针对电磁橇对实时准确的位置和速度信息的需求与传统定位测速技术的局限性或高昂成本的矛盾，提出并设计了一种基于游标卡尺结构的新型定位测速系统。阐明了高精度定位的实现原理以及相应的位置解析方法，并设计了位置外推预测算法和卡尔曼滤波算法以提高定位测速系统的分辨率和实时性。设计了实现所提定位测速功能的硬件电路和软件程序，搭建了同步带导轨实验平台对所提的定位测速系统进行验证。测试结果表明，所设计的系统能够实现毫米级定位精度，具有良好的实时性、准确性和工程应用价值。给出了所提的定位测速系统在电磁悬浮推进平台上的工程应用实例。

针对表贴式永磁同步电机中常见的定子匝间短路和转子偏心故障，采用占用空间小、可绕制匝数多的柔性印刷电路板制作探测线圈，并将其布置于定子槽口以捕获磁场信息。对于定子匝间短路故障，提出了利用双正交锁相提取故障特征值的匝间短路故障检测方法，能够对短路电阻、短路匝数以及故障位置进行有效区分，且不受电机转速波动的影响。对于转子偏心故障，提出了基于高频注入的探测线圈差分电桥结构偏心故障检测方法，最终可实现2%的偏心度检测。对于复合故障，引入了基于卷积神经网络的故障区分方案，并对比了不同类型学习方法的性能，试验结果表明：复合故障条件下实现了98%的匝间短路正确率评估，且选用AlexNet在训练数据占比为60%时的偏心检测误差仅为5%。

针对模块化多电平变流器低速大转矩工况下显著的电容电压脉动问题，现有高频注入抑制方案会增大器件应力与损耗并引入过调制风险，且参数优化缺乏全工况适应能力。为解决该问题，提出一种考虑多约束条件的高频注入参数自适应优化策略：基于系统特性和稳态模型，运用变步长梯度下降法离线生成满足电压脉动与调制波约束要求的最小注入电流基准参数表；进而设计在线自适应修正机制，实时依据电容电压脉动和调制信息动态调整注入参数，补偿模型偏差及工况变动，形成离线全局优化与在线局部寻优的协同架构。仿真与实验表明，所提策略在维持电压脉动抑制效果的同时显著降低了注入高频环流，并具备动态追踪最优目标的能力。

提出一种融合深度强化学习与改进粒子群优化的自适应自抗扰控制策略，旨在提升永磁同步直线电机的速度与推力控制性能。通过建立电机数学模型并分析其动态特性，设计基于深度强化学习粒子群优化的控制框架，利用强化学习中的奖励机制与环境交互，动态优化自抗扰控制器参数以应对运行条件变化及外部扰动。改进粒子群算法引入分区惯性权重机制，结合历史全局最优数据循环更新策略，优化神经网络权重，从而提高控制策略的搜索效率与优化精度。实验结果表明，相比传统粒子群优化自抗扰控制算法，所提方法显著提高了电机位置与速度跟踪精度，增强了系统稳定性及抗推力扰动能力，验证了创新策略的有效性。

粒子输运问题的随机模拟在传统冯·诺依曼架构上面临随机事件分支和不规则访存带来的挑战，其根源在于随机算法与确定性硬件之间的不匹配。为此，设计了一种基于自旋和铁电器件的概率可调真随机数生成器。基于自旋器件的物理随机性，为架构提供物理随机源，并通过优化的控制逻辑和写入机制提高随机比特吞吐率；基于铁电器件的忆阻特性，设计了可编程和具有非易失连续存储权重的概率可调突触。实验表明，该设计求解示例输运问题时性能相比通用处理器提高171～1028倍。进一步地，相较现有的基于自旋转移矩磁隧道结的真随机数生成器，其不仅唯一具有生成可调概率随机采样的能力，且产生均匀分布随机序列时吞吐率达到303 Mbit/s，具有更高的随机比特吞吐率。

为了解决电力电子逆变器开路故障智能诊断面临的实际故障样本缺乏、变特征适应性问题，相应从数据、算法两大智能化要素角度提出了一套优化方法，以支撑电力电子逆变器开路故障智能诊断的实际应用。数据要素方面，提出基于逆变特性的故障样本扩增方法，明确了诊断模型训练所需的最少实际样本量；算法要素方面，提出一种诊断模型注意力增强方法以及模型频率点自适应训练方法，显著提高了面对逆变器宽频运行的模型训练效果及诊断准确率。实验验证了上述智能化要素优化方法的有效性。

为了对“天河”网络中基于网卡的集合通信硬件卸载功能进行进一步优化，以支持更多类型的集合通信算法以及更大的消息尺寸，研究了面向集合通信硬件卸载的维序触发机制和数据缓存方法。提出面向多任务并发的维序触发机制，既满足了期望的集合通信语义，又确保了浮点计算操作结果的可复现性；提出基于哈希表和脉冲信用流控的网络数据动态缓存方法，以缓解有限的硬件缓存资源和多任务并发的大量网络数据缓存需求之间的矛盾问题。实验结果表明，与基于软件方式的集合通信操作相比，该方法可以支持多种典型集合通信操作的多种算法的硬件卸载，且性能提升效果显著，同时，硬件实现代价较低，尤其是在缓存资源方面具有较高的利用率。

为实现永磁同步电机电感参数准确、稳定的在线辨识，提出一种基于虚拟电压矢量激励-电流微分响应的在线电感观测方法，该方法无须额外注入测试信号且与转子位置、电阻、永磁磁链解耦。引入虚拟电压矢量定向坐标系的概念，推导并证明了永磁同步电机的d-q轴电感观测可以与d-q同步旋转坐标系的位置角相解耦。在此基础上，讨论了虚拟电压矢量和电流微分信息提取的实现流程，实现了无须任何额外注入信号的非侵入式电感辨识。通过与IEEE标准中离线测试方法进行对比，验证了所提方法的有效性和准确性。

为提高远程制导火箭的性能和设计效率，建立了远程制导火箭多学科参数化模型，实现制导火箭高精度性能仿真。提出了基于改进增广径向基的序列近似优化方法，通过各向异性技术提高增广径向基模型的泛化能力，采用递归演化实验设计和快速交叉验证提高近似建模效率，并应用非精确搜索策略进行序列采样，结合算例验证了所提出方法的有效性。开展了远程制导火箭序列近似优化设计，在满足设计约束的前提下，最大射程相较优化前提高了16.7%。

功率半导体模块是电能变换器的核心能量转换单元，其合理的设计可以有效提升电能变换器的功率密度。针对现有研究缺乏系统总结的问题，依次从材料、芯片、封装、栅极驱动四个层面较为系统地总结了提升变换器功率密度的方法，分别是：使用宽禁带材料、改进芯片结构、采用先进封装和改进驱动设计。总结了不同方法提升变换器功率密度的原理，并对基于功率半导体模块设计提升变换器功率密度的现有研究进行分类对比；梳理出现有研究的主要挑战，并对未来的发展趋势进行展望。