機(jī)械工程學(xué)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)格式

1、輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法* (二號(hào)黑體) 摘要(小五黑體)：研究輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法問題。提出用于不規(guī)則地形下的輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法輪心建模法 (Wheel-center modeling, WCM)在分析多剛體鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的速度特性以及不規(guī)則地形上輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度特性的基礎(chǔ)上，建立車輪輪心速度的矢量表達(dá)式，即確立 WCM。以六輪搖臂轉(zhuǎn)向架月球漫游車的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模為例，分析各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度矢量在車體坐標(biāo)系下的投影，并根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)矢量方向在車體坐標(biāo)系中變化與否，將矢量叉乘的投影寫成不同的形式，利用車輪輪心坐標(biāo)系、輪地接觸坐標(biāo)系相對(duì)于車體中心坐標(biāo)系的齊次變換矩陣中的相應(yīng)元素，將

2、車輪輪心的速度矢量表達(dá)式投影到車體中心坐標(biāo)系下，建立車體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，從中闡述 WCM 的方法和過程，并分析 WCM 的特點(diǎn)。用試驗(yàn)和仿真驗(yàn)證該建模方法的正確性。(小五宋體，摘要長度 300500 字)關(guān)鍵詞(小五黑體)：雙層輝光 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)測(cè)模型(小五宋體)中圖分類號(hào)(小五黑體)：TG156(小五 Times New Roman)Research on ANN-based Prediction Model Used to Double Glow Plasma Surface Alloying Processing(小三小三) Abstract(小五黑體小五黑體)：The kinemati

3、c modeling method for a wheeled mobile robot is studied. A modeling method called wheel-center modeling (WCM) for kinematics of a wheeled mobile robot that moves on uneven terrain is presented. The vector expression of wheel center velocity is derived based on the analysis of the velocity characteri

4、stic of a multi rigid chains locomotion and the wheel-model moving mechanisms moving on uneven terrain. The method of WCM is introduced as a result. The projection of the angular velocity of the rotary joints in the rover centre frame is analysed and the projection of vector cross product is express

5、ed as different forms according to whether the direction of the angular velocity relatively to rover centre frame changes or not. The wheel centre velocity is projected to the rover body centre coordinate frame with the use of the elements of the homogeneous transformations from the wheel centre fra

6、me and the wheel-terrain contact frame to the rover center frame. Thus, the kinematics of the rover is modelled. The procedure of kinematic modelling using WCM is introduced and the characters of WCM is analysed. The methods validity is verified by experiment and simulation. (小五)Key words(小五黑體小五黑體)：

7、Double glow Artificial neural network Prediction model0 前言(四號(hào)宋體)(五號(hào)宋體) *離散頻譜分析只能在截?cái)嗟挠邢揲L度時(shí)域上進(jìn)行，不可避免地存在能量泄漏，導(dǎo)致經(jīng)過快速傅里葉變換(Fast Fourier transform，F(xiàn)FT)得到的頻譜，其頻率、幅值和相位均可能產(chǎn)生較大的誤差，大大限制了該技術(shù)的工程應(yīng)用，因此需要研究離散頻譜的校正技術(shù)以消除或大幅度減小這個(gè)誤差，提高分析精度。對(duì)于單頻率成分或間隔較遠(yuǎn)的多頻率成分的離散頻譜，目前主要有比值法、能 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(7150080050)。xxxxxxxx 收到初稿，xxxxx

8、xxx 收到修改稿（六號(hào)宋體，此處為角注，和正文分開）量重心法、FFT+FT 連續(xù)細(xì)化傅里葉變換分析法和相位差法四種校正方法1，其中能量重心法是 2001年丁康等2在三點(diǎn)卷積幅值校正法基礎(chǔ)上提出來的一種通用的離散頻譜校正方法，利用離散窗譜函數(shù)的能量重心是坐標(biāo)原點(diǎn)的原理求出頻率校正量，是一種校正精度很高的近似方法。在實(shí)際工程應(yīng)用中所測(cè)得的信號(hào)通常伴隨有噪聲，噪聲會(huì)影響頻譜校正精度。因此從理論上系統(tǒng)的分析隨機(jī)噪聲背景下的各種離散頻譜校正方法的精度，可為實(shí)際工程應(yīng)用中提供理論依據(jù)，具有重要的指導(dǎo)意義。1992 年 SCHOUKENS 等3-4研究了噪聲對(duì)內(nèi)插法的影響。2004 年齊國清等5對(duì)插值FF

