光谱分析是化学计量学的一个重要应用方向, 并已被广泛应用到各个领域, 其中光谱变量选择又是光谱分析的重要环节。 研究不同的变量选择方法客观地识别有用的信息变量和消除无关或干扰变量十分关键。 提出了一种新的变量选择方法, 命名选择比率的竞争性群体分析法(SRCMPA)。 该算法采用选择比率, 自适应加权采样和模型群体分析的思想, 并结合了变量排列和指数递减函数方法。 关键波长定义为多元线性回归模型中得分值较大的波长, 将线性模型PLS下的选择比率的得分值作为评价各波长重要性的指标, 然后, 根据每个波长的重要性, SRCMPA依次从蒙特卡罗采样中选择N个波长子集, 以迭代和竞争的方式运行。 在每一次采样运行中, 以固定比率的样品以建立校准的PLS模型并计算每个变量的选择比率值, 基于排序选择比率的得分值和作为权重的归一化的SR(选择比率)得分值, 采用指数递减函数的强制选择和自适应加权采样竞争选择的两步过程来选择关键变量。 最后, 应用交叉验证(CV)方法来选择具有最低交叉验证均方根(RMSECV)的子集作为最优子集。 该算法已在小麦蛋白数据集和啤酒数据集上进行了测试, 并使用三种高效算法作对比。 通过对实验结果来评估算法优越性, 该算法能够找到数据集的关键波长变量的最佳组合, 并能用于解释感兴趣的化学特性, 通过建模后的评价结果也是最佳的。 该算法在啤酒光谱数据集的运行结果, 相较于啤酒数据集的全光谱PLS模型, 变量个数由567个减少到42个左右。 并且模型的RMSECV由0.622下降到0.115, RMSEP由0.823减少到了0.263左右, 预测精度分别提高了81.5%和68.1%。 Q2_CV和Q2_test也分别由0.940, 0.852提高到了0.994和0.995。 在小麦蛋白数据集的运行结果, 相较于于小麦蛋白光谱数据集的全光谱PLS模型, 变量个数由175个减少到18个左右。 并且模型的RMSECV由0.607下降到0.292, RMSEP由0.519减少到了0.234左右, 预测精度分别提高了51.9%和54.9%。 Q2_CV和Q2_test也分别由0.748, 0.774提高到了0.931和0.839。

针对空间光学镜指向机构高精度、轻量化的特殊要求, 提出一种基于球面5R机构的新型空间二维并联指向机构。传统球面5R并联机构存在负载不便安装的问题, 通过设计非对称支链形式和特殊连杆结构, 有效解决了这一问题。基于机构的运动学分析, 以工作空间、灵巧性和承载能力作为优化指标, 采用图谱法对机构的结构参数进行了优化设计。采用有限元方法对优化后机构的不同负载布置形式进行模态分析。优化结果表明非对称支链形式机构具有更好的灵巧性指标。设计光学镜负载质心位于球面机构球心处, 结构更加紧凑, 可以提高机构固有频率, 并且能够降低负载运动转动惯量。提出的新型空间光学镜并联指向机构具有良好的综合性能, 研究为高精度并联光学指向机构的应用提供了理论基础。

基于脉冲测距原理，利用三维激光扫描仪获取不同工况下模型的点云数据，分别从定性和定量两方面对点云数据进行处理，获得了拱桥关键构件的变形信息。提出一种基于标靶点云的桥梁变形检测方法，即采用以面取点的思路，通过圆形标靶轮廓点云来拟合标靶圆心坐标，以获得构件精确的变形值。此外，利用有限元软件建立模型，将计算结果与位移计测量值、有限元模型分析的结果进行对比。结果表明：该方法结合点云获取的桥梁变形数据具有更高的精度，同时避免了单点测量难以获取结构全面变形的缺点。

为提高超磁致伸缩致动器（GMA）偏置磁场的均匀度, 设计了叠堆式超磁致伸缩致动器（SGMA）, 建立了SGMA的磁场分布模型, 并对模型进行分析研究。首先, 通过分析传统GMA偏磁施加方式的特点和不足, 采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式, 设计了SGMA; 然后, 将磁路模型和毕奥-萨伐尔定律相结合, 建立了能够准确描述SGMA磁场特点的磁场分布模型; 接着, 利用所建立磁场分布模型分析了不同参数对SGMA磁场分布特征的影响, 提出了SGMA结构设计方法; 最后, 通过实验完成了模型验证。结果表明: 采用本文建立的模型描述SGMA磁场分布时, 最大相对误差低于4%; 在预测SGMA的输出位移时, 最大相对误差低于5%。该模型有助于准确刻画SGMA的工作状态, 提高SGMA的系统精度, 并为SGMA结构设计提供参考依据。

