为提高无人直升机的姿态控制能力, 针对fal函数拐点处不平滑易引起系统抖振、误差较大时系统增益较大等问题, 提出一种改进fal函数, 改写非线性误差反馈律, 并重新应用于自抗扰控制中得到改进ADRC算法。基于已建立的无人直升机动力学模型, 通过Matlab/Simulink进行姿态角跟踪以及在白噪声和阶跃干扰下的抗干扰仿真。仿真结果表明, 改进fal函数在拐点处具有更好的平滑性, 基于改进fal函数的ADRC在无人直升机姿态角跟踪中依旧具有良好的响应速度和超调性, 抗干扰能力较传统ADRC更好。

光学透镜是光学仪器中最基本的器件，而焦距又是光学透镜最重要的特性参数，如何精确测量透镜的焦距一直以来都是研究重点，然而目前鲜有针对紫外透镜焦距测试的研究。本文结合紫外透镜的特点，对一种基于反射式平行光管的紫外透镜焦距测试方法进行了研究，并以此设计出了一套紫外镜头焦距测量系统，同时选用了不同焦距的紫外镜头进行了实验，最后对系统进行了误差分析。实验结果表明，该测量系统可以对紫外镜头焦距进行高精度测量，25 mm镜头的测量误差为 2.041%，100 mm镜头的测量误差为 0.934%，验证了测量系统的准确性。

以冷却塔红外热像温控系统设计为目的,根据水电混合动力冷却塔的结构特性,基于冷却塔内热质交换平衡方程及 Merkel数学模型建立水电混合动力冷却塔热力计算理论模型。运用红外热成像技术建立逆流式冷却塔热力性能监测模型, 完成冷却塔的温控系统设计, 并分析冷却塔温控系统温控精度误差产生原因。通过使用手持式红外测温仪进行现场实验, 验证了热力计算模型的准确性和其应用于冷却塔温控系统设计的可行性。

为提供机弹分离数值仿真的精准初始物理信息，提出了基于区域霍夫变换的导弹物理信息提取方案，利用高速摄像机提取视频帧中导弹弹身与弹尾处的标识圆圆心位置，并通过坐标变换计算出导弹的物理信息。在帧处理上，利用帧前后时间间隔短、速度矢量变化可以忽略的特点，提出基于区域霍夫变换的圆搜索算法。该算法针对实际中运动矢量在搜索窗口具有偏置而非均匀分布的特性，对搜索框进行固定移位，预测区域与实际区域的中心误差不超过5%，且耗时较传统算法减少41.6%以上，计算结果与实际结果平均误差不超过2.39%，同时还具有复杂背景的适应能力，满足方案时效性与精度需求。

开发新型智能化、模块化自动枪塔系统对于保护国家领土主权具有重要意义。针对现有枪塔打击效能评估系统过于复杂且不具有良好实时性等问题, 提出基于红外图像分析的近距离、远距离打击效能评估准则, 并通过计算机编程重点对远距离打击效能评估准则进行了数字实验验证。远距离评估准则是通过建立各种因素影响下的数字化模型, 结合各种因素计算目标人群丧失战斗能力的概率值, 最后将概率值转化为相应的打击效能评估值。针对3人目标群体的数字实验表明: 0人丧失战斗力、1人丧失战斗力、2人丧失战斗力情况下的打击效能评估值分别为248、20.3、4.6, 符合远距离打击效能评估准则, 对实现自动打击具有一定的理论指导意义和工程应用价值。

为了验证实验室环境下红外导引头跟踪能力的精度, 设计了一套模拟飞行目标能量分布的目标源以及一款能够满足相应姿态条件的保障车。采用焦距为700 mm的离轴抛物面反射镜, 满足2′束散角的要求, 利用多个反射镜及离轴镜构成反射式平行光管, 模拟空间距离, 通过1%和10%两片衰减片与光阑孔调节, 实现三档能量的需要。采用微调升降机构实现0°～10°俯仰角的调节, 滚转机构用以满足0°～10°的滚转角调节, 运用液压升降机构达到0~1 000 mm升降指标。依靠力学计算和静力学分析, 得出升降臂的最大变形量为0.11 mm, 最大应力为111.6 MPa, 能够满足1 000 kg负载的要求, 同时车架的模态分析所得到的一阶振型的固有频率为25.355 Hz, 远大于产生共振的条件, 满足所设计的目标源和条件保障车指标要求。

根据微通道板(MCP)制作的需要，设计了一套高精度玻璃纤维的制作系统。为了保证玻璃纤维制作系统工作时伺服电机产生的振动在拉丝精度要求范围内，利用UG软件对玻璃纤维制作系统进行了建模，并利用有限元仿真软件对相关结构进行了振动模态有限元仿真分析，保证了该系统设计的可靠性。系统设计完成后，进行了玻璃纤维的拉制实验，验证了该系统的设计达到MCP制作所需要的玻璃纤维精度,并给出了在技术指标下系统的最佳工作温度和拉丝速度分别为751℃和4 m/min。