9、T 估計(jì)的頻率精度進(jìn)行了分析。2002 年朱利民 等6對(duì)一種特定時(shí)域平移相位差校正法(平移點(diǎn)數(shù)67等于 FFT 變換點(diǎn)數(shù))的校正精度的影響進(jìn)行了理論分析和仿真計(jì)算。2007 年楊志堅(jiān)等7-8對(duì)高斯白噪聲背景下時(shí)移相位差校正法和改變窗長相位差法校正精度進(jìn)行了理論分析和仿真計(jì)算。目前還沒有學(xué)者對(duì)噪聲背景下能量重心法頻率校正精度進(jìn)行過系統(tǒng)分析。能量重心法是一種通用的校正方法，能對(duì)多段平均功率譜直接進(jìn)行校正，特別適用于頻率有微小波動(dòng)的實(shí)際工況，在實(shí)際工程中得到很廣泛的應(yīng)用9-10，因此分析噪聲背景下能量重心法校正精度有重要的意義。本文首先對(duì)高斯白噪聲影背景下加對(duì)稱窗的離散頻譜利用能量重心校正法進(jìn)行校正

10、 的頻率校正精度進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)其理論校 正誤差公式，進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并且對(duì)能量重心 法做了改進(jìn)，使其具有更廣的適用性和更高的抗噪能力。1 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)方案(四號(hào)宋體)1.1 試驗(yàn)方法滲金屬試驗(yàn)在自制雙層輝光離子滲金屬爐中進(jìn)行，源極材料為 Hastelloy C2000 合金，尺寸為130 mm50 mm4 mm，工件材料為 20 鋼，尺寸為 80 mm25 mm3 mm。采用脈沖放電模式：源極采用直流電源，工件采用脈沖電源。源極材料Hastelloy C2000 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：wNi=59%，wMo=16%，wCr=23%，wCu=1.6%，wC0.01%。1.2 試驗(yàn)方案(五號(hào)黑體)為

11、了選定正交試驗(yàn)各個(gè)工藝參數(shù)的取值范圍，先結(jié)合以往試驗(yàn)研究的經(jīng)驗(yàn)，然后又進(jìn)行了 20 余爐的摸索性試驗(yàn)，確定了正交工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)按照 L16(45)正交表進(jìn)行試驗(yàn)。指標(biāo)項(xiàng)目為滲層表面合金元素成分及總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、滲層厚度和吸收率。因素水平表如表 1 所示。表 1 因素水平表(小五黑體)水平因素(六號(hào)宋體)1234源極電壓 UV1 0501 000950900工件電壓 UV275250350300 氣壓 pPa35304540極間距 dmm15202522.51.3 頻率校正誤差理論分析沒有噪聲影響下的能量重心校正法的歸一化頻率校正公式2(1)*1()nkiinnkkiinki GfnG 式中 無

12、噪聲功率譜中最大值譜線*k第條功率譜線*kiG*ki在白噪聲背景下的歸一化頻率校正公式(2)1()rkrrnrkiinnkiinki PfnP 式中 白噪聲背景下功率譜中最大值譜線rk第條功率譜線rkiPrki2 數(shù)學(xué)模型在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)部分，采用三層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來完成函數(shù)的映射。誤差逆?zhèn)鞑ド窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種具有三層或三層以上的階層型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。圖 1 為一個(gè)三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：它包括輸入層、隱含層(中間層)、輸出層；輸入層有 i 個(gè)節(jié)點(diǎn)，隱含層有 j 個(gè)節(jié)點(diǎn)，輸出層有 t 個(gè)節(jié)點(diǎn)。上、下層之間各神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)全連接，即下層的每一單元與上層的每一單元都實(shí)現(xiàn)權(quán)連接，而每層各神經(jīng)元之間無連接。網(wǎng)絡(luò)按有教師示教的

