The Perception of Natural, Cell Phone, and Computer-Synthesized Speech During The Performance Of Simultaneous Visual-Motor Tasks

This study investigated the influence of top-down and bottom-up information on speech perception in complex listening environments. Specifically, the effects of listening to different types of processed speech were examined on intelligibility and on simultaneous visual-motor performance. The goal was to extend the generalizability of results in speech perception to environments outside of the laboratory. The effect of bottom-up information was evaluated with natural, cell phone and synthetic speech. The effect of simultaneous tasks was evaluated with concurrent visual-motor and memory tasks. Earlier works on the perception of speech during simultaneous visual-motor tasks have shown inconsistent results (Choi, 2004; Strayer & Johnston, 2001). In the present experiments, two dual-task paradigms were constructed in order to mimic non-laboratory listening environments. In the first two experiments, an auditory word repetition task was the primary task and a visual-motor task was the secondary task. Participants were presented with different kinds of speech in a background of multi-speaker babble and were asked to repeat the last word of every sentence while doing the simultaneous tracking task. Word accuracy and visual-motor task performance were measured. Taken together, the results of Experiments 1 and 2 showed that the intelligibility of natural speech was better than synthetic speech and that synthetic speech was better perceived than cell phone speech. The visual-motor methodology was found to demonstrate independent and supplemental information and provided a better understanding of the entire speech perception process. Experiment 3 was conducted to determine whether the automaticity of the tasks (Schneider & Shiffrin, 1977) helped to explain the results of the first two experiments. It was found that cell phone speech allowed better simultaneous pursuit rotor performance only at low intelligibility levels when participants ignored the listening task. Also, simultaneous task performance improved dramatically for natural speech when intelligibility was good. Overall, it could be concluded that knowledge of intelligibility alone is insufficient to characterize processing of different speech sources. Additional measures such as attentional demands and performance of simultaneous tasks were also important in characterizing the perception of different kinds of speech in complex listening environments.

Adaptive control of sinusoidal brushless DC motor actuators

Electrical Power Assisted Steering system (EPAS) will likely be used on future automotive power steering systems. The sinusoidal brushless DC (BLDC) motor has been identified as one of the most suitable actuators for the EPAS application. Motor characteristic variations, which can be indicated by variations of the motor parameters such as the coil resistance and the torque constant, directly impart inaccuracies in the control scheme based on the nominal values of parameters and thus the whole system performance suffers. The motor controller must address the time-varying motor characteristics problem and maintain the performance in its long service life. In this dissertation, four adaptive control algorithms for brushless DC (BLDC) motors are explored. The first algorithm engages a simplified inverse dq-coordinate dynamics controller and solves for the parameter errors with the q-axis current (iq) feedback from several past sampling steps. The controller parameter values are updated by slow integration of the parameter errors. Improvement such as dynamic approximation, speed approximation and Gram-Schmidt orthonormalization are discussed for better estimation performance. The second algorithm is proposed to use both the d-axis current (id) and the q-axis current (iq) feedback for parameter estimation since id always accompanies iq. Stochastic conditions for unbiased estimation are shown through Monte Carlo simulations. Study of the first two adaptive algorithms indicates that the parameter estimation performance can be achieved by using more history data. The Extended Kalman Filter (EKF), a representative recursive estimation algorithm, is then investigated for the BLDC motor application. Simulation results validated the superior estimation performance with the EKF. However, the computation complexity and stability may be barriers for practical implementation of the EKF. The fourth algorithm is a model reference adaptive control (MRAC) that utilizes the desired motor characteristics as a reference model. Its stability is guaranteed by Lyapunov’s direct method. Simulation shows superior performance in terms of the convergence speed and current tracking. These algorithms are compared in closed loop simulation with an EPAS model and a motor speed control application. The MRAC is identified as the most promising candidate controller because of its combination of superior performance and low computational complexity. A BLDC motor controller developed with the dq-coordinate model cannot be implemented without several supplemental functions such as the coordinate transformation and a DC-to-AC current encoding scheme. A quasi-physical BLDC motor model is developed to study the practical implementation issues of the dq-coordinate control strategy, such as the initialization and rotor angle transducer resolution. This model can also be beneficial during first stage development in automotive BLDC motor applications.

Too exhausted for Operation? Anxiety, depleted self-control strength, and perceptual-motor performance

We tested the hypothesis that the interaction of self-control strength and state anxiety predicts perceptual–motor performance in a hand–eye coordination task. We predicted a stronger negative relation between anxiety and performance in a perceptual–motor task for participants whose self-control strength had been temporarily depleted compared to participants whose self-control strength was intact. In an experiment (N = 60), we manipulated self-control strength, measured state anxiety after an evaluative instruction, and assessed performance in the board game Operation as an indicator of perceptual–motor performance. The data supported our hypothesis: Only for participants whose self-control strength was temporarily depleted was there a statistically significant negative relation between anxiety and performance. Boosting self-control strength may help to prevent the potentially negative anxiety effects.

A speech interface for air traffic control terminals

Several issues concerning the current use of speech interfaces are discussed and the design and development of a speech interface that enables air traffic controllers to command and control their terminals by voice is presented. A special emphasis is made in the comparison between laboratory experiments and field experiments in which a set of ergonomics-related effects are detected that cannot be observed in the controlled laboratory experiments. The paper presents both objective and subjective performance obtained in field evaluation of the system with student controllers at an air traffic control (ATC) training facility. The system exhibits high word recognition test rates (0.4% error in Spanish and 1.5% in English) and low command error (6% error in Spanish and 10.6% error in English in the field tests). Subjective impression has also been positive, encouraging future development and integration phases in the Spanish ATC terminals designed by Aeropuertos Españoles y Navegación Aérea (AENA).

Physical data acquisition and PWM signal generation using a microcontroller allowing control for DC motor rotation speed

El objetivo de este proyecto es diseñar un sistema capaz de controlar la velocidad de rotación de un motor DC en función del valor de temperatura obtenido de un sensor. Para ello se generará con un microcontrolador una señal PWM, cuyo ciclo de trabajo estará en función de la temperatura medida. En lo que respecta a la fase de diseño, hay dos partes claramente diferenciadas, relativas al hardware y al software. En cuanto al diseño del hardware puede hacerse a su vez una división en dos partes. En primer lugar, hubo que diseñar la circuitería necesaria para adaptar los niveles de tensión entregados por el sensor de temperatura a los niveles requeridos por ADC, requerido para digitalizar la información para su posterior procesamiento por parte del microcontrolador. Por tanto hubo que diseñar capaz de corregir el offset y la pendiente de la función tensión-temperatura del sensor, a fin de adaptarlo al rango de tensión requerido por el ADC. Por otro lado, hubo que diseñar el circuito encargado de controlar la velocidad de rotación del motor. Este circuito estará basado en un transistor MOSFET en conmutación, controlado mediante una señal PWM como se mencionó anteriormente. De esta manera, al variar el ciclo de trabajo de la señal PWM, variará de manera proporcional la tensión que cae en el motor, y por tanto su velocidad de rotación. En cuanto al diseño del software, se programó el microcontrolador para que generase una señal PWM en uno de sus pines en función del valor entregado por el ADC, a cuya entrada está conectada la tensión obtenida del circuito creado para adaptar la tensión generada por el sensor. Así mismo, se utiliza el microcontrolador para representar el valor de temperatura obtenido en una pantalla LCD. Para este proyecto se eligió una placa de desarrollo mbed, que incluye el microcontrolador integrado, debido a que facilita la tarea del prototipado. Posteriormente se procedió a la integración de ambas partes, y testeado del sistema para comprobar su correcto funcionamiento. Puesto que el resultado depende de la temperatura medida, fue necesario simular variaciones en ésta, para así comprobar los resultados obtenidos a distintas temperaturas. Para este propósito se empleó una bomba de aire caliente. Una vez comprobado el funcionamiento, como último paso se diseñó la placa de circuito impreso. Como conclusión, se consiguió desarrollar un sistema con un nivel de exactitud y precisión aceptable, en base a las limitaciones del sistema. SUMMARY: It is obvious that day by day people’s daily life depends more on technology and science. Tasks tend to be done automatically, making them simpler and as a result, user life is more comfortable. Every single task that can be controlled has an electronic system behind. In this project, a control system based on a microcontroller was designed for a fan, allowing it to go faster when temperature rises or slowing down as the environment gets colder. For this purpose, a microcontroller was programmed to generate a signal, to control the rotation speed of the fan depending on the data acquired from a temperature sensor. After testing the whole design developed in the laboratory, the next step taken was to build a prototype, which allows future improvements in the system that are discussed in the corresponding section of the thesis.

