عملیاتی كه مربوط به كنترل فرآیند باشد اغلب در طبیعت موجود است، چنین كنترل فرآیند “طبیعی” می تواند برای هر عملیاتی كه مشخصه های فیزیكی داخلی را كه برای یك سازمان مهم هستند را تنظیم می كند، تعریف شود.
انسانهای نخستین متوجه شدند كه تنظیم بعضی از پارامترهای محیط خارجی آنها، برای بهبود زندگی بسیار ضروری هستند. این تنظیم می توانست به عنوان “كنترل فرآِیند به صورت مصنوعی” یا به صورت ساده تر به عنوان “كنترل فرآیند” تعریف شود. این نوع از كنترل فرآیند، با بررسی یك پارامتر، مقایسه آن با مقدار مورد نیاز و ایجاد یك اكشن كنترلی برای نزدیك شدن آن پارامتر به مقدار مورد نیاز صورت می پذیرد. یكی از نمونه های اولیه چنین كنترلی استفاده انسان های اولیه از آتش برای تنظیم درجه حرارت محیط اطرافشان بود.
دوره كنترل اتوماتیك فرآیند زمانیكه بشر تنظیم كردن اتوماتیك پروسه ها برای تولید محصولات یا مواد فرآیندی بهتر را آموخت به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت.
كنترل سیستم ها و اتوماسیون در صنایع از قرن 19 میلادی مورد توجه قرار گرفت. با رشد كمی و كیفی صنایع مختلف ، از سالهای 1950 به بعد رشد و پیشرفت چشمگیری پیدا نمود و توانست نقش بسیار اساسی در پیشرفت صنایع مهندسی داشته باشد.
سیستم های كنترل در عمل معمولا پیچیده می باشند و همین امر ایجاب می نما ید كه این سیستم های پیچیده، مورد تحلیل و مدلسازی ریاضی قرار گیرند. در این عمل اصول ریاضی و قواعد مشابهی برای تجز یه و تحلیل، مدلسازی و طراحی سیستم كنترل برای موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و نحوه بررسی دینامیك سیستم ها و اصول طراحی كم و بیش مشابه می باشد و جالب است كه بدانیم اصول طراحی سیستم كنترل برای یك راكتور شیمیایی یا برج تقطیر مشابهت فراو انی با طراحی سیستم كنترل جنگنده های F-16، جمبوجت بوئینگ 747، اتومبیل های سریع مسابقه ای و بیل مكانیكی جمع آوری زباله دارد.
امروزه با توجه به گسترش و پیچیده گیهای روزافزون صنایع نیاز به فراگیری زمینه های مختلف علم و كنترل و طراحی سیستم های كنترل و برطرف سازی نقایص اینگونه سیستم ها بیش از پیش احساس می شود، چرا كه سیستم های كنترل در كارخانجات به خصوص صنایع شیمیایی همواره با خطرات و مشكلات عدیده ای از نظر ا یمنی دست به گریبان بوده است و این سیستم ها كه در حكم مغز آن واحد ها می باشند، فرآمین مورد نظر را به قسمت های مختلف ارسال می كنند. واكنش های ناشی از این فرامین و یا تغییرات محیطی بوجود آمده در آن بخش را از طریق سیستم دریافت می نمایند تا فرآمین متناسب را جهت رفع تغییرات و برقراری توازن و تعادل در آن قسمت صادر نمایند. دانستن و كاربرد علم كنترل عامل بسیار مهم در دست یابی به بازده بهینه سیستم های دینامیكی می باشد.
روشهای متعارف مختلف طراحی سیستم كنترل، معمولا روشهای سعی و خطا می باشند، كه در آنها برای استفاده پارامترهای طراحی یك سیستم قابل قبول، روشهای مختلف تحلیل، بطور تكراری مورد استفاده قرار می گیرند. نحوه عملكرد قابل قبول سیستم معمولا بر حسب مشخصه های زمانی نظیر زمان صعود، زمان قرار، حداكثر جهش و یا برحسب مشخصه های فركانسی نظیر حد فاز، حد دامنه و پهنای باند بیان می شود. لیكن با این روش، در مورد سیستم هایی با چند ورودی و چند خروجی كه نیازهای تكنولوژی امروزه را برآورده می نمایند، باید معیارها یا نحوه عملكرد های گوناگونی صادق باشند.
روش جدید و مستقیم طرح چنین سیستمهای پیچیده ای كه كنترل بهینه نامیده می شود، با توسعه كامپیوترهای دیجیتال، امكان پذیر شده است.
هدف سیستم بهینه تعیین سیگنالهای كنترل به طوری است كه در محدودیتها یا قیود فیزیكی صدق كرده و در ضمن نحوه عملكرد یا معیار معینی را حداقل یا حداكثر نماید.
