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Mathematische Optimierung von Stimmlippenmodellen (LSOPT)

声带模型的数学优化（LSOPT）

基本信息

批准号：
47079968
负责人：
Professor Dr. Günter Leugering
金额：
--
依托单位：
Lehrstuhl für Angewandte Mathematik II
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Units
财政年份：
2007
资助国家：
德国
起止时间：
2006-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/47079968?language=en
关键词：
Mathematische Optimierung von Stimmlippenmodellen LSOPT

项目摘要

Fehlende direkte Beobachtbarkeit und unzureichend bestimmbare Materialdaten erschweren eine direkte physikalisch mathematische Modellierung der Stimmentstehung. Aus diesem Grunde werden in den Teilprojekten APP, IMFD und AMK numerische Modelle mit unterschiedlichen Schwerpunkten entwickelt, mit deren Hilfe die dynamischen Eigenschaften des menschlichen Kehlkopfs untersucht werden. Um das tatsächliche Schwingungsverhalten menschlicher Stimmlippen möglichst genau nachbilden zu können, müssen bestimmte Parameter des jeweiligen Modells geeignet eingestellt werden. In der ersten Antragsphase waren dies einerseits die Elastizitätsmodule, sowie die Schichtgeometrien in einer auf laminiertem Material beruhenden Stimmlippenmodellierung, sowie optimale Nockengeometrien in einem membranüberspannten Nockenmