为了实现空间机器人捕获航天器及辅助对接操作的柔顺化，对航天器对接装置的输出力与位姿的精确控制进行了研究，且在关节电机与机械臂之间添加了弹簧阻尼缓冲装置，以防止接触、碰撞时产生的巨大冲击力造成关节破坏。首先，结合Newton第三定律、捕获点的速度约束及闭链系统的几何约束，获得了捕获航天器后的混合体系统动力学方程，通过动量守恒关系计算了碰撞冲击效应与冲击力。接着，通过航天器对接装置相对载体坐标系的运动学关系，建立了对接操作过程中的阻抗模型。然后，设计了一种鲁棒自适应双层滑模控制策略，其与阻抗控制相结合，采用力加载随动控制系统实现对接装置的位姿与输出力的精确控制，以降低接触、碰撞时的冲击力。该控制策略具有双层滑模结构，其第一层保证混合体系统在有限时间内收敛，第二层用于解决控制的高增益问题。最后，通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性；利用数值仿真验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明，在给定的速度下缓冲装置最大可将碰撞冲击力矩降低46.78%，输出力的控制精度优于0.5 N，位置、姿态的控制精度优于10^-3 m，0.5°。

双层换热管的设计可以有效降低换热管破裂事故的发生概率，但管间接触热阻会导致换热管传热效率降低，不利于铅铋反应堆一回路系统热量的顺利导出，因此需要优化双层换热管的设计。本文以铅铋反应堆双层换热管式主热交换器为研究对象，提出在双层换热管间隙中填充镓基石墨烯纳米流体作为热界面材料，分析换热管长度、壁厚、外径和间距对传热性能的影响规律，并与未填充热界面材料的双层换热管式主热交换器传热性能进行对比分析；分别以JF因子和成本效率比（Cost-effectiveness Ratio，CER）为优化目标，以上述4种参数为优化变量，采用遗传算法对主换热器传热性能进行优化和综合评估，得到一种铅铋反应堆新型双层换热管式主热交换器设计方案。优化后的主换热器总传热系数增加5.79%，一回路压降提升2.32%，JF因子提升5%，CER因子提升24.62%。结果表明：在双层换热管间隙中填充镓基石墨烯纳米流体可以在降低蒸汽发生器管破裂事故概率的前提下，有效提高双层管换交换器的传热性能。

有机溶剂中的水杂质强烈影响化学反应的进程。然而，目前检测痕量水的方法仍存在操作复杂、实验试剂毒性高、检测灵敏度低、无法实时监测等不足。为了克服这些缺点，提出了一种在可见光波长范围内银和丝蛋白结合的D型光纤传感器。该传感器利用金属银和丝蛋白作为主要材料，利用二者出色的传感特性，设计了一种可见光波长的光纤传感器，用于高灵敏度有机化合物中的痕量水检测。研究结果总结如下：首先，提出了在可见光波长范围内银和丝蛋白结合的三明治结构，银被用作外部夹层来诱导表面等离子体共振效应。通过理论分析，观察到所提出的D型光纤传感器表面的双层银结构与单层银结构相比，可以诱导强光局部化。在接下来的尺寸选择过程中，对丝蛋白初始厚度、空气孔大小、银光栅的高度、数量、间距和下层银厚度进行了优化，得到了最佳传感结构，对有机物中痕量水的检测灵敏度高达1.39 nm/ppt (1 ppt=10⁻¹²)，与同类型的痕量水传感器相比具有较大的优势。另外，拟合线的R²大于0.999，达到了预期的效果。

双层液晶显示器采用两层液晶面板叠加显示，可大幅提高对比度，但是两层液晶面板之间存在一定间距，在离轴观看时会出现伪影现象。目前针对该问题的处理方法无法兼顾计算时间与显示质量。将卷积神经网络用于双层液晶显示，使用卷积神经网络对输入图像进行处理，并构建残差块来提升输出图像的质量，输出的两幅图像分别对应双层液晶显示器的两层液晶面板，然后将输出的两幅图像在不同视角下重建，并从计算时间和显示质量上与其他方法进行对比。仿真结果表明，该方法与基于模糊处理的算法相比，在计算时间和显示质量上均得到了提升；与基于视角补偿的算法相比，在保证显示质量的同时大大减小了计算时间。本文方法在具有较高显示质量的同时大大缩短了计算时间，更具实际应用性。