در طرح سیستم های كنترل، هدف نهایی بدست آوردن كنترل كننده ای است كه باعث عملكرد سیستم بطریق مطلوبی شود. معمولا پارمترهای دیگری نظیر وزن، حجم، قیمت و قابلیت اعتماد نیز در طرح كنترل كننده تاثیر داشته و بین مشخصات مورد لزوم نحوه عملكرد و ملاحظات اجرایی باید كم و زیاد نمود. طراح با استفاده از مشابه سازی، تحلیل ریاضی یا روشهای ترسیمی اثرات جاسازی تجهیزات و وسائل فیزیكی مختلف را در سیستم برآورد مینماید.
با روش سعی و خطا، یا یك طرح كنترل كننده قابل قبولی بدست می آیِد و یا طراح نتیجه می گیرد كه مشخصات مورد لزوم نحوه عملكرد، نمی توانند مصداق پیدا كنند.
:
برای قطعه بندی سیگنال صحبت در مرتبه رویداد، از روش قطعه بندی اتوماتیک ارائه شده در مرجع استفاده شده است. در این روش، سه راهکار بر مبنای تغییرات آکوستیکی و طیفی سیگنال صحبت و نیز تغییرات بارز در داده های فرمنت، بکار گرفته شده اند. به این ترتیب، ابتدا سیگنال صحبت به سه دسته واكدار، بیواك و سکوت (V/U/S) طبقه بندی میشود. سپس با در نظر گرفتن همزمان تغییرات طیفی سیگنال در یک دوره کوتاه زمانی، تغییرات در دامنه و فرکانس فرمنتها و مشخصه های آکوستیکی، مرز میان رویدادها آشکارسازی میشود. در ادامه، با استفاده از تبدیل ویولت و یکسری تحلیل های زمانی و فرکانسی، مشخصه های مربوط به قطعات آشکارسازی شده سیگنال صحبت، استخراج میشود.
تبدیل فوریه معمولی، اطلاعات لحظه ای و گذرای سیگنال صحبت را از بین میبرد. همچنین تبدیل فوریه زمان کوتاه (STFT)، گرچه امکان تحلیل همزمان بهتری را در حوزه زمان – فرکانس فراهم می آورد، اما به علت عدم قابلیت تفکیک پذیری متغیر در حوزه زمان – فرکانس،
اغلب برای تحلیل سیگنالهای صحبت، مناسب نمیباشد. تبدیل ویولت به دلیل دارا بودن قابلیت تفکیک پذیری متغیر، از پنجره های کوتاه در زمان (گسترده در فرکانس)، جهت بررسی رفتار گذرای سیگنال و از پنجره های بزرگ در زمان (متمرکز در فرکانس)، برای بررسی رفتار دراز مدت سیگنال، استفاده میکند. به همین خاطر، تبدیل ویولت، ابزاری نیرومند جهت تحلیل سیگنال های غیر ایستایی نظیر سیگنال صحبت محسوب میشود. در این پروژه، برای تعیین محدوده همخوان ها و سکوت و نیز استخراج مشخصه های آنها از ترکیب تحلیلهای زمانی و فرکانسی و نیز برای طبقه بندی آنها از شبکه عصبی Fuzzy ARTMAP استفاده شده است.
در فصل اول، به معرفی مفاهیم اولیه ای چون سامانه گویش انسان، مدل تولید گفتار، آواهای زبان فارسی و مشخصه های نوای گفتار پرداخته میشود. فصل دوم به موضوع تقطیع سیگنال صحبت پرداخته است. در این فصل، روش بکار گرفته شده جهت آشکارسازی رویدادها در یک سیگنال صحبت و تعیین مرز میان قطعات، شرح داده میشود. در فصل سوم، اطلاعاتی پیرامون تبدیل ویولت، مقایسۀ آن با FT و STFT و روشهای پیاده سازی تحلیل ویولت آورده شده است. فصل چهارم به موضوع شبکه عصبی اختصاص داده شده است. در این فصل، مفاهیم اولیه شبکه های عصبی، انواع شبکه های عصبی مصنوعی از نظر برگشت پذیری، شبکه ART، شبکه عصبی Fuzzy ART و شبکه عصبی Fuzzy ARTMAP مورد بحث قرار گرفته است. در فصل پنجم، تشریح روند انجام این پروژه و چگونگی بکارگیری امکانات و مفاهیم معرفی شده در فصل های پیشین برای رسیدن به اهداف مورد نظر، گنجانده شده است. فصل ششم نیز در برگیرنده نتایج و پیشنهادات حاصل از انجام این پروژه است.