فهرست مطالب

مجله انجمن مهندسی صوتیات ایران
سال یازدهم شماره 1 (بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/10
  • تعداد عناوین: 5
|
  • محمد نیکخو، محمدسعید سیف*، حسن صیادی صفحات 1-12

    در این مقاله، ابتدا الگوسازی سینماتیکی و دینامیکی یک سکوی سه درجه آزادی ارایه شده است. معادلات حاصل از این الگوسازی به صورت ورودی- خروجی و بدون ساده سازی استخراج شده است. براساس کاربرد این سکوها در پایدارسازی سامانه های صوتی روی وسایل متحرک، در ادامه ی مقاله طراحی کنترل کننده خطی و غیرخطی بر مبنای معادلات استخراج شده انجام شده است. از آن جایی که کنترل فازی تطبیقی یک کنترل کننده ی موثر برای کنترل عدم قطعیت در سامانه های غیرخطی است، در این مقاله روش نوآورانه براساس کنترل فازی تطبیقی مستقیم به دلیل عملکرد ردیابی مقاوم، تضمین پایداری و پاسخ با دقت بالا مطرح شده است. در روند طراحی کنترل کننده ی فازی تطبیقی مستقیم، اثبات پایداری روش انجام شده و درستی روش کنترل با تحلیل پایداری و نتایج شبیه سازی تایید می گردد. این روش کنترلی در هنگامی که سکو تحت اثر نوسانات وسیله نقلیه قرار دارد پایدارسازی را روی سکو مهیا می سازد. روش کنترل پیشنهادی با روش کنترلی تناسبی- انتگرالی- مشتقی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی برتری روش کنترلی پیشنهادی را نشان می دهند. نتایج حاصل از شبیه سازی دقت پایدارسازی روش کنترلی فازی تطبیقی مستقیم را تا 1000 برابر روش کنترلی تناسبی- انتگرالی- مشتقی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سکوی سه درجه آزادی، سامانه های صوتی، پایدارکننده ی جیمبالی، الگوی غیرخطی، کنترلر فازی تطبیقی مستقیم، کنترلر تناسبی- انتگرالی- مشتقی
  • علی اصغر آب نیکی، حسن صیادی*، محمدسعید سیف صفحات 13-24

    شناسایی دقیق و درست شناورهای در حال حرکت در آب ها از راه دور از جهات زیادی حایز اهمیت است. داشتن اطلاعات از نوع شناور باعث تصمیم گیری درست تر در قبال نحوه مواجهه با آن ها می شود. از این رو در این مطالعه شناورها براساس وزن آن ها، از روی امواج صوتی منتشره آن ها طبقه بندی شده اند. در مطالعه حاضر ویژگی های هر یک از امواج صوتی ضبط شده از شناورها با استفاده از روش ضرایب کپسترال بسامد مل (ام اف سی سی) استخراج شد. نوآوری این مقاله بهره گیری هم زمان از شبکه های عصبی مصنوعی متنوع و شبکه های عصبی تلفیقی است. از این رو توانایی شبکه عصبی مصنوعی و هیبریدهای آن با الگوریتم ژنتیک (ای ان ان- جی ای) و الگوریتم رقابت استعماری (ای ان ان- آی سی ای) در طبقه بندی درست ویژگی های استخراج شده سنجش شد. نتایج نشان دادند شبکه عصبی مصنوعی پس انتشار پیش خور (بی پی- اف اف) با توابع یادگیری لونبرگ مارکوارت (ال- ام)، بیزین (بی آر) و پس انتشار ارتجاعی (آرپی) به ترتیب دارای دقت 86، 96 و 82 درصد در اختصاص ویژگی های هر موج صوتی شناور به آن شناور بودند. هم چنین شبکه های ای ان ان- جی ای و ای ان ان- آی سی ای به ترتیب دقت طبقه بندی برابر با 94 و 77 درصد را نشان دادند. در نهایت می توان نتیجه گرفت که شبکه عصبی مصنوعی با تابع یادگیری بیزین توانایی طبقه بندی قابل قبول امواج صوتی منتشره از شناورها را دارد و می توان از آن در کاربردهای دریایی و نظامی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: شناور، صدا، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم رقابت استعماری
  • علی اصغر آب نیکی، حسن صیادی*، محمدسعید سیف صفحات 25-32

