性以及对运动精度产生的影响，通过有限元的方法建立了精密双层气浮直线电机的有限元模型。在该模型的基础上，应用模态叠加法分析了该系统在各种条件下的动力学响应，得到了在X、Y、Z三个方向的加速度响应曲线；同时，借助实验模态方法，验证了该系统动态响应，从而得到了该系统的谐振频率。仿真计算结果和模态实验结果的偏差小于10%，证明了该模型是正确有效的，为下一步的动态优化和控制设计打下基础。
针对微零件装配工艺的需要,开发了一套基于压电陶瓷驱动的微夹钳,建立了压电陶瓷驱动微夹钳位移与电压的关系模型,针对压电陶瓷迟滞现象提出了基于Dahl模型的前馈补偿控制和PID混合控制算法,微装配实验证明该模型结构控制效果好,能达到控制要求。
针对齿隙、摩擦等非线性因素对运动控制精度的影响，考虑精密机床加工过程不允许出现超调量的特殊要求，研究了机床折返时驱动轴与负载轴分离的不可控过程。建立了系统动力学变结构模型，采用自适应变结构控制方法，能够根据系统运行状态自适应改变滑动方程参数，该控制方法既能补偿齿隙、摩擦的不利影响，保证加工精度，又可满足折返时的快速性和没有超调量的特殊要求。仿真结果验证了该方法的可行性。
给出了油气弹簧结构原理图，对叠加节流阀片和调整垫圈进行研究，建立了叠加阀片应力计算式和调整垫圈厚度设计式。利用开阀速度和开阀压力建立油气弹簧节流缝隙设计公式，并对叠加阀片和调整垫圈对节流缝隙的影响进行了分析。通过实例对油气弹簧的叠加阀片、调整垫圈和节流缝隙进行了设计，对叠加阀片等效厚度、开阀特性和应力强度进行验证，并对所设计的油气弹簧进行了特性试验。试验和分析表明，节流缝隙的设计方法是正确的，对油气弹簧设计具有重要参考价值。
根据复杂曲面的几何特性和拓扑结构，对曲面进行分片处理，在每一片上进行喷涂机器人喷枪路径的规划。将整个曲面上的喷枪路径顺序组合问题看成乡村邮递员问题（ORPP），并采用哈密尔顿图形法表示ORPP，用遗传算法进行求解。个体编码采用代表哈密尔顿图中顶点的实数编码和代表每片上路径方向的编码相结合的方法，可实现对问题空间的全局快速寻优。最后以某品牌汽车车身后盖为喷涂对象进行仿真实验，实验结果验证了所提算法的有效性
为了实现滚切剪机构设计的最优化，开发了滚切剪计算机辅助设计软件，利用该软件对影响滚切剪剪切质量、力能参数以及主要杆件受力的曲柄半径、连杆长度、相位差、曲柄中心距以及上刀架偏移量等因素进行了分析研究。研究的结果为滚切剪设计人员提供了重要的设计依据，开发的滚切剪辅助设计系统为实现滚切剪的优化设计提供了方便快捷的设计手段。
利用有限元方法完成了整体成形碟形波纹管的刚度及稳定性计算并进行了试验验证。结果表明整体成形碟形波纹管的刚度及稳定性均显示强非线性特征。运用非线性有限元方法得到的结果和试验数据具有良好的一致性，能够较好地模拟碟形波纹管的临界失稳压力及失稳形态。
提出一种可对高黏度物料进行输送、混合及塑化作用的新型双螺杆挤出混炼机构——差速双螺杆挤出混炼机。利用双螺杆泵的设计思想及空间啮合原理建立差速双螺杆挤出混炼机的型线设计方法与数学模型。对差速双螺杆挤出混炼机组成齿型线设计参数进行分析，研究了中心距以及头数比变化对容积效率的影响，研究结果表明:当双螺杆转子组成齿型线的阴阳转子螺棱部分采用摆线时可以获得最佳输送及自清理效果。对剪切捏合性能进行研究，推导出剪切捏合性能最优的安装中心距的计算式。给出组合性能最优的阴阳转子螺旋副组成齿型线参数方程及设计实例。
在分析线缆虚拟装配规划过程中需管理的信息的基础上，以装配任务和布线任务为基本信息载体，提出了面向交叉装配的线缆虚拟装配规划过程描述模型，实现了装配规划历史信息的记录。研究了线缆虚拟装配规划结果信息后处理技术，将结果信息处理后以装配动画、报表清单、初始装配工艺文档等形式输出，可达到用虚拟环境下的规划结果指导生产实际的目的。在自主开发的虚拟装配原型系统VAPP上对上述技术和方法进行了实例验证。
针对复杂机器人对象，充分考虑系统的各种不确定因素，在不确定保守上界己知情况下，设计了全局稳定的鲁棒自适应复合控制器。控制器设计在确保高品质控制的同时，避免或减少了参数漂移、保守鲁棒增益及控制系统抖振等问题，从理论与实际的角度提高了控制器的鲁棒性和实用性。仿真实验验证了提出优化方法的有效性，而且机器人能在一定范围外力的干扰下回复稳定姿态步行。
针对产品协同设计中任务排序的复杂性及动态性，提出了基于最小化完工时间的在线排序方法。在该方法中，通过分析设计者在协同设计过程中的行为状态，确定了任务剩余处理时间和任务的权。在此基础上，研究了在线排序的三种决策时间点上的优化排序以及有约束关系的任务排序问题，得出了协同设计任务排序规则。最后通过算例验证了该排序方法的有效性。
利用有限元软件DEFORM-3D，基于三维刚塑性的有限元理论，对大断面收缩率轴类零件成形过程成功地进行了楔横轧二次楔轧制成形的数值模拟，模拟所得的轧件形状与实际零件基本相同，给出了楔横轧二次楔轧制过程的应力应变分布等重要信息。模拟结果表明：二次楔轧制大断面收缩率轴类零件的心部发生了很大变形；二次楔轧制中间横截面受的横拉应力时间较长、值较大，所以轧件中心更容易产生内部缺陷。
针对数控系统在启动/停止时由于速度不平滑，加速度存在突变现象导致机床产生剧烈振动问题，结合滤波技术和直线加减速规划方法提出了一种新的数控机床的加减速控制方法，该方法基于离散采样模型推导了滤波后的速度、加速度、加加速度的数学表达式，证明了该方法与常规S形加减速算法等价，并给出了该方法的实现步骤，实验结果证明了该算法的有效性。
用三维有限元方法对超声波线焊进行了瞬态的热－结构分析。为了用较小的规模模拟相对较长的金线和较大的焊盘，提出了一种温度场分析的等效方法。有限元模拟结果显示：超声波线焊中的总体温度远低于金属的熔点，说明总体温度的升高不是导致超声波线焊的直接原因；焊盘越小，总体温度越高，所以减小焊盘的尺寸能提高焊接性能；较大的压碶键合力对应的总体温度也较高，但是效果不明显，而且容易损伤金线。
对基于虚拟现实的虚拟测试技术的子功能模型进行了研究，建立了其交互模型、仿真模型和测试模型，给出了一个基于虚拟现实的虚拟测试系统实例——车辆操纵稳定性虚拟试验系统。
研究了非平稳信号的时变自回归建模方法，提出了应用小波基函数将非平稳时变参数的辨识转化为线性时不变问题的辨识，在此基础上，应用带遗忘因子的递归最小二乘算法进行参数估计，实现了信号的自适应时频分析。通过仿真算例将该法与短时傅里叶变换、Wigner分布的结果相比较，验证了该方法时频分辨率高的优越性。最后，将该方法应用于轴承的故障诊断，结果表明，该方法用于故障诊断的特征提取是有效的。
提出一个三维测量与模型重建的新方法。该方法通过对被测物体的特征线和进行模型重建所需要的模型表面的某些控制线进行标记，使其在颜色亮度上明显区别于被测物体本身的颜色，以利于图像识别；然后以一个数码相机为主要工具，以自由拍摄方式获得被测物体的多帧图像，在精确计算各次拍摄时的相机位置与姿态的基础上，通过对标识曲线的提取和不同图像中同名曲线的优化匹配，获取特征线和控制线的三维信息，进而重建被测物体的三维数字化模型。该方法具有测量硬件简单、测量方式灵活、测量范围不受限制、各角度测量数据自动拼合等优势，在逆向工程、产品质量检测等领域有广泛的应用前景。
针对受非完整条件约束的移动机器人存在的高度非线性、不确定性和外部干扰，提出了一种基于神经网络的鲁棒跟踪控制策略。该控制策略能够对系统中的未知的不确定性和干扰进行补偿。基于Lyapunov方法对控制系统进行设计，保证了系统的稳定性，改善了系统的动态性能。速度跟踪误差、神经网络权值误差和边界估计误差全局有界。仿真实验表明，该控制方法具有很强的鲁棒性和自适应能力。
提出了一种基于遗传算法的多目标设施定位方法。设计了一种新的整数和浮点数结合的编码方式；通过列举法使得每代个体满足约束条件，避免了罚函数的使用；可调整的双参数变异算子使进化过程能够较好地跳出局部最优解；应用基于Pareto排序的适应值分配方式得到目标函数的非劣解集，为决策者提供了多种选择方式。仿真实验说明了该方法的有效性。
基于热膨胀位移设计了一套轿车车身点焊质量实时监测系统，并开发了人机交互软件系统。该系统集成了位移传感器、单片机、PC等硬件设备。通过实时采集点焊过程中的热膨胀位移,并与理论最优热膨胀位移曲线相比较，能够对焊点质量进行监测、报警、故障诊断。实际车间应用表明,该监测系统具有良好的稳定性和可靠性，可广泛应用于各种自动化点焊生产。
