利用计算机仿真技术，虚拟了数十万个不同的光谱相对功率分布，对光电积分测色中不同测量区间的系统误差进行了详细的计算机仿真实验。实验结果表明：对不同的测量区间，光电积分式测色有不同的系统误差；可利用筛子式数值修正技术将光电器件的测量准确度提高约２个数量级。

针对当前测量领域内球度差的超精密测量和评定这一薄弱环节,采用"经线法”球度误差测量技术,通过超精型圆度仪和相应的支承装置实现对外球面轮廓的测量.建立了采样数据的维数转换数学模型和球度误差最小二乘法评定数学模型,在最小区域法、最小外接球法、最大内接球法评定球度时,充分利用了最优化理论的单纯型法.为了验证该理论及软件的精度,作了大量仿真试验,并利用不同半径的球体、椭球、以及带有一定规律误差的球进行验证,通过分析可证明"经线法”理论是正确的,该系统的设计方案是切实可行的,并且该算法精度较高,可达到0.01 μm.

为了解决工业中动态流量测量困难的问题，引入软测量方法对动态流量进行测量．考虑BP算法建立软测量模型时收敛速度慢，易陷“局部极小”等不足，提出一种经遗传算法优化的BP网络进行软测量建模，用遗传算法先确定BP网络的网络结构和参数，将训练一定次数后得到的连接权值作为遗传计算的初始值，再用遗传算法确定BP网络的最优连接权值，最后把用BP算法训练得到的网络用于建模．文中对在燕山大学液压实验室采集的数据进行仿真，实验结果表明这种改进的建模方法在模型的训练速度和精度上有了较大的改善．

为满足石英振梁加速度计高动态性能的要求,对其关键结构石英谐振器进行优化设计分析.在总结结构优化设计的数学描述以及模型建立的原则基础之上,用模态分析理论和有限元软件工具,构建结构隐式约束函数,给出生成分析文件,定义优化变量,设置了与优化有关的具体步骤,分析各设计变量的变化规律及影响.结果表明,结构优化后,尺寸比较合理,满足设计目标,石英振梁加速度计中的单个摆片的标度因数值提高了16%,改善了加速度计的性能.

为了降低Sigma-Delta（ΣΔ）微机械加速度计量化噪声,提高系统分辨率,完成了一种单环四阶ΣΔ微加速度计的分析与设计,建立了系统的线性模型,并在此基础上,采用根轨迹法分析了系统稳定性.理论分析表明所建立的四阶ΣΔ微加速度计系统在噪声特性、死区、空闲音方面都具有优良的特性.在系统级的分析与讨论基础上,实现了传感器接口电路晶体管级的设计,该电路采用0.5μm 2层多晶2层金属CMOS工艺流片,系统测试结果表明该加速度计灵敏度为1.2 V/g,非线性度为0.2%,开环噪声密度12μg/Hz1/2,闭环噪声密度80μg/Hz1/2,整体功耗为40 mW.

提出了以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元的新型冲击式旋转精密驱动器.制作了驱动器样机,建立了基于Lugre摩擦模型的驱动器动力学模型.对驱动器动态特性进行了仿真分析和实验对比研究.根据驱动器的动态特性,提出了冲击式压电双晶片型精密驱动器特定的定频调压控制方法.仿真分析结果和实验结果吻合较好,表明该动力学模型符合驱动器的动态特性,可用于对冲击式压电双晶片型旋转精密驱动器的理论分析.

为了提高闭环微加速度传感器的性能,对反馈系统实现更好的控制作用,引入了PID控制器,并建立了闭环系统数学模型,分析了系统的传输函数.利用SIMLINK对该模型进行了仿真分析,结果表明PID控制器很好的改善了系统的阻尼,减小了系统的响应时间和调节时间.通过实验得到阶跃响应波形,证明PID控制的引入可以大大提高系统性能。

为了研究大步距高精度精密位移机构，利用超磁致伸缩材料和压电陶瓷材料在驱动原理和使用方法上的相似性，提出一种超磁致伸缩材料与压电叠堆组成的混合驱动精密位移机构，介绍了机构运动原理及控制方式，制作了试验样机．测试表明，所研制的混合精密位移机构能实现双向可控运动，单步前进最大位移可达20μm，调节驱动电压可控制单步位移量，能满足大步距、高精度的驱动要求．

本文基于弹塑性大变形三维非线性有限元和间隙接触元,首次对棱台型双层无间隙球形容器无模胀球成型过程进行了较全面的数值模拟,得到了内外层球壳板面变形规律和胀球过程中不同位置处法向接触力的大小与分布规律,卸载后的间隙分布及贴合情况,内外层壁厚的变化规律。数值模拟结果与实验结果基本吻合。

以液压位置控制系统为研究对象,根据自适应逆控制理论,运用X-VSSLMS滤波算法构成参考模型为一的自适应逆控制器.完成了系统动态特征参数变化、外界扰动影响下等的大量仿真试验研究,结果表明,自适应逆控制器在系统参数变化、外界扰动的影响下,具有良好的自适应性和动态鲁棒性.