Дисертації (АМЕС)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Перегляд Дисертації (АМЕС) за Ключові слова "621.391.83"
Зараз показуємо 1 - 6 з 6
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Методи моделювання акустичних електродинамiчних перетворювачiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Волков, Денис Дмитрович; Дiдковський, Віталій СеменовичВолков Д.Д. Методи моделювання акустичних електродинамiчних перетворювачiв – Квалiфiкацiйна наукова праця на правах рукопису. Дисертацiя на здобуття наукового ступеня Доктора фiлософiї за спецiальнiстю 171 «Електронiка». – Нацiональний технiчний унiверситет України «Київський полiтехнiчний iнститут iменi Iгоря Сiкорського», МОН України, Київ, 2022 р. Дисертацiйна робота присвячена дослiдженню лiнiйних та нелiнiйних моделей акустичних електродинамiчних перетворювачiв з метою вдосконалення iснуючих та розробки нових бiльш точних та зручних методiв iз використанням сучасних пiдходiв, як то: методи оптимiзацiї, генетичнi алгоритми та штучнi нейроннi мережi. Робота складається iз чотирьох основних роздiлiв. У вступi описано актуальнiсть проблеми та зроблено огляд сучасних методiв моделювання, у другiй частини детально розлядаються лiнiйнi моделi перетворювачiв, включно iз класичною моделлю Тiля/Смола та стандартним методом знаходження її параметрiв - методом доданої маси. Запропоновано новi методи для бiльш точного та гнучкого знаходження параметрiв лiнiйних моделей, як то метод пiдбору параметра Bl та застосування генетичного алгоритму. Запропонованi методи було порiвняно iз класичним методом доданої маси та обговорено переваги та недолiки рiзних методiв. У третьому роздiлi розглядаються нелiнiйнi моделi перетворювачiв. Виводиться нелiнiйна модель гуномовця у фазому простору та демонструється її приведення до канонiчного вигляду. Також, пропонується принципово новий пiдхiд до моделювання електродинамiчних перетворювачiв iз використанням рекурентних нейронних мереж. Обидва методи порiвняно мiж собою на основi практично вимiряних даних та проведених експериментiв. У останньому роздiлi даються загальнi висновки iз виконаної роботи. У результатi роботи вдалося отримати такi новi результати: 1. Запропоновано новiтнiй повнiстю автоматизований метод для знаходження коефiцiєнту електромеханiчної трансформацiї Bl без упливу iнших параметрiв моделi використовуючi виключно вимiрюванi величини, як то: напруга на клемах, струм через котушку та змiщення рухомої частини перетворювача. Такий метод можна вважати найбiльш точним непрямим методом вимiрювання Bl на даний момент. 2. На основi методу пiдбору параметра Bl, запропоновано метод для вiдокремлення механiчного та електричного iмпедансiв електродинамiчного перетворювача використовуючi також виключно вимiрюванi величини для досягнення максимальної точностi. У результатi, цi iмпеданси можуть розглядатися окремо один вiд одного, що вiдкриває бiльше можливостей для їх дослiдження та розробки бiльш точних моделей. 3. Вперше застосовано генетичний алгоритм для знаходження параметрiв лiнiйної моделi електродинамiчного перетворювача та проведено його порiвняння iз класичним методом доданої маси. 4. На основi генетичного алгоритму запропоновано унiверсальну узагальнену структуру для знаходження параметрiв довiльних моделей електродинамiчних перетворювачiв, що значно полегшує та прискорює процес їх дослiдження. 5. Вперше застосовано рекурентну нейронну мережу для моделювання нелiнiйної поведiнки електродинамiчних перетворювачiв. Представлено повний процес тренування та тестування даної нейронної моделi. 