Clasificación de sujetos según el control motor de la extremidad superior en Neurorrehabilitación Funcional

El presente trabajo propone la aplicación de las redes neuronales artificiales (RNA) en la comparación del movimiento de la extremidad superior entre sujetos con Daño Cerebral Adquirido y sujetos sanos. La finalidad de esta comparación es clasificar a los sujetos según su control motor para posteriormente emitir una valoración funcional del movimiento como parte de un método de evaluación objetiva en neurorrehabiliatación funcional de extremidad superior. Para realizar esta comparación se propone un método en el que se aplica un pre-procesado a los datos usando análisis de componentes principales (ACP) para reducir la dimensión de los mismos y entrenar la red. Fueron evaluadas diferentes estructuras de redes. El resultado obtenido con el método propuesto fue de un 95.65% de exactitud en la clasificación. Este resultado permite certificar el uso de las RNAs como una opción viable para la evaluación disfuncional del movimiento de sujetos sanos y con DCA. Esta investigación puede ser considerada como un estudio piloto para investigaciones en mayor profundidad que corroboren estos resultados.

Sistema de control para optimizar la eficiencia de un equipo fotovoltaico de bombeo directo accionado por un motor de inducción

El objetivo principal está recogido en el título de la Tesis. Ampliando éste para hacerlo más explícito, puede decirse que se trata de “desarrollar un sistema de control para que una instalación fotovoltaica de bombeo directo con una bomba centrífuga accionada por un motor de inducción trabaje de la forma más eficiente posible”. Para lograr ese propósito se establecieron los siguientes objetivos específicos: 1. Diseñar y construir un prototipo de instalación fotovoltaica de bombeo directo que utilice principalmente elementos de bajo coste y alta fiabilidad. Para cumplir esos requisitos la instalación consta de un generador fotovoltaico con módulos de silicio monocristalino, una bomba centrífuga accionada por un motor de inducción y un inversor que controla vectorialmente el motor. Los módulos de silicio monocristalino, el motor asíncrono y la bomba centrífuga son, en sus respectivas categorías, los elementos más robustos y fiables que existen, pudiendo ser adquiridos, instalados e incluso reparados (el motor y la bomba) por personas con una mínima formación técnica en casi cualquier lugar del mundo. El inversor no es tan fiable ni fácil de reparar. Ahora bien, para optimizar la potencia que entrega el generador y tener algún tipo de control sobre el motor se necesita al menos un convertidor electrónico. Por tanto, la inclusión del inversor en el sistema no reduce su fiabilidad ni supone un aumento del coste. La exigencia de que el inversor pueda realizar el control vectorial del motor responde a la necesidad de optimizar tanto la operación del conjunto motor-bomba como la del generador fotovoltaico. Como más adelante se indica, lograr esa optimización es otro de los objetivos que se plantea. 2. Reducir al mínimo el número de elementos de medida y control que necesita el sistema para su operación (sensorless control). Con ello se persigue aumentar la robustez y fiabilidad del sistema y reducir sus operaciones de mantenimiento, buscando que sea lo más económico posible. Para ello se deben evitar todas las medidas que pudieran ser redundantes, tomando datos sólo de las variables eléctricas que no pueden obtenerse de otra forma (tensión e intensidad en corriente continua y dos intensidades en corriente alterna) y estimando la velocidad del rotor (en vez de medirla con un encoder u otro dispositivo equivalente). 3. Estudiar posibles formas de mejorar el diseño y la eficiencia de estas instalaciones. Se trata de establecer criterios para seleccionar los dispositivos mas eficientes o con mejor respuesta, de buscar las condiciones para la operación óptima, de corregir problemas de desacoplo entre subsistemas, etc. Mediante el análisis de cada una de las partes de las que consta la instalación se plantearán estrategias para minimizar pérdidas, pautas que permitan identificar los elementos más óptimos y procedimientos de control para que la operación del sistema pueda alcanzar la mayor eficiente posible. 4. Implementar un modelo de simulación del sistema sobre el que ensayar las estrategias de control que sean susceptibles de llevar a la práctica. Para modelar el generador fotovoltaico se requiere un conjunto de parámetros que es necesario estimar previamente a partir de datos obtenidos de los catálogos de los módulos a utilizar o mediante ensayos. Igual sucede con los parámetros para modelar el motor. Como se pretende que el motor trabaje siempre con la máxima eficiencia será necesario realizar su control vectorial, por lo que el modelo que se implemente debe ser también vectorial. Ahora bien, en el modelo vectorial estándar que normalmente se utiliza en los esquemas de control se consideran nulas las pérdidas en el hierro, por lo que sólo se podrá utilizar ese modelo para evaluar la eficiencia del motor si previamente se modifica para que incluya el efecto de dichas pérdidas. 5. Desarrollar un procedimiento de control para que el inversor consiga que el motor trabaje con mínimas pérdidas y a la vez el generador entregue la máxima potencia. Tal como se ha mencionado en el primer objetivo, se trata de establecer un procedimiento de control que determine las señales de consigna más convenientes para que el inversor pueda imponer en cada momento al motor las corrientes de estator para las que sus pérdidas son mínimas. Al mismo tiempo el procedimiento de control debe ser capaz de variar las señales de consigna que recibe el inversor para que éste pueda hacer que el motor demande más o menos potencia al generador fotovoltaico. Actuando de esa forma se puede lograr que el generador fotovoltaico trabaje entregando la máxima potencia. El procedimiento de control desarrollado se implementará en un DSP encargado de generar las señales de referencia que el inversor debe imponer al motor para que trabaje con mínimas pérdidas y a la vez el generador fotovoltaico entregue la máxima potencia.