为了验证双光路敏感器折反部件在实际工况下是否会发生成像失真及结构损坏,采用有限元分析软件MSC.Nastran对双光路敏感器结构进行了静态分析和模态分析,得到了结构的静态特性及固有频率。根据分析图像所得数据及反射定律计算,得到折反镜实际反射光线与理论反射光线的偏移量为0.03 mm,小于设计时的理论安全值0.05 mm,验证了折反部件在静力学作用下变形较小,成像不会失真;动态分析得到折反部件的基频为1 647.5 Hz,基频较高不易产生共振,具有一定的结构稳定性,成像结果令人满意。对进一步的结构优化设计提供理论支持;此外,对提高样机的可靠性,降低风险具有指导意义。

LED灯的光通量不仅受电流的影响,还受到结温变化的影响。针对传统LED调光存在只改变电流大小而忽略结温变化对光通量影响所存在的不足,结合LED结温和管脚温度存在特定的关系,利用实验装置采集HL001WY型GaN基白光LED在不同管脚温度和正向电流下的光通量实验数据并进行二次项趋势回归,利用定标和归一化方法建立光通量、电流以及管脚温度三者变化关系的数学模型。计算结果表明,利用该方法建立的模型得到的计算数值与实验实际测量值的相对误差小于4.5%。

在光电经纬仪中, 望远镜的口径越大, 对跟踪架的结构刚度要求越高。因此对于跟踪架的结构设计备受关注。本文以地平式 U型跟踪架为例, 对其中的两个关键部件如四通和转台采用方钢管桁架结构进行设计, 结合有限元设计及模态分析, 求解其固有的谐振频率。通过与传统的钢板焊接结构比较, 结果表明方钢管桁架结构刚度更高, 重量更轻。对于口径达到 1 m的地平式经纬仪跟踪架, 重量达到 6 200 kg时, 经过激振试验和扫频测试, 测得机械谐振频率达到了 78 Hz。

以巡飞攻击导弹红外成像导引头为研究对象,依据弹性力学基本原理,对系统结构模态及随机振动响应进行了理论分析并求解.建立了导引头有限元分析模型,利用ANSYS Workbench 有限元分析软件,对导引头进行了模态分析、随机振动响应分析,计算出了导引头前六阶固有频率及振型,并在此基础上对导引头进行了随机振动响应分析,在探测器和电子舱结构中各取一节点作为检测点,分析2 点在给定随机激励下的加速度响应,并对导引头进行了应力分析.计算结果表明,导引头固有频率设计合理,加速度响应能满足使用要求.

大口径大温差环境下的长条形反射镜沿用传统支撑方案难以满足高结构刚度和高热稳定性，而由于其结构的不对称性，一些广泛用于圆形主反射镜中的支撑方式又难以展开，针对该问题本文提出了一种球铰 bipod热稳定结构有效提高了反射镜在自重和热载荷作用下的面形精度。文中对该结构的模态进行了理论分析并得出了解析解，对支撑结构的优化布置以提高组件的刚度起到有效的预测与指导作用。通过结构参数与支撑结构布置的优化，很好的满足了该长条形反射镜组件的高刚度、高热稳定性要求。

为满足空间遥感器的高度轻量化要求，提高其结构的基频，减少100 Hz以下低频振动的影响，研究了高比刚度的轻型支撑桁架结构。针对同轴长焦距光学系统，基于三角形稳定的原理设计了一种6杆碳纤维复合材料桁架结构，并基于有限元法完成了其优化设计，使其质量降低了11%。为验证其可行性，研制了力学模拟件，进行了工程分析和动力学试验，并讨论了分析和试验的误差来源。分析和试验显示，模拟件的固有频率超过了120 Hz，表明所设计的支撑桁架合理可行，能够满足长焦距空间遥感器的使用要求。该结构在质量为13 kg的前提下，解决了目前该型遥感器基频较低的难题，该设计已成功应用于某相机结构中。