6. Проведено практичне порiвняння нелiнiйної моделi iз використанням рекурентної нейронної мережi iз найбiльш уживаною у iндустрiї моделлю у фазовому просторi. Практичне значення отриманих результатiв полягає у пiдвищеннi точностi та полегшеннi iдентифiкацiї лiнiйних та нелiнiйних моделей електродинамiчних перетворювачiв. Представленi методи можуть бути використанi безпосередньо у промисловостi а також, у дослiдницьких цiлях для бiльш глибокого аналiзу поведiнки гучномовцiв, а саме: було продемонстровано можливiсть швидкої адаптацiї генетичного алгоритму до бiльш складних моделей iз бiльшою кiлькiстю iдентифiкованих параметрiв без втрати продуктивностi та швидкої сходимостi алгоритму. Це демонструє унiверсальнiсть генетичного алгоритму та можливiсть його використання для точнiших моделей що є складними для iдентифiкацiї класичними методами. Для моделювання нелiнiйної поведiнки електродинамiчних перетворювачiв було вперше запропоновано використання рекурентних нейронних мереж. Такий пiдхiд дозволяє швидко знайти модель перетворювача типу "чорний ящик"яка може бути безпосередньо застосована у якостi цифрового двiйника модельованого гучномовця у якостi компонента бiльш складних систем. Запропоновану модель було порiвняно iз найбiльш уживаною у iндустрiї нелiнiйною моделлю електродинамiчного перетворювача у фазовому просторi на основi аналiзу вимiряних вiдгукiв у часовому та спектральному представленнях. Уцiлому, запропонованi методи значно пiдвищують точнiсть моделювання електродинамiчних перетворювачiв, що дозволяє їх використання у застосунках iз активного контролю гучномовцiв, як то: компенсацiя нерiвномiрностi частотної характеристики, компенсацiя динамiчного дiапазону, дизайн активних кросоверiв, глобальна еквалiзацiя, компенсацiя низьких частот за рахунок психоакустичних ефектiв, компенсацiя нелiнiйних спотворень, активний захит вiд надвисокого змiщення та багато iншiх.Документ Відкритий доступ Методи розрахунку звукоізоляції багатошарових конструкцій(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Біда, Дмитро Вячеславович; Дідковський, Віталій СеменовичБіда Д.В. Методи розрахунку звукоізоляції багатошарових конструкцій. – Кваліфікаційна робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 «Електроніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена дослідженню методів розрахунку звукоізоляції будівельних конструкцій та впливу матеріалів багатошарових конструкцій на якісні показники звукоізоляції. Зміст дисертаційного дослідження викладено в чотирьох розділах, де представлено та обґрунтовано основні результати роботи. Актуальність дисертаційної роботи обґрунтовано у вступі, де сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надано інформацію про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. У першому розділі наведена важливість питання звукоізоляції у приватному житті. Наведено загальні дані щодо типів шумів та шляхів передачі шуму по конструкція будівель. Приведено приклади типових матеріалів для звукоізоляції та віброізоляції. Представлені практичні приклади використання таких матеріалів у процесі звуко- та віброізоляції різних обʼєктів. Наведено приклади діючих чинних та актуальних методів розрахунку звукоізоляції тонких листових матеріалів, однорідних масивних огороджень, та багатошарових огороджуючих конструкцій без шару звукоізолюючих матеріалів. У другому розділі наведений аналітичний (розрахунковий) метод визначення індексу звукоізоляції однорідних панелей, багатошарових конструкцій та багатошарових конструкцій з кріпленням. Приведений алгоритм розрахунку за допомогою існуючого програмного забезпечення Insul. Наведена методика проведення експериментальних досліджень ізоляції повітряного шуму огороджуючими конструкціями. Представлені результати натурних експериментів та даних отриманих за допомогою Insul. Проведено порівняльний аналіз даних отриманих за експериментами та отриманих за допомогою Insul. У третьому розділі наведено методику проведення експериментальних досліджень, вимоги до вимірювальної техніки та вимірювальних приміщень. Наведено експериментальні дані та дані з натурних вимірювань об’єктів. А саме наведені результати досліджень масивних огороджувальних конструкцій, масивних конструкцій з обшивками різного типу. Представлено дані досліджень конструкцій з різними товщинами звукопоглинального шару та різною кількістю шарів звукоізоляційного облицювання. Проаналізовано залежність значень звукоізоляції конструкції від товщини звукопоглинального шару та від кількості шарів звукоізоляційного облицювання. У четвертому розділі представлено новий метод розрахунку звукоізоляції багатошарових конструкцій. Описано повний алгоритм розрахунку індексу ізоляції повітряного шуму будівельними огороджуючими конструкціями. Приведено графічне та табличне порівняння