钪（Sc）被广泛用于固体氧化燃料电池、陶瓷材料、催化剂与轻质高温合金等的制造，是不可或缺的重要战略资源，稀土矿石中Sc元素的定量分析对于稀土矿的勘探、开采具有重要意义。笔者提出了一种基于激光诱导击穿光谱（LIBS）结合随机森林（RF）算法的稀土矿石样品中Sc元素定量分析的方法。首先，考察了不同光谱预处理方法对RF校正模型预测性能的影响；然后，利用变量重要性测量（VIM）进行RF校正模型输入变量的选择与优化。为了进一步验证VIM-RF模型的预测性能，将其与标准曲线法、偏最小二乘（PLS）以及基于波段选择的RF模型进行了比较。最后，在最优化的光谱预处理（WT）和VIM阈值（阈值为0.016）等条件下，建立了基于小波变换结合VIM的RF校正模型。结果表明，VIM-RF校正模型表现出了良好的预测性能：RCV2为0.9981，RMSE_CV为0.0430 mg/kg，MRE_CV为0.0047，RP2为0.9993，RMSE_P为0.4964 mg/kg，MRE_P为0.0481。因此，LIBS技术结合RF算法可以有效实现稀土矿石中稀土元素Sc的定量分析，可为稀土矿石的品位分析与精准开采提供借鉴。

正丁醇具有互溶性好、 挥发性低、 价格低廉以及腐蚀性低等优势, 被认为是理想的柴油添加物。 柴油中正丁醇的精准定量分析对其品质快速评价与市场监督具有重要科学意义与实用价值。 提出了一种基于拉曼（Raman）光谱结合偏最小二乘（PLS）的柴油中正丁醇快速定量分析方法。 首先, 采集了40个柴油样品的Raman光谱, 并考察了不同预处理方法［一阶导数、 二阶导数、 多元散射校正、 标准正态变换、 归一化（Normalization）和小波变换］对PLS校正模型预测性能的影响; 其次, 采用变量重要性投影（VIP）对Normalization方法预处理后的光谱数据进行特征变量提取, 并采用五折交叉验证优化VIP的阈值; 最后, 基于最优的光谱预处理方法、 输入变量和模型参数, 构建PLS校正模型对柴油中正丁醇含量进行快速定量分析, 结果与基于原始光谱（RAW）和Normalization光谱的PLS校正模型的预测性能进行对比。 结果表明: Normalization-VIP-PLS校正模型展现出优异的预测能力（R2CV和RMSECV为0.998 4和0.236 2%: R2P和RMSEP为0.998 7和0.208 4%; RSD为0.035 5）。 成功建立了一种Raman光谱结合PLS算法的柴油中正丁醇快速定量分析方法, 该方法具有快速、 准确、 便捷等优势, 可为柴油以及其他燃料中添加物检测及其品质分析提供新思路与新方法。

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点，探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验，详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型，旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明，与基准组混凝土相比，适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度，增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响，其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度，粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响，其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著，粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著，粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化，本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。

目前常用的光学诊断大部分局限于二维成像，而基于层析成像的三维重建方法受限于空间和时间分辨率，无法实现等离子体边界的三维实时重建。提出一种基于光学分层理论的光场反卷积算法，利用光场重聚焦特性，结合聚焦测距法和刃边法，建立了光场深度与现实深度的关系，计算出点扩散函数，实现了单相机零调焦情况下的等离子体边界重建。为验证所提方法的可行性，以火焰为成像对象进行实验，其结果表明所提方法能够去除火焰分层图像中的离焦模糊，复原分层图像的原始结构。

为了解决恒温条件下光学部件粘接用微厚胶层凝固应力无法定量获知的难题, 设计了一种微厚胶层恒温固化状态动态监测系统。首先通过微厚胶层恒温凝固应力产生机理及影响因素分析, 确定了微厚胶层恒温固化状态动态监测系统的工作原理, 制定了胶层固化状态监测系统的总体方案; 然后设计了各功能模块的关键部件结构, 对其支撑结构的刚度、挠度和形变进行详细计算与有限元分析, 并建立基于装配方向图的整机装配模型; 最后对所设计系统的性能进行实验验证。结果表明: 经过优化后的监测系统设计合理, 带45°支撑角的U型结构整体刚度较初选7型结构提高了84%, 使用该系统监测并获得了两种胶层固化阶段的状态特征和应力方向及数值, 应用效果良好。该研究为微厚胶层的固化原理提供了理论参考, 使恒温状态下微厚胶层固化状态实测成为可能。

针对四旋翼无人机(UAV)编队在切换拓扑下的执行器故障问题,提出了一种基于模糊系统的多智能体一致性容错控制方法。首先建立了四旋翼UAV多智能体的误差模型和执行器故障模型,然后利用模糊系统逼近四旋翼UAV的非线性部分,并设计了自适应律来估计执行器故障和外界干扰的不确定性,最后对一致性容错控制律的稳定性进行了分析,证明了其能够保证各UAV跟踪误差一致有界。仿真结果表明: 设计的一致性容错控制律具有良好的稳定性、鲁棒性和准确性,最大跟踪误差仅为0.3°,实现了在切换拓扑下包容非线性不确定性、外界干扰和执行器故障的UAV编队一致性容错控制。、<英文标题>Fault-Tolerant Multi-agent Consistency Control Based on Fuzzy System

针对橡胶等难切割材料的加工问题, 该文设计了一种基于夹心式压电换能器的超声刀。根据振动及波动理论设计了夹心式压电换能器及其变幅杆。利用有限元分析软件ANSYS 14.0对超声刀进行了模态分析, 得到了超声刀工作模态的谐振频率。最后搭建实验测试平台, 通过实验测出了样刀的谐振频率, 并进行了功率和切割效果测试。实验结果表明, 随着负载的增加, 超声刀的功率呈线性变化, 且负载相同时, 输出功率随驱动电流的增大而增大, 参考电流分别为200 mA、250 mA、300 mA时, 对应切割7张纸的功率分别为3.7 W、4.1 W、5.9 W, 功率特性良好。与普通刀具相比, 超声刀切割时, 切口更光滑整齐, 切割效果良好。