2019年, 第47卷, 第6期　
刊出日期：2019-12-25

  

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  磁液双悬浮轴承单自由度支承系统稳定性分析

  赵建华, 陈涛, 王强, 张斌, 高殿荣

  机床与液压. 2019, 47(6): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.001

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  磁液双悬浮轴承采用液体静压与电磁悬浮的双重支承形式，在大幅度提高承载能力及刚度的同时，也使得其稳定性的影响因素较多，易诱发其支承系统运行不稳定。然而稳定性又是磁液双悬浮轴承结构设计及性能分析的前提及基础，因此本文拟对磁液双悬浮轴承单自由度支承系统进行稳定性分析及校正。首先，本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、支承调节机理。接着，基于力学平衡方程、电磁方程及流量方程，推导了轴承单自由度支承系统的传递函数，并对其支承稳定性进行了分析。研究表明：轴承单自由度支承系统存在右端极点是系统本质不稳定的主要原因。最后，采用根轨迹法与频率法对单自由度支承系统进行了稳定性校正，并利用Matlab软件对校正后的单自由度支承系统进行了检验。结果表明：校正后的支承系统稳定性得到了大幅度提升及具有良好动态品质。本文所做研究能够为磁液双悬浮轴承系统的结构设计及性能分析提供理论参考。
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  基于Flowmaster液环真空泵系统运行性能的研究

  黄思, 郭晨光, 危逸枫, 莫宇石, 吴泰忠

  机床与液压. 2019, 47(6): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.002

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  目前液环真空泵系统的研究主要侧重于实际应用方面，有关系统性能的基础研究非常有限。本文采用流动系统模拟软件Flowmaster对液环真空泵系统进行建模计算，探讨了系统运行工况与液环泵性能和装置性能的相互关系，得到了液环泵参数（转速、叶轮尺寸）和装置参数（管路长度、管路内径、阀门开度、被抽容器压力）对液环真空泵系统运行工况及性能的影响规律，为工程设计及应用提供理论依据。
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  面向液体力学的基质板烘干三维流场仿真研究

  丁建梅, 李想, 姜鹏, 郑学宝

  机床与液压. 2019, 47(6): 13-16,97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.003

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  水稻育秧基质板是用废弃秸秆粉碎后压制而成，可以有效减少因其焚烧而造成的环境污染。但由于基质板在烘干过程中，存在烘干效率低，且烘干不均匀的现象，所以现提取局部干燥空间，采用CFD技术模拟基质板周围空气的运动规律，探讨不同出风口的形状及摆放对空气速度分布的影响，通过详细对比选取不同出风口时基质板周围空气的速度分布云图，得到当出风口尺寸为8×230 mm且与基质板长方向垂直时，基质板周围空气速度分布最好，几乎无零速区，分析证明了本研究技术能够节省研究成本，提高基质板的干燥质量。
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  基于STM32F407VE的磁浮轴承控制器的设计

  赵谢秋, 孙永恒, 孟祥, 赵航

  机床与液压. 2019, 47(6): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.004

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  为了对传统磁浮轴承控制器的不足之处进行改进，设计了一种基于ARM的磁浮轴承控制器。该控制器能够控制5个维度使转子悬浮，同时能够及时调整10组电流驱动器。该控制器选用32位ARM STM32F407VE作为核心处理芯片，具有可靠性高，速度快的优点，精度能够达到0.02 mm，运行稳定可靠。
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  悬臂式多级离心风机气动力计算

  杨柳, 陈扬枝

  机床与液压. 2019, 47(6): 22-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.005

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  对一种悬臂式多级离心风机进行研究，通过改变回流器出口角和叶轮叶片进口角等参数，分析叶轮进口气流角的变化，以及对风机性能的影响。根据该风机气动力的计算结果和风机性能测试实验结果及对比分析，拟合得到了本文风机的压力-流量关系计算经验公式和流量-功率关系计算经验公式。计算结果表明：增大叶轮叶片进口角，会使压力变化曲线更平缓，减小回流器叶片出口角可以降低能耗，为悬臂式多级离心风机的设计和改进提供参考。
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  免烧砖自动生产设备液压回路系统设计分析