даних експериментальних досліджень, даних отриманих за допомогою програмного забезпечення Insul та запропонованої методики. Оцінено точність методів. Представлені в дисертації нові теоретичні та практичні результати можна рекомендувати до використання при розробці національних будівельних стандартів, проєктуванню будівельних об’єктів різного призначання, а також в навчальному процесі вищих навчальних закладів України для підготовки інженерів-акустиків. В дисертаційній роботі отримано наступні наукові результати: 1. Вперше розроблено графічний метод визначення індексу звукоізоляції багатошарових конструкцій з використанням різних за класами матеріалів, в тому числі з урахуванням товщини матеріалу, щільності та товщини звукоізоляційного облаштування ; 2. Розроблено вдосконалений метод визначення впливу звукопоглинальних матеріалів на звукоізоляційні характеристики багатошарових конструкцій; 3. Удосконалено метод оцінки впливу товщини повітряного проміжку на звукоізоляційну ефективність конструкції стін з облицюванням на основі металевого каркасу; 4. Визначено якісні зміни частотних характеристик звукоізоляції багатошарових конструкцій, основаних на масивних акустичнооднорідних матеріалах, які облицьовані листовими матеріалами і мають в основі каркасної системи. 5. Виділено подальше впровадження методу оцінки звукоізоляції будівельних огороджуючих конструкцій з використанням різних матеріалів каркасу. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Ефективніші рішення в проектуванні: Нова методика розрахунку дозволяє точніше враховувати характеристики багатошарових неоднорідних конструкцій, що робить проектування більш точним та надійним. Це спрощує процес проєктування та надає можливість виконувати проєкт згідно з вимогами, що наведені у державних будівельних стандартах. Так наприклад рівень звукоізоляції легких конструкцій можна покращити використовуючи облицювання шаром гіпсокартоном на дерев’яному каркасі. Таким чином можна досягти покращення індексу звукоізоляції на 4 дБ. 2. Економія ресурсів та коштів: Завдяки вдосконаленим розрахункам та їх вищій точності, стає реальним уникнення надмірного використання будівельних матеріалів, що в сукупності призводить до значної економії як коштів, так і природних ресурсів у сфері будівництва. Це важливий крок у напрямку сталого розвитку, оскільки раціональне використання матеріалів веде до зменшення відходів і покращує екологічний відбиток будівництва. Крім того, оптимізація використання ресурсів сприяє зменшенню негативного впливу на довкілля, адже менше відходів означає менше виробничого навантаження та забруднення. Такий підхід не лише ефективний у відношенні витрат, але й сприяє створенню більш сталого та екологічно освідомленого будівельного сектору. Наприклад для покращення індексу звукоізоляції легких пористих (газоблок, тощо) конструкцій можна виконати фарбування з одного або двох боків, що призведе до збільшення індексу звукоізоляції в середньому на 3 дБ. 3. Підвищення якості звукоізоляції: Розроблена нова методика виявляє та враховує раніше непомічені фактори, які впливають на звукоізоляцію. Це призводить до покращення якості звукоізоляційних рішень і підвищує комфорт для мешканців будівлі. Новий підхід дозволяє уникнути упущень у визначенні параметрів, що впливають на ефективність звукоізоляції, і сприяє створенню більш ефективних і адаптованих рішень у галузі архітектури та будівництва. Це також відкриває можливості для розробки нових технологій та матеріалів звукоізоляції, що враховують різноманітні аспекти впливу на звук та гарантують високий ступінь комфорту для жителів будівлі. Наприклад для більш ефективного захисту від низьких частот (менше 200 Гц) доцільно збільшувати товщину звукопоглинаючого шару. При товщині 50 мм на частоті 100 Гц Rw=21 дБ, а при 200 мм на частоті 100 Гц з Rw=34 дБ.Документ Відкритий доступ Методи та системи оцінки та корекції акустичних характеристик приміщень для публічних виступів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Дворник, Олександр Олександрович; Продеус, Аркадій МиколайовичДворник О.