Single neuron control over a complex motor program.

While there are many instances of single neurons that can drive rhythmic stimulus-elicited motor programs, such neurons have seldom been found to be necessary for motor program function. In the isolated central nervous system of the marine mollusc Tritonia diomedea, brief stimulation (1 sec) of a peripheral nerve activates an interneuronal central pattern generator that produces the long-lasting (approximately 30-60 sec) motor program underlying the animal's rhythmic escape swim. Here, we identify a single interneuron, DRI (for dorsal ramp interneuron), that (i) conveys the sensory information from this stimulus to the swim central pattern generator, (ii) elicits the swim motor program when driven with intracellular stimulation, and (iii) blocks the depolarizing "ramp" input to the central pattern generator, and consequently the motor program itself, when hyperpolarized during the nerve stimulus. Because most of the sensory information appears to be funneled through this one neuron as it enters the pattern generator, DRI presents a striking example of single neuron control over a complex motor circuit.

Processing of speech signals for physical and sensory disabilities.

Assistive technology involving voice communication is used primarily by people who are deaf, hard of hearing, or who have speech and/or language disabilities. It is also used to a lesser extent by people with visual or motor disabilities. A very wide range of devices has been developed for people with hearing loss. These devices can be categorized not only by the modality of stimulation [i.e., auditory, visual, tactile, or direct electrical stimulation of the auditory nerve (auditory-neural)] but also in terms of the degree of speech processing that is used. At least four such categories can be distinguished: assistive devices (a) that are not designed specifically for speech, (b) that take the average characteristics of speech into account, (c) that process articulatory or phonetic characteristics of speech, and (d) that embody some degree of automatic speech recognition. Assistive devices for people with speech and/or language disabilities typically involve some form of speech synthesis or symbol generation for severe forms of language disability. Speech synthesis is also used in text-to-speech systems for sightless persons. Other applications of assistive technology involving voice communication include voice control of wheelchairs and other devices for people with mobility disabilities.

Motor and dynamo control, theory and practice;

Mode of access: Internet.

Remote sensing enhanced motor vehicle emissions control for pollution reduction in the Chicago metropolitan area : siting and issue analysis : final report /

"Project: 90/009."