13、方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，當(dāng)一對(duì)學(xué)習(xí)模式提供給網(wǎng)絡(luò)后，神經(jīng)元激活值從輸入層經(jīng)各中間層向輸出層傳播，在輸出層的各神經(jīng)元獲得網(wǎng)絡(luò)的輸入響應(yīng)。這以后，按減小希望輸出與實(shí)際輸出之間誤差的方向，從輸出層經(jīng)各中間層逐層修正各連接權(quán)值，最后回到輸入層。 算法步驟如下所述。(1) 設(shè)置初始權(quán)系 w(0)為較小的隨機(jī)非零值。(2) 給定輸入/輸出樣本對(duì)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的輸出： 設(shè)第 p 組樣本輸入、輸出分別為up=(u1p,u2p,unp)dp=(d1p,d2p,dnp) p=1,2,L 節(jié)點(diǎn) i 在第 p 組樣本輸入時(shí)，輸出為(3) jjpijipiptwftxfy )()(式中，IjP為在第 p 組樣本輸入時(shí)，節(jié)點(diǎn) i 的第

14、 j 個(gè)輸入。68圖 1 阻尼器屈服力矩電流特性（圖中文字為六號(hào)）f 是激勵(lì)函數(shù)，采用 Sigmoid 型，即(4) )exp(11)(xxf可由輸入層經(jīng)隱層至輸出層，求得網(wǎng)絡(luò)輸出層節(jié)點(diǎn)的輸入。 (3) 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù) J。設(shè) Ep為在第 p組樣本輸入時(shí)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)函數(shù)，取 L2范數(shù)，則)( 21 )( 21 )(21)(2223tetydtydtEkkpkkpkpppp(5)式中，ykp(t)為在第 p 組樣本輸入時(shí)，經(jīng) t 次權(quán)值調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的輸出，k 是輸出層第 k 個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的總目標(biāo)函數(shù)為(6)()(tEtJpP作為對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)狀況的評(píng)價(jià)。判別： 若 J ，則算法結(jié)束，否則，至步驟(4)

15、。 (4) 反向傳播計(jì)算。由輸出層，依據(jù) J 按“梯度下降法”反向計(jì)算，逐層調(diào)整權(quán)值(圖 35)。)()()()() 1(twtwtJtwtwijijijij (8)()()()(twtwtwtEijijpijp式中，為步長或稱為學(xué)習(xí)率，n 取 1 000 000，取 0.9。圖 2 路徑規(guī)劃三維圖(小五宋體)圖 3 輪齒本體溫度分布圖 4 微壓印法制備的微復(fù)制模板及仿生鯊魚皮圖 5 微生物細(xì)胞金屬化約束成形工藝流程3 計(jì)算結(jié)果與比較為檢驗(yàn)程序的可靠性與實(shí)用性，同時(shí)又具有一定的推廣能力，在正交試驗(yàn) 16 組數(shù)據(jù)中選擇 13 組作為訓(xùn)練樣本，余下的 3 組以及正交優(yōu)化工藝作為檢測(cè)樣本。經(jīng)過 1

16、000 000 次訓(xùn)練的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)69算結(jié)果的比較見表 2、表 3。表 2 預(yù)測(cè)滲層表面的成分質(zhì)量分?jǐn)?shù) w/%編號(hào) Ni Cr Mo Cu549.88114.69511.3651.605預(yù)測(cè)值51.73416.96211.2111.6611250.51416.69114.0710.912預(yù)測(cè)值51.17117.50913.0480.4151650.29019.164 6.4801.308預(yù)測(cè)值50.82618.104 7.81301.3331757.16819.65514.7321.353預(yù)測(cè)值59.89120.10712.1631.403對(duì)雙層輝光離子多元共滲工藝參數(shù)：源極電壓、工件電壓、