О. Методи та системи оцінки та корекції акустичних характеристик приміщень для публічних виступів. – Кваліфікаційна робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 «Електроніка». - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2024. Дисертаційна робота спрямована на дослідження шляхів підвищення точності та швидкості оцінювання акустичних характеристик приміщень в умовах негативної дії шуму та реверберації, а також на дослідження шляхів корекції цих характеристик. Зміст дисертаційного дослідження викладено в чотирьох розділах, де представлено та обґрунтовано основні результати роботи. Актуальність дисертаційної роботи обґрунтовано у вступі, де сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надано інформацію про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. У першому розділі виконано огляд існуючих методів і підходів оцінювання розбірливості мови у приміщенні, аналізу ранніх відбиттів у приміщенні, а також методам корекції акустики приміщення. Показано, що в існуючих наукових працях, присвячених дослідженню розбірливості мови, недостатньо вивчене питання, який з методів оцінювання розбірливості мови є оптимальним, за критеріями точності та швидкості вимірювань, для вирішення поставленої задачі, із врахуванням апріорної інформації про завадові умови. Дослідження методів виявлення ранніх відбиттів є актуальним, оскільки аналіз моментів появи ранніх відбиттів дозволяє робити висновки стосовно їх впливу на розбірливість мовлення, а також локалізувати напрями приходу відбиттів до слухача. Аналіз існуючих наукових праць показав, що ґрунтовної відповіді на дане питання поки немає. Ще одним перспективним напрямом дослідження є частотна корекція акустики приміщення. Хоч дане питання досить активно досліджується у світі, однак наразі важко знайти рекомендації стосовно вибору методу корекції в реальному часі з урахуванням зміни наповненості приміщення. Другий розділ присвячений порівнянню різновидів модуляційного методу оцінювання розбірливості мовлення за точністю вимірювань. Результатом порівняння є рекомендації щодо застосування методів в залежності від задачі. Запропоновано використання багатокомпонентного тестового сигналу для порівняння прямого та непрямого методу оцінки індексу передачі мовлення, також проведено порівняння прямого та непрямого методів оцінки індексу передачі мовлення. У третьому розділі представлено методи акустичної експертизи приміщення з використанням штучної голови, показано, що за допомогою використання побутового акустичного обладнання можливо провести вимірювання, що за точністю результатів не поступаються отриманим на професійному обладнанні. Показано, що досягнення прийнятної точності вимірювань є можливим за умови використання запропонованого методу корегування частотної характеристики вимірювального тракту. У четвертому розділі представлені результати інструментальної оцінки якості та корекції якості приміщення. Представлено результати суб’єктивних та об’єктивних оцінок розбірливості мовлення з урахуванням впливу шуму, ранніх та пізніх відбиттів. Розроблено апаратно-програмний комплекс для аналізу напрямків відбиттів звуку у приміщенні, а також продемонстровано працездатність запропонованого методу корекції частотної характеристики приміщення у реальному часі із застосуванням багатоканального компресора. Представлені в дисертації нові теоретичні та практичні результати можна рекомендувати до використання при розробці та експлуатації систем, що призначені для акустичної експертизи приміщення й, зокрема, вимірювання розбірливості мовлення, та частотної корекції приміщення. В дисертаційній роботі отримано наступні наукові результати: 1. Вперше виконано порівняння точності оцінювання індексу розбірливості мовлення в умовах дії шуму та реверберації із використанням повного традиційного методу та повного формантно-модуляційного методу для широких діапазонів значень відношення сигнал-шум та тривалості тестових сигналів. 2. Вперше виконано порівняння швидкого та повного варіантів формантно-модуляційного методу оцінювання індексу розбірливості мовлення в умовах дії шуму та реверберації для широких діапазонів значень відношення сигнал-шум та тривалості тестових сигналів. 