در طول سال های گذشته تکنیک های کنترل فرایند در صنعت پیشرفت های بسیاری کرده است. روش های کنترل متعددی مانند کنترل تطبیقی، شبکه عصبی و کنترل فازی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در میان این روش ها مشهورترین روش کنترل PID می باشد که به دلیل ساختار ساده و عملکرد مقاوم در شرایط مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. متأسفانه به علت اینکه اکثر سیستم های صنعتی دارای مسائلی چون تأخیر زمانی، مرتبه بالا و عوامل غیرخطی می باشند تنظیم مناسب گین های کنترل PID برای این سیستم ها مشکل می باشد. تنظیم بهینه یا نزدیک به بهینه پارامترهای PID با بهره گرفتن از روش های کلاسیک (روش ZN برای مثال) بسیار مشکل می باشد. به این دلایل افزایش قابلیت کنترل PID بسیار مطلوب است. برای بهبود عملکرد کنترل PID برای کنترل مطلوب انواع مختلف سیستم های صنعتی از روش هوش مصنوعی (AI) استفاده شده است. از روش های AI مانند شبکه عصبی، سیستم فازی و منطق فازی – عصبی به طور گسترده برای تنظیم مناسب پارامترهای کنترلر PID استفاده شده است.
الگوریتم پرندگان (PSO) که اولین بار توسط Kennedy و Eberhart معرفی شد یکی از جدیدترین الگوریتم های ابتکاری می باشد. PSO به وسیله شبیه سازی از یک سیستم اجتماعی ساده شده بدست آمده است و در حل بهینه مسائل غیرخطی دارای عملکرد مقاوم می باشد. تکنیک PSO قادر است یک راه حل با کیفیت بالا به همراه زمان محاسباتی کمتر و همگرایی پایدار نسبت به سایر روش های تصادفی به دست آورد. روش PSO یک تکنیک بهینه سازی عالی و یک رویکرد امیدوارکننده برای حل بهینه پارامترهای PID می باشد. بنابراین در این تحقیق کنترلر PSO-PID را برای جستجوی پارامترهای بهینه PID بررسی شده و روش بهینه سازی الگوریتم پرندگان برای طراحی بهینه کنترلر PID برای راکتور تانک همزن پیشنهاد می شود.

1-1- مشخصه های اصلی سیگنال گفتار:
در مقایسه با سیگنال های قطعی، سیگنال های تصادفی مانند سیگنال گفتار، موسیقی، ویدئو و سایر سیگنال های حاوی اطلاعات، به کمک فرمول های ریاضی قابل توصیف نیستند. این سیگنال ها معمولا توسط توابع آماری مشخص می شوند. چگالی طیفی توان (PSD)، تابع خود همبستگی (ACF)، تابع توزیع تجمعی (CDF) و تابع چگالی احتمال (PDF)، متداول ترین توابع بکار رفته می باشد. ارسال اطلاعات گفتار یکی از اساسی ترین اهداف ارتباطات مخابراتی است.
اصوات تولید شده توسط لوله صوتی انسان را به دو دسته واکدار و بی واک می توان تقسیم کرد. هنگام تولید اصوات واکدار تارهای صوتی به ارتعاش در می آیند و یک شکل موج شبه تناوبی با انرژی زیاد تولید می شود، در حالی که در مورد اصوات بی واک کم انرژی، تولید صوت با ارتعاش تارهای صوتی همراه نمی باشد و منبع تولید صوت مشابه مولد نویز عمل می کند. سیگنال تحریک که با E(z نشان داده می شود بعدا در هنگام عبور از لوله صوتی، فیلتر می شود که شبیه به یک فیلتر شکل طیف با تابع انتقال H(z)=1/A(z. شکل طیفی با توجه به مشخصه های لوله صوتی، تشعشع از لب ها و غیره تعیین می شود. مدل ساده شده تولید گفتار را در شکل 1-1 می بینید.
شکل موج قطعات واکدار و بی واک گفتار علاوه بر چگالی توان مربوطه در شکل های 1-2 و 1-3 مشاهده می شود. به وضوح قطعات بی واک دامنه کوچکتری دارند که این در چگالی طیفی توان نیز خود را نشان می دهد. همچنین از روی شکل 1-3 مشاهده می شود که اصوات کم انرژی بی واک مانند نویز سفید، منحنی چگالی طیفی توان مسطح تری دارند. طیف سیگنال مسطح تر به معنی غیرقابل پیش بینی تر بودن رفتار آن بوده و برای فشرده سازی قابل اطمینان نمی باشد.