  冯开林, 李树振, 马官国, 杨鹏, 王红焰

  机床与液压. 2019, 47(6): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.006

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  随着城市建设的不断发展，道路建设对强度高，成本低的免烧砖的需求量与日俱增，传统的生产设备已无法满足需求，因此需要研发能够适应大产量、高质量的生产装备。提出一种自动挤压成型方案，采用系统参数设计理论和AMESim系统仿真技术，完成免烧砖自动生产设备模压成型液压回路的系统设计以及给出主要元件的选型计算。基于AMESim的HCD液压元件设计库建立系统回路仿真模型，分析各回路系统运动特性和流量特性，并验证系统设计的合理性。
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  水下航行体压力管道水锤及预防措施研究

  吴猛猛, 孙团, 李刚

  机床与液压. 2019, 47(6): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.007

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  在水下航行器压力管路快速关阀过程中会产生水锤。本文利用FLOWMASTER软件对管路中的水锤进行仿真，并研究了各种影响因素。同时，研究了预防管路水锤的措施，这对提高水下航行器的隐蔽性和战斗力具有重要的作用。
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  多传感器跑道积冰预警无线数据采集系统设计

  王立文, 郭贤, 陈斌, 高德伟, 张洋

  机床与液压. 2019, 47(6): 38-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.008

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  针对机场跑道结冰检测与预警问题，开发了一套基于组态软件的模拟机场跑道积冰气象参数无线采集系统。系统利用道面冰点传感器检测模拟跑道内部不同深度的温度和冰点温度，采用Vaisala气象传感器测量道面附近环境温度、风速和湿度等气象数据。重点开发了道面冰点传感器的组态软件驱动程序，实现了道面冰点数据的组态和集成。基于组态软件虚拟串口技术和公共网络通信平台，开发了多通道数据采集与传输模块，解决了飞行区内道面数据无线采集和传输问题。采用组态软件开发了数据中心，实现了道面积冰数据的存储、处理和人机界面。实验结果显示：该系统实现了道面多点积冰数据无线通信，能够采集和记录道面温度、环境温度和风速等积冰数据，为后续道面积冰预警系统建立实验平台和数据分析中心。该系统避开了飞行区内线路敷设和通信频段干扰等问题，为机场飞行区内道面积冰预警问题提供了一种新思路。
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  基于Root-MUSIC法的轧辊偏心参数估计

  王洪希, 周振雄, 田伟

  机床与液压. 2019, 47(6): 46-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.009

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  针对轧辊偏心信号是混杂在各种随机干扰中的复杂高频周期信号，因FFT法对信号分析的局限性，提出了一种Root-MUSIC（Multiple Signal Classification）法和Prony法相结合的轧辊偏心信号估计新方法。利用Root-MUSIC法准确估计出偏心谐波的频率及谐波的个数，同时使用Prony方法估计出偏心信号的各次谐波幅值和相位。仿真结果验证了可行性和有效性，在信噪比较低的情况下仍能准确地同时估计出偏心谐波的频率、幅值及相位，尤其在频率分辨率和抗噪声上比FFT法具有优越性。
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  基于三值神经网络和混沌搜索的数字电路串扰时滞故障测试生成算法

  孟祥, 赵莹, 孙永恒, 李艳娟

  机床与液压. 2019, 47(6): 52-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.010

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  提出了一种有效的串扰时滞故障测试生成算法，该算法使用了三值神经网络理论和混沌搜索方法。首先在电路的受害点处把电路分成两个部分，对第一部分，可以得到时滞时间表达式；对第二部分，使用混沌搜索和三值神经网络网络的方法把故障传播到输出端。最后，能够把故障传播到输出端且使时滞时间表达式取最大值的输入矢量就是串扰时滞故障的最优测试矢量。实验结果表明该算法能够容易地得到故障输入测试矢量，平均测试生成时间小于0.25 μs，故障覆盖率能够达到98.2%。
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  冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究

  杨立波, 金忠庆

  机床与液压. 2019, 47(6): 57-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.011

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  针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题，对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性，找出影响同步控制的因素，为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略，通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节，以解决传统PID无法在线调整的问题。同时，在交叉耦合控制方法的基础上，以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明：与传统控制方法相比，所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度，有效减小丝杠之间的同步误差，抗干扰能力强，达到设计要求。
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  同步永磁耦合器动力学特性仿真研究