17、極間距、氣壓對(duì)滲層表面的合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、滲層厚度、各合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、吸收率(工件增重/源網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練準(zhǔn)確可靠)，正交試驗(yàn)按照L16(45)正交表進(jìn)行試驗(yàn)。指標(biāo)項(xiàng)目為滲層表面合金元素成分及總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、滲層厚度和吸收率。從表 2、表 3 可以看出訓(xùn)練樣本和檢測(cè)樣本的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際輸出值與期望值都很接近，說明應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)描述雙層輝光離子滲金屬工藝參數(shù)與滲層的表面合金成分和合金總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、滲層厚度、吸收率之間的映射模型是十分有效的。表 3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與預(yù)測(cè)值吸收率 s%滲層厚度 m元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù) w%試驗(yàn)編號(hào)源極電壓UV工件電壓UV極間距dmm氣壓pPa 試驗(yàn)值 預(yù)測(cè)值 試驗(yàn)值 預(yù)測(cè)值 試驗(yàn)值 預(yù)測(cè)

18、值1111170.90070.58734.534.57987.49687.4372122261.20060.87136.536.38089.79689.2373133333.33032.84719.019.24584.89584.5084144444.65044.40121.020.87177.57977.321 5*212348.10047.75325.524.95077.54676.796 17*121179.34080.92038.038.45992.90892.210 注：*為檢測(cè)樣本值，試驗(yàn)編號(hào) 17 為正交優(yōu)化工藝。(六號(hào)宋體)4 結(jié)論(1) 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

19、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。(2) 。 。 。 。 。 。 。(3) 。 。 。 。 。 。(4) 。 。 。 。 。 。 。參 考 文 獻(xiàn)(五號(hào)黑體)(以下參考文獻(xiàn)為作者參考格式用，和文中引用的文獻(xiàn)不符)1 IMLACH J, BLAIR B J, ALLAIRE P. Measured and predicted force and stiffness characteristic of industrial magnetic bearingsJ. Trans. ASME J. Tribol., 1

20、991, 113：784-788. （參考文獻(xiàn)為期刊的格式）2 朱祖超. 超低比轉(zhuǎn)速高速離心泵的理論研究及工程實(shí)現(xiàn)J.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2000，36(4)：30-33. （括號(hào)里是期不是卷，有些期刊有期和卷，有些只有一種，就只寫一種）ZHU Zuchao. Theoretical study and engineering implementation of super-low-specific-speed highspeed centrifugal pumpsJ. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2000，36(4)：30-33.非英文的參

21、考文獻(xiàn)采用非英文、英文雙語形式3 DOWIET P. Estimation of disassembly timesR. Manchester：Manchester Metropolitan University，1994. （參考文獻(xiàn)為報(bào)告的格式）4 TULLY E J, HEYWOOD J B. Lean-burn charracteristics of a gasoline engine enriched with hydrogen fraction from a plasmatron fuel reformerR. SAE 2003-01-0630, 2003.5 DAVID C, M

22、EEKER E H, MYOUNGYU D N. Anaugmentanaugmented currents model for magnetic bearings force and linearized parameters of radial active magnetic including eddy currents, fringing, and leakageJ. IEEE Trans. on Magn. , 1996, 32(4)：3219-3227.6 CHAAN T H, CHEN S L. Exact linearization of a voltage-controlle

23、d 3-pole active magnetic bearing systemJ. IEEE Trans. Contr. Syst. Technol., 2002, 10(4)：618-625.7 Online Computer Aid library Center, Inc. History of OCLCEB/OL. 2000-01-08. http:/www.oclc.htm. （參考文獻(xiàn)為在線電子文獻(xiàn)的格式）8 FOURNEYEYN M E. Advancing into tholographical photoelasticityC/ American Society of Mechanical Engineers. Applied Mechanics Division. Symposium on Applications of Holography in Mechanics，August 23-25，1