3. Вперше запропоновано багатокомпонентний тестовий сигнал та алгоритми його обробки, на основі яких виконано порівняння двох видів непрямого методу оцінки індексу передачі мовлення із прямим методом. 4. Уточнено попередні висновки про те, що формантний метод оцінювання індексу передачі мовлення є найбільш точним та швидким в умовах переважної дії шумової завади. 5. Уточнено умови використання апаратури непрофесійного рівня в апаратно-програмному комплексі «Штучна голова», призначеного для оцінки бінауральних імпульсних характеристик приміщення. 6. Вдосконалено та експериментально перевірено дієвість методу багатоканальної компресії сигналу, спотвореного реверберацією, в задачі послаблення нерівномірності амплітудно-частотної характеристики приміщення. 7. Показано можливість визначення часу реверберації та напрямків приходу відбиттів до слухача шляхом просторового акустичного сканування простору. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Встановлено принципову можливость використання повного та швидкого формантно-модуляційних методів оцінювання STI замість традиційного повного модуляційного методу. 2. Встановлена залежність точності формантного, повного модуляційного, повного формантно-модуляційного та швидкого формантно-модуляційного методів оцінювання STI від відношення сигнал-шум та від тривалості тестового сигналу. 3. Виконане коректне порівняння, за точністю вимірювань, прямого та непрямого методів оцінки STI. 4. Отримано практичні рекомендації стосовно корекції частотної характеристики вимірювального тракту системи «Штучна голова», що містить обладнання непрофесійного рівня, для підвищення точності оцінювання бінауральних імпульсних характеристик приміщення. 5. Встановлено працездатність та ефективність методу корекції сигналу, спотвореного реверберацією, на основі методу багатоканальної компресії, що дозволяє послабити нерівномірність амплітудно-частотної характеристики приміщення 6. Встановлено працездатність запропонованого акустичного модуля для вимірювання просторових акустичних характеристик приміщення.Документ Відкритий доступ Оцінка акустичних параметрів приміщення як каналу мовленнєвої комунікації(2021) Моторнюк, Дар’я Євгенівна; Продеус, Аркадій МиколайовичДокумент Відкритий доступ Оцінювання якості спотворених мовних та музичних сигналів(2020) Котвицький, Ігор Валерійович; Продеус, Аркадій МиколайовичДокумент Відкритий доступ Підвищення робастності систем автоматичного розпізнавання мови до дії завад(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Кухарічева, Катерина Андріївна; Продеус, Аркадій МиколайовичКухарічева К.А. Підвищення робастності систем автоматичного розпізнавання мови до дії завад. – Кваліфікаційна робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 «Електроніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена дослідженню методів навчання систем автоматичного розпізнавання мовлення (АРМ) та методів оцінювання якості мовних сигналів, що забезпечують підвищення точності систем автоматичного розпізнавання мовлення без суттєвого ускладнення налаштування таких систем. Зміст дисертаційного дослідження викладено в чотирьох розділах, де представлено та обґрунтовано основні результати роботи. Актуальність дисертаційної роботи обґрунтовано у вступі, де сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надано інформацію про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. У першому розділі виконано огляд існуючих підходів до підвищення робастності систем АРМ до дії шумової та ревербераційної завад. Описано два напрями підвищення точності розпізнавання: напрям, що базується на попередній корекції сигналу та напрям, згідно якому виконується адаптація системи до дії завад. В існуючих наукових працях, присвячених вивченню систем АРМ, недостатньо вивчено напрям, згідно якому виконується адаптація системи до дії завад шляхом навчання на сигналах, спотворених завадами. У другому розділі наведено результати дослідження таких факторів як реверберація та кліпування сигналу, що можуть істотно вплинути на ефективність роботи системи АРМ. Розглянуто міри визначення величини кліпування, особливості використання об’єктивних показників розбірливості мовлення та запропоновано способи моделювання реверберації в приміщенні, що є корисним