  牟红刚, 李小宁, 徐俊峰, 张伟, 谢小芳

  机床与液压. 2019, 47(6): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.012

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  针对同步筒式永磁耦合器，通过仿真软件计算了其主动永磁转子与从动永磁转子之间的转角差与所传递转矩的关系曲线。在扭矩曲线工作点附近，采用线性化处理，定义了永磁耦合器的等效扭转刚度K。采用合理的假设与简化，建立了同步永磁耦合器在工作过程中的动力学微分方程，然后进行拉普拉斯变换获得系统传递函数。永磁耦合器在工作过程中会经常遇到冲击性负载或正弦波负载，分别采用单位脉冲信号与正弦波信号进行模拟，求解系统的时间响应曲线，验证同步永磁耦合器的抗冲击性与减振性。研究结果表明：永磁耦合器在工作过程中遇到冲击性负载时，转角差增量会随着系统固有频率不断衰减振荡直至消除；当遇到周期性正弦波负载时，转角差增量的瞬态响应会随着系统固有频率不断衰减振荡直至消除，转角差增量的稳态响应表现为伴随着激振源持续振荡，但相位角滞后于激振源，稳态响应频率与强迫振动的频率相同，稳态响应振幅与永磁耦合器扭转刚度有关，最终验证了同步永磁耦合器具有优良的抗冲击性与减振性。
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  一种新型自适应调流控水装置的设计及机理研究

  赵旭, 姚志良, 胡兴军, 辛俐, 沈远航, 王坤阳

  机床与液压. 2019, 47(6): 69-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.013

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  底水脊进是水平井开发底水油藏最常见的问题，严重影响水平井产油产气效率，严重的时候甚至会出现“水淹现象”。自适应流入控制装置（AICD）是一种重要方法，它可以有效控制底水脊进问题，提升水平井的经济效益。本文基于流体仿真软件STAR-CCM+对新型AICD进行分析，发现Y形导流器夹角对油相压降影响较大，减小夹角会有效降低油相压降并且保证水相压降保持在较高水平，AICD稳油控水能力最优时Y形导流器夹角为35°。首次采用逆流型流槽大幅提升了AICD稳油控水能力，水相压降达到0.748 MPa，水油压降比可达3.234。
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  750 kV LGJK300/50扩径导线的有限元建模及模态分析

  王芸, 王宏, 尚志勇, 李强, 蒋相站, 王春耀

  机床与液压. 2019, 47(6): 76-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.014

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  超高压扩径导线750 kV LGJK300/50型，因模型中股线间的接触为强非线性的点、线接触，参考相关有限元建模文献，很难找到理想的方法得到成功的有限元模型。针对这个难点，经过加大股线尺寸6~10个丝，改善原有的有限元模型，并对其进行模态仿真。模态仿真结果较之前的模型更优，更贴近实际。模态仿真结果显示，扩径导线在工程使用中的模态振型，主要以弯扭变形模态为主。当模型长度较短时，发生微风振动的几率较高，导线长度逐渐增加，次档距震荡会凸显，若无间隔棒，导线长度再逐渐增加时，则具有破坏性质的舞动随之而来，这与工程实际运行情况相符。
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  数控机床工作台定位精度测试与动态补偿研究

  张中明, 吴晓苏, 童逸杰, 王康, 高庆云

  机床与液压. 2019, 47(6): 82-91,137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.015

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  为了进一步提高基于半闭环原理的数控机床在金属零件加工上的精度，减少在电气和机械传动过程中反向间隙和螺距误差引起的定位精度误差，这里提出了一种新的定位精度测量方法。在这项研究中，通过安装一套高分辨率光栅传感器和相应的显示仪表来测量工作台的实际位置，其目的是将光栅传感器的数据与数控单元中的数据进行比较并形成偏差矩阵。以高阶拟合曲线形式来建立一个初始的数学模型，其趋势是振荡和发散的。为了有效改善原有不合理的情形，这里导出了一种一般形式的非等距插补公式并投入运用。根据新推导出的抛物线插值计算方法，通过修改位于反向间隙分段螺距控制单元中的参数可以调高定位精度。与传统的静态测试方法相比，新方法可以用于测试和调整处于运动状态中的工作台定位精度。
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  飞秒激光烧蚀金箔机理及模拟分析