利用高温高压回收装置对线路板进行了回收试验，分析了其回收机理。通过正交试验对回收过程中的四个影响因素进行了筛选，利用响应面法研究了其中三个最主要的因素：温度、时间和溶剂(水)的加入量，建立了线路板分层效果的多元二次模型方程，分析了线路板的最优回收工艺。结果表明，在250～290℃的温度范围内，超临界CO2流体回收线路板的最佳条件是温度为288℃、时间为222min、加水量为148mL、压力为20MPa。
针对显微注射中微注射针刺膜速度慢和定位精度差等问题，研制了一种基于惯性力与摩擦力交替作用的细胞工程用数字化进退针装置。利用该装置搭建了数字化显微注射实验系统。以昆明系小鼠为实验动物，对其卵母细胞进行了数字化显微注射实验研究。以细胞变形率和刺膜效率为评价指标，分析了数字化进退针装置驱动电压和频率等参数对实验效率的影响，通过实验优化了其控制参数。结果表明,小鼠卵母细胞数字化显微注射具有高的实验效率，达149枚/h。实验证实,数字化进退针装置满足细胞显微注射的要求。
根据赫兹接触模型和经典碰撞理论,并考虑返向器与螺母的固连关系，建立了滚珠与返向器碰撞接触的力学模型，导出了碰撞力公式,并在考虑弹性恢复系数的基础上推导出了碰撞接触时间公式。设计专门的试验装置对碰撞接触的时间进行了测试，测试结果表明，新建立的模型比现有文献的模型更符合实际情况。在试验的基础上，利用数值模拟方法分析了碰撞角度、结构参数和材料参数等因素对碰撞力的影响。
在Gleeble热模拟试验机上对不同处理状态（熔体处理与均匀化退火）的Al-1Mn-1Mg合金进行高温压缩试验，通过流变应力曲线分析，重点探讨了应变量对热变形材料常数的影响，并用光学显微镜、透射电子显微镜研究铝材的热变形组织特征。结果表明：经不同处理的Al-1Mn-1Mg合金均易发生动态软化并最终呈现稳态流变特征；热变形材料常数是过程量，随应变量的增加，应力水平参数α、应变速率敏感性指数m和热变形激活能Q随之增大，而应力指数n则逐渐减小；均匀化退火后，铝合金的α和m值最大而n值最小，动态软化效果最明显且变形均匀，在该状态下，铝合金的Q值受变形量影响小，平均仅为176.5kJ/mol，易进行热变形；当应变量为0.7时，基体呈现规则的再结晶晶粒组织，随着应变量的增加，晶内重新形成了位错胞结构。
分析了超宽带钢轧机的板形控制特性，指出其在板形控制方面的不足。为增加超宽带钢热轧机的板形调节能力，开发了线性变凸度（LVC）工作辊，实现板形调节与带钢宽度成线性关系，其板形控制性能优于CVC技术。建立了LVC工作辊的板形控制策略模型，在超宽带钢热轧机上实现了长期稳定应用。生产实绩表明，LVC工作辊可显著提高带钢的凸度控制精度,对凸度控制要求严的供冷轧料和凸度难控制的高强度管线钢，其凸度控制在50±18mm的比例可达96%以上。
经典的组合结构压机机架的预紧设计方法以横梁为刚体和拉杆立柱只有轴向变形为假设条件，给出的预紧设计方法与真实情况不相符合。采用ANSYS公司新近推出的协同仿真环境ANSYS Workbench软件对水压机进行了有限元计算，得到不同预紧系数下水压机拉杆的受力情况，从中找出拉杆预紧力依加载顺序而递减规律，对实际设备安装具有一定的指导意义。
针对半挂汽车列车的侧倾稳定性问题，建立了八自由度的半挂汽车列车动力学模型，并以线性二次型调节器（linear quadratic regulator,LQR）为基础，提出了一种基于回路传输恢复技术（loop transfer recovery,LTR）的线性二次型高斯（linear quadratic guass，LQG）最优控制算法。设计了局部状态反馈控制器，实现某车速下的侧倾控制，并进行了该车速下阶跃转向工况的车辆仿真分析。仿真结果表明:LQG/LTR控制器具有良好的抑制干扰噪声的能力和较好的鲁棒性，有效提高了半挂汽车列车的侧倾稳定性。
采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计，同时，为了提高计算效率，采用了一种新型的响应面构建方法——逐步回归响应面方法构建了整车耐撞性与白车身自由模态多学科系统的近似模型，利用序列二次规划优化方法对此近似模型进行优化，避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大，在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点，在满足了CMVDR294安全法规的同时，使得白车身的扭转模态值得到提高，汽车重量得到较大程度的减轻。