при створенні систем АРМ, стійких до дії завад. У третьому розділі представлено короткий огляд мір якості систем автоматичного розпізнавання мови й, зокрема, мір якості, що використовуються при оцінюванні точності розпізнавання в програмному комплексі The Hidden Markov Model Toolkit (HTK). Також представлено результати експериментальних досліджень, спрямованих на підвищення робастності систем АРМ до дії шумової завади. При цьому отримано оцінки потенційних можливостей різних сполучень режимів навчання та роботи систем АРМ. У четвертому розділі представлено результати експериментальних досліджень, спрямованих на підвищення стійкості систем АРМ до дії ревербераційної завади. При цьому визначено ефективність роботи системи для різних варіантів навчання та роботи за умов спотворення сигналів ревербераційною завадою. Представлені в дисертації нові теоретичні та практичні результати можна рекомендувати до використання при розробці та експлуатації систем автоматичного розпізнавання мовлення, а також в навчальному процесі вищих навчальних закладів України для підготовки інженерів-акустиків. Отримані результати вже застосовано в освітньому процесі кафедри акустичних та мультимедійних електронних систем за спеціальністю 171 Електроніка, зокрема в освітній науковій програмі «Електроніка», а також в освітній професійній програмі “Акустичні електронні системи та технології обробки акустичної інформації” Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”. В дисертаційній роботі отримано наступні наукові результати: 1. Вперше для реальних мовленнєвих сигналів отримано кількісні оцінки ступеня підвищення точності розпізнавання мовлення, спотвореного шумом різної природи та інтенсивності, шляхом навчання системи автоматичного розпізнавання на спотворених шумом сигналах. 2. Вперше для реальних мовленнєвих сигналів отримано кількісні оцінки ступеня підвищення точності розпізнавання мовлення, спотвореного реверберацією, шляхом навчання системи автоматичного розпізнавання на спотворених реверберацією сигналах. 3. Вдосконалено метод оцінювання розбірливості мовлення непрямим методом, із використанням міри якості сигналів у вигляді барківського спектрального спотворення. 4. Уточнено висновки щодо залежності розбірливості мовлення від щільності відбить звуку та часу реверберації, із використанням імовірнісних моделей імпульсних характеристик приміщень. 5. Вдосконалено спосіб виявлення ефекту кліпування мовленнєвих сигналів та об’єктивного оцінювання якості мовленнєвих сигналів, спотворених кліпуванням, що базується на використанні коефіцієнта ексцесу як міри спотворення сигналів. Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Встановлено умови досягнення високої точності розпізнавання в системах автоматичного розпізнавання мовлення для сигналів, що спотворені шумами різної природи та інтенсивності, за наявності різної апріорної інформації щодо відношення сигнал-шум, що дозволяє забезпечити робастність системи автоматичного розпізнавання шляхом відносно простого її налаштування; 2. Встановлено умови досягнення високої точності розпізнавання в системах автоматичного розпізнавання мовлення для сигналів, спотворених реверберацією в приміщеннях із різним часом реверберації, за наявності різної апріорної інформації щодо часу реверберації, що дозволяє забезпечити робастність системи автоматичного розпізнавання шляхом використання певних правил її налаштування; 3. Встановлено працездатність та ефективність оцінювання розбірливості мовлення непрямим методом, із використанням міри якості сигналів у вигляді барківського спектрального спотворення, що дозволяє оцінювати розбірливість мовлення, спотвореного реверберацією, за наявності еталонного неспотвореного сигналу; 4. Отримано залежності розбірливості мовлення від щільності ранніх відбить звуку та часу реверберації, із використанням імовірнісних моделей імпульсних характеристик приміщень, що дозволяє обґрунтувати результати прогнозування та оцінювання розбірливості мовлення в різних точках приміщення; 5. Встановлено можливість автоматизації виявлення кліпування, оцінювання його ступеня, а також об’єктивного оцінювання якості мовленнєвих сигналів, спотворених кліпуванням.