  丁雯钰, 汪帮富, 王中旺

  机床与液压. 2019, 47(6): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.016

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  研究了在不同能量密度的单脉冲飞秒激光下烧蚀金箔的过程。讨论在不同能量密度的飞秒激光烧蚀下对电声相互作用，结合双温模型在有限差分法下模拟出的数据图，从模拟结果中得出能量密度与飞秒激光烧蚀的关联，进一步结合实验结果，分析飞秒激光能量密度是金箔的加工效率以及加工质量的主要因素，从而表明飞秒激光能量密度对于飞秒激光烧蚀材料的研究具有很大意义。
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  大数据环境下基于Hadoop框架的改进Apriori挖掘算法

  曾毅, 周湘贞

  机床与液压. 2019, 47(6): 98-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.017

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  针对Hadoop框架下的用户行为大数据挖掘效率问题，提出了一种改进的关联规则Apriori挖掘算法。该算法首先实现了Hadoop框架下的项集分类建模。然后通过传统关联规则Apriori算法的挖掘步骤分析，对候选项目集的生成方式进行了改进，并结合标志位信息实现无用事务去除，有效压缩了事务和项目的数量，从而缩短了任务处理时间。在具体实现过程中对改进Apriori算法流程进行了Map Reduce处理。仿真实验表明：相比于传统Apriori算法，改进后的Apriori挖掘算法具有更高的执行效率。
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  一种用于起重机起升系统的平衡阀动态特性分析与结构优化

  马骏

  机床与液压. 2019, 47(6): 104-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.018

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  对一种用于起重机起升系统的平衡阀进行动态特性分析，讨论了不同工况下平衡阀的工作原理，找出影响系统稳定性的各项因素，分析了不同阻尼孔直径和平衡阀阀口截面梯度对平衡阀流量特性的影响，同时提出结构优化方案。仿真和测试结果表明：所提出的优化方案可以有效改善平衡阀的动态特性，减小负载下落时系统液压波动现象，为平衡阀的研究设计提供理论支持。
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  压缩机气量无级调节系统设计

  吴何畏, 郑元一, 叶进, 江明明

  机床与液压. 2019, 47(6): 109-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.019

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  活塞往复式压缩机是石化行业的关键设备，通常采用旁路回流的方式进行气量调节，能耗很大。本文基于无级调节系统对其进行节能改造，论述了气量调节的原理，阐明了利用部分行程顶开进气阀实现气量无级调节的工艺流程。以西门子S7-200 SMART PLC为下位机，SMART 1000 IE触摸屏为上位机，通过PROFIBUS总线采集温度和压力传感器信号，利用串级PID算法开发了调节程序，实现了气量在进气阀0~100%开度的连续调节。经企业实际应用，气量调节精度高，节能降耗效果明显。
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  采煤机销轨轮强度分析及齿形优化设计

  程雪利, 杨宏磊, 安林超

  机床与液压. 2019, 47(6): 114-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.020

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  基于齿轮啮合原理，利用坐标变换方程推导出销轨轮与销排啮合的齿廓方程，根据齿廓方程构建销轨轮的实体模型，并利用有限元软件ANSYS计算出齿轮根部的弯曲应力，找出销轨轮齿廓的应力敏感部位。应用ANSYS中的优化设计功能，以销轨轮齿根部弯曲应力最小为目标，对两组不同设计变量下的目标函数进行优化设计，获得了销轨轮最佳齿廓形状和齿形参数。
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  柱塞式注浆泵容积效率分析及优化设计

  贾要伟, 周小磊

  机床与液压. 2019, 47(6): 121-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.021

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  针对柱塞式注浆泵普遍存在的容积效率低的问题，提出缩短提升阀运动时间和改进液压系统两种优化方案。首先对提升阀阀头运动过程进行建模分析，求解了柱塞式注浆泵完成一次注浆的反浆量，得知反浆量与提升阀运动时间以及注浆压力有关，并通过实验对比验证，随着提升阀运动时间的缩短，反浆量越小，容积效率越高；对现有注浆液压系统原理分析，在系统中增设顺序阀，通过控制水平提升阀和竖直提升阀的开关顺序，避免了反浆现象，提高了容积效率。
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  基于尺度不变特征变换的车牌特征提取及BBF匹配方法

  杨娟

  机床与液压. 2019, 47(6): 127-132,149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.022