    نوفه زیرآبی تشعشعی کشتی ها یکی از منابع اصلی نوفه محیطی دریا و آلودگی صوتی برای زیستگاه های دریایی است و از این رو تعیین و ارزیابی این نوع نوفه، حایز اهمیت است. در این مقاله، جهت مندی تراز منبع یک کشتی مسافربری در دو بسامد 63 و 125 هرتز یک سوم اکتاو باند در محیط آب کم عمق در خلیج فارس به دست آمده است. جهت دریافت نوفه زیرآبی کشتی هدف، از یک آرایه هیدروفونی کف خواب استفاده شده و نتایج آن با نتایج حاصل از داده های یک تک هیدروفون استاندارد الگوی بی اندکی- 8106 مستقر در وسط آرایه مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهند که اگر الگو سازی انتشار صوتی دقیق و داده های ای آی اس در اختیار باشد، با استفاده از آرایه هیدروفونی کف خواب، محاسبه تراز منبع شناورها در آب کم عمق امکان پذیر است. هم چنین مشاهده گردید که تغییرپذیری قابل ملاحظه ای در نمودار جهت مندی در دو بسامد 63 و 125 هرتز وجود دارد به طوری که تراز منبع در بازه زاویه ای 90 درجه تا 165 درجه و 195 درجه تا 270 درجه نسبت به دیگر بازه های زاویه ای دارای مقادیر بیش تری است، یعنی نوفه شناور در بخش انتهایی آن نسبت به بخش جلویی آن بیش تر است.

    کلیدواژگان: تراز منبع، آرایه هیدروفونی، جهت مندی، نوفه زیرآبی تشعشعی
  • حمید صولتی، محمود کریمی* صفحات 33-47

    در این مقاله مسیله جهت یابی آرایه ای با استفاده از توزیع های زمان- بسامد برای علامت های ناایستان مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. برای انتخاب نقاط زمان- بسامد از روش میانگین گیری استفاده می شود، و بدین منظور از یک آستانه یا شاخص قدرت جهت حذف نقاط دارای نوفه بیش تر استفاده می شود. نحوه به دست آوردن آستانه و اثر آن در شبیه سازی ها نمایش و شرح داده می شود. هم چنین نحوه جهت یابی با استفاده از توزیع های زمان- بسامد در هنگامی که تعداد منابع بیش تر از حسگرها است شرح داده شده و شبیه سازی شده اند. علاوه بر الگوی باریک باند، از الگوی پهن باند نیز برای علامت خروجی آرایه حسگرها استفاده شده است که دقت ارزیابی عملکرد روش های جهت یابی را افزایش می دهد. در شبیه سازی ها اثر انواع کرنل های زمان- بسامد و هم چنین اثر طول پنجره و نوع پنجره با کرنل شبه ویگنر- ویل روی عملکرد روش های جهت یابی بررسی می شود. علاوه بر این، اثر پهنای باند، تعداد حسگرها و نوع علامت روی عملکرد روش های جهت یابی بررسی می شود. هم چنین پیچیدگی محاسباتی روش های مرسوم و روش های مبتنی بر توزیع های زمان- بسامد نیز مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که با افزایش آستانه، خطای تخمین کاهش می یابد ولی افزایش زیاد آستانه تعداد نقاط میانگین گیری را نیز کاهش می دهد که باعث افزایش خطا می گردد. هم چنین در حالتی که علامت ها ناایستان باشند، در نسبت های علامت به نوفه پایین روش های مبتنی بر توزیع زمان- بسامد، عملکرد جهت یابی را نسبت به روش های مرسوم بهبود می بخشند.

    کلیدواژگان: پردازش آرایه ای، توزیع های زمان- بسامد، تخمین جهت یابی، علامت های ناایستان
  • جابر رگنی لموکی، عباس افشاری، محمود پسندیده فرد* صفحات 48-58

    در سال های اخیر پیکر بندی بال مثلثی علاوه بر پرنده های ابرآوایی (مافوق صوت) نظیر جنگنده ها، در پهپادهای زیرآوایی (مادون صوت) نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. از طرفی بررسی نوفه پهپادها به واسطه توسعه روز افزون سامانه های تشخیص صوتی امری ضروری می باشد. در این مقاله، رفتار نوسانات فشار سطح به عنوان منبع تولید نوفه روی بال مثلثی با زاویه پس گرایی 70 درجه به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که در زوایای حمله بالای 5 درجه، افزایش چشم گیری در مقادیر چگالی طیف فشار سطح رخ داده که این افزایش می تواند ناشی از تشکیل گردابه های لبه حمله در بخش انتهایی بال باشد. هم چنین با حرکت در راستای جریان، ضمن انتقال انرژی از بسامد های بالا به بسامد های پایین، قله طیف فشار سطح در بسامد های پایین تر اتفاق می افتد. در نهایت نتایج به دست آمده نشان می دهند که در زاویه حمله 30 درجه، افزایش قابل توجهی در مقادیر چگالی طیف فشار سطح در موقعیت نزدیک به لبه فرار بال ایجاد شده که نمایانگر وقوع پدیده انفجار گردابه در موقعیت مذکور می باشد.

    کلیدواژگان: بال مثلثی، گردابه لبه حمله، نوفه، طیف فشار سطح
|
  • M. Nikkhoo, M.S. Seif*, H. Sayyaadi Pages 1-12

    This paper proposes the kinematics and dynamics modelling of a three degree of freedom platforms, initially. Equations from this modelling are extracted in the form of input-output without any simplification. Given the application of these platforms in the stabilization of acoustic systems on movable systems, linear and nonlinear controllers are designed based on the extracted equations. Since the adaptive fuzzy controller is considered as an effective way for controlling uncertainties in nonlinear systems, a new algorithm is proposed in this paper based on the adaptive direct fuzzy control because of its robust tracking performances, ensured stability, and high-accuracy responses. In the design process of the adaptive direct fuzzy controller, the consistencies of the proposed algorithm and the validity of the control method are confirmed by the stability analysis and simulation results. This control method ensures the stability of the platform when it is subjected to disturbances from its carrier platform. The proposed algorithm is then compared with the proportional-integral-derivative controller. The simulation result shows the superiorities of the proposed approach. In addition, based on the simulation results, the stabilization accuracies of the adaptive fuzzy control method is estimated to be 1000 times higher than that of the proportional-integral-derivative control method.

    Keywords: Three degree of freedom platform, Acoustic systems, Gimbal stabilized platform, Nonlinear model, Adaptive direct fuzzy controller, Proportional-integral-derivative controller
  • A. Abniki, H. Sayyaadi*, M.S. Seif Pages 13-24

    Accurate and correct identification of vessels moving in the waters from a distance is important in many ways. Having information type of vessels more correct decisions on how to deal with them. The sounds emitted by the vessels can be distinguished from each other and it is possible to identify the vessels by their sound. Therefore, in this study, the vessels have been classified based on their weight and the sound emitted by them. In the present study, the characteristics of each of the sounds recorded the vessels were extracted using the Mel-Frequency Cepstrum Coefficients (MFCC) method, and the ability of the artificial neural network and its hybrids with the Genetic Algorithm (ANN-GA) and the Imperialist Competitive Algorithm (ANN-ICA) The results showed that artificial neural network feed forward back propagation (BP-FF) with learning functions Levenberg-Marquardt (LM), Bayesian (BR) and Resilient Backpropagation (RP) has an accuracy of 86, 96 and 82 percent respectively in assigning the features of each vessels to them. Also, ANN-GA and ANN-ICA networks showed classification accuracy equal to 94% and 77%, respectively. Finally, it can be concluded that the Artificial Neural Network with the Bayesian learning function has the ability to acceptably classify the sounds emitted the vessels and can be used in marine and military applications.