واحدهایی که وظیفه جمع آوری، نگهداری و پردازش اطلاعات جهت تصمیم سازی و سیاست گذاری و در نهایت ایجاد آمادگی برای تصمیم گیری های مهم را بر عهده دارند، همواره از نیازهای سیستم های حکومتی و مدیریتی می باشند. با پیشرفت جوامع بشری خصوصا در طی قرون اخیر، شاهد تعدد و تنوع روبه رشد عوامل موثر در مدیریت جوامع بوده ایم. از این رو کار واحدهای جمع آوری و پردازش اطلاعات گسترده تر شده و تعداد این واحدها نیز افزایش یافته است، به نحوی که ارتباط بین مراکز مدیریتی و واحدهای دارای اطلاعات، به یک بحث عمده تبدیل و عملا این ارتباطات به صورت شبکه ای درآمده است.
حجم بالای بایگانی های کاغذی عامل و انگیزه ای موثر در ایجاد بایگانی های کامپیوتری بود. از سوی دیگر در دهه های آخر قرن بیستم و به لطف پیشرفت های شایان و بسیار زیاد در عرصه قطعات، تجهیزات و سیستم های کامپیوتری، شبکه های کامپیوتری شکل گرفتند و به طور مداوم توسعه یافتند. به جرات می توان گفت که اتصال شبکه های داخل شرکت ها به یکدیگر، عرضه اینترنت و ایجاد شبکه جهانی، نقطه اوج این انقلاب اطلاعاتی بود. ابداع انواع شبکه های ارتباطی با خطوط سیمی، فیبرهای نوری و سیستم های رادیویی در مسیر این انقلاب شکل گرفتند.
دسترسی بی سیم باندپهن (BWA) برای چندین سال است که مورد استفاده اپراتورها و مراکز تجاری قرار گرفته و بیشترین رضایتمندی را برای کاربرانش داشته است. اما استاندارد جدید که توسط IEEE 802.16 انتشار یافته به احتمال زیاد پذیرش استفاده از این تکنولوژی را تسریع خواهد بخشید، و حوزه استفاده این فن آوری را توسعه خواهد داد.
نکته مهم در شبکه های بی سیم، تأمین امنیت این شبکه ها می باشد به گونه ای که کاربران با اطمینان خاطر به انتقال اطلاعات خود بپردازند. گروه کاری استاندارد IEEE 802.16، برای دوری از اشتباهات طراحی در IEEE 802.11، با ترکیب استانداردهای مختلف، امنیت این سیستم ها را تا حدود زیادی تضمین کرده اند.
در این پایان نامه، ابتدا به تعریف شبکه های کامپیوتری پرداخته و در ادامه شبکه های WiMAX و ساختار امنیتی آن را شرح داده می شود. فصل سوم به تعریف کلی از رمزنگاری اختصاص یافته است. در فصل چهارم، الگوریتم رمزنگاری استاندارد پیشرفته را به طور کامل توضیح داده و در فصل پنجم به توصیف حالت عملیاتی CCM و چگونگی پیاده سازی الگوریتم AES-CCM می پردازیم. فصل ششم، نتیجه گیری کلی از کارهای انجام شده و پیشنهاداتی برای بهبود عملکرد این الگوریتم در شبکه های WiMAX را ارائه می کند.

عملیاتی كه مربوط به كنترل فرایند باشد اغلب در طبیعت موجود است، چنین كنترل فرایند “طبیعی” می تواند برای هر عملیاتی كه مشخصه های فیزیكی داخلی را كه برای یک 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 فرایند” تعریف شود. این نوع از كنترل فرایند، با بررسی یک پارامتر، مقایسه آن با مقدار مورد نیاز و ایجاد یک اكشن كنترلی برای نزدیک 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 اتوماتیک فرایند زمانیكه بشر تنظیم كردن اتوماتیک پروسه ها برای تولید محصولات یا مواد فرایندی 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 دینامیک سیستم ها و اصول طراحی كم و بیش مشابه می باشد و جالب است كه بدانیم اصول طراحی سیستم كنترل برای یک 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.
روش های متعارف مختلف طراحی سیستم كنترل، معمولا روش های سعی و خطا می باشند، كه در آنها برای استفاده پارامترهای طراحی یک سیستم قابل قبول، روش های 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 بهره گرفتن از مشابه سازی، تحلیل ریاضی یا روش های ترسیمی اثرات جاسازی تجهیزات و وسائل فیزیكی مختلف را در سیستم برآورد مینماید.
با روش سعی و خطا، یا یک 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 بهره گرفتن 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 روش های 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.