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  针对传统车牌特征提取及匹配不足，提出了基于尺度不变特征变换（Scale-invariant feature transform，SIFT）的车牌特征提取及（Best Bin First，BBF）匹配方法。通过构建车牌字符标准模板，采用SIFT算法提取标准模板和待检测车牌中每个字符的SIFT特征向量，主要包括车牌高斯差分（Difference of Gauss，DoG）空间极值点检测，去除边缘相应点和低对比点，确定特征向量的方向和生成车牌特征向量。利用BBF（Best Bin First）算法完成标准模板特征向量与待检测车牌特征向量匹配，并获取识别结果。最后给出实验分析，证明该算法的识别率。
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  摩托车发动机缸体三面加工专用机床设计

  滕峻林, 罗静, 肖铁忠, 冯锦春

  机床与液压. 2019, 47(6): 133-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.023

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  针对某摩托车发动机缸体某工序三面八孔加工精度及生产任务要求，在分析传统加工工艺及装备存在不足的基础上，提出了一次装夹完成所有工序内容的工艺方案，并根据工艺方案确定了缸体加工时的姿态，进而确定了机床整体布局方案；最后对专用机床关键部件如专用夹具，专用主轴箱等的工作原理及结构做了详细设计说明。设计的工艺及专用机床在发动机缸体机加生产线上实际应用显示：单台设备年生产纲领达到35万件左右，合格率提升至99.9%以上，缸体三面八孔的各项精度指标均达到或超过企业要求。
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  应用于彩色图像数字化过程的图像校正技术研究

  吕雪, 吴轩

  机床与液压. 2019, 47(6): 138-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.024

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  图像和文档的数字化已经成为了现代信息化建设必不可少的内容。针对彩色美术图像数字化过程的图像校正问题，提出一种基于改进成像模型和深度神经网络的图像处理算法，能够有效去除噪声并增加图像清晰度。首先构建了由全局照度、局部照度和反射率组成的改进成像模型，并将输入RGB彩色图像被转换为HSV彩色图像。然后提取输入图像的局部特征，并利用这些特征构建一个深度神经网络以便实现噪声去除。仿真试验结果显示，相比传统BP神经网络和广义回归神经网络，提出算法的图像校正能力更强，具有较高的峰值信噪比和对比度增量，验证了提出算法的可行和先进性。
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  需求响应聚合调度信息通信技术及应用

  张文, 袁葆, 黄奇峰, 郑爱霞, 张云博

  机床与液压. 2019, 47(6): 143-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.025

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  小型响应式可控负荷参与需求响应是由聚合商采用负荷聚合技术向电力系统提供需求响应服务。提出一种实现需求响应调用的两层分布式可伸缩调度通信模型，该模型用于实现不同角色参与的电力市场出清的日内调度和实时控制的异构系统之间的消息通信。日内调度要实现15 min区间的多区间调度优化，以及5 min区间的多区间实时控制，其间调度中心与聚合商之间的实时通信交换大量的价格、出力约束能数据来实现经济调度和控制优化。同时，聚合商为了解决负荷响应不确定问题，也要采用实时轮询的方式与需求响应资源提供方，即响应负荷进行查询、应答等通信。研究表明，DDS在实现研究窗口和实时调度控制协调方面有其明显的优势。
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  大数据环境下的分布式数据流实时处理技术研究

  梁肖, 孙丽

  机床与液压. 2019, 47(6): 150-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.026

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  大数据背景下的海量分布式数据流处理技术要求较高的实时性和成功率。为了提高分布式环境下数据流实时处理的实时性，采用Hadoop分布式系统平台，提出了一种Map Reduce工作流实时调度优化方法。该方法采用2个相关参数来动态调整每个作业在队列中的重要程度，以便对工作流的优化做出动态的判断。此外，为了减少工作流整体的执行时间，对关键作业能否本地化进行判断和时间对比，从而尽量增加map任务的本地化。实验结果显示，提出的工作流实时调度优化方法在响应时间和调度成功率方面表现出较好的性能。
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  基于ASP.NET框架的机件产品质量可追朔系统设计

  肖宏启

  机床与液压. 2019, 47(6): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2019.06.027

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  确保产品质量安全是迈向“智慧制造”的关键。为了确保机件产品的出厂质量，探讨了一类基于ASP.NET框架的质量可追朔信息系统。剖析了产品制造中面临的挑战，讨论了构建可追朔信息系统的必要性，基于ASP.NET框架，设计实现了一个机件产品质量可追朔信息系统。基于搭建的实验平台，测试结果验证了系统的合理与可行性。系统试运行效果表明：所设计的系统对确保机件产品质量和实现产品质量追朔有一定参考意义。