    Keywords: Vessel, Sound, Artificial neural network, Genetic algorithm, Imperialist competitive algorithm
  • A.A. Abniki, H. Sayyaadi*, M.S. Seif Pages 25-32

    Underwater noise radiated by ships is one of the main sources of marine ambient noise and acoustic pollution for marine habitats. Thus, it is essential to determine and assess this type of noise. This study measured the source level directivity of a passenger ship at the frequency band ⅓ octave centered around 63 and 125 in a shallow water environment in the Persian Gulf. To receive the underwater noise of the target ship, a bed-mounted hydrophone array was used. The obtained data were compared with the data from a single B&K-8106 hydrophone located in the middle of the array. The results   suggested that if accurate sound propagation modeling and AIS data are available, it is possible to calculate the source level of ships in shallow water using the bed-mounted hydrophone array. It was   also observed that there is significant variability in the directivity curves at two frequencies of 63 and 125 Hz so that the source level in the angular range of 90° to 165° and 195° to 270° has higher values compared to other angle ranges. That is, there is more noise at the ship stern than at its front.

    Keywords: Source level, Hydrophone array, Directivity, Underwater noise radiated
  • H. Solati, M. Karimi* Pages 33-47

    This paper addresses the problem of direction of arrival (DOA) estimation for nonstationary signals using time-frequency distributions (TFDs). The averaging method is used for selecting the time-frequency points. For this purpose, a strength indicator is used to remove the points with more noise. The method of obtaining the strength indicator is described and numerical simulations are used to show its effect. In addition, the DOA estimation method using time-frequency distributions when the number of sources is more than sensors is described and simulated. In addition to the narrowband model, the broadband model is also used for the output signal of the sensor array, which increases the accuracy of the performance evaluation of DOA estimation methods. The effect of time-frequency kernels, number of snapshots, number of sensors, signal-to-noise ratio (SNR), bandwidth and signal type are investigated in simulations. The effect of window length and window type in the Wigner-Ville kernel is also examined. The computational complexities of both conventional and time-frequency DOA estimation methods are also compared. The results show that as the strength indicator increases, the estimation error decreases, but with a large increase in the strength indicator, the number of averaging points also decreases, which increases the error. Simulation results show that for low SNRs, the TFD based DOA estimation methods perform better, while for high SNR values, both conventional and TFD based approaches have similar performances.

    Keywords: Array processing, Time-Frequency Distributions (TFD), DOA estimation, Nonstationary signals
  • J. Ragani Lamouki, A. Afshari, M. Pasandidehfard* Pages 48-58

    In recent years, the delta wing configuration has been widely used in subsonic drones in addition to supersonic aircrafts such as fighters. On the other hand, due to the increasing development of acoustic detection systems, it is necessary to investigate the noise of drones. In this article, the behavior of surface pressure fluctuations as a source of noise generation on a delta wing with a 70-degree sweep angle has been investigated experimentally. The obtained results show that at angles of attack above 5 degrees, there was a significant increase in the surface power spectral density values, which could be caused by the formation of leading-edge vertices at the end of the wing. Also, by moving in the direction of the flow, while transferring energy from high frequencies to lower frequencies, the peak of the surface pressure spectrum occurs at lower frequencies. Finally, the obtained results show that at an angle of attack of 30 degrees, there was a significant increase in the surface power spectral density values in the position close to the trailing edge of the wing, which indicates the occurrence of the vortex bursting phenomenon at that position.

    Keywords: Delta wing, Leading edge vortex, Noise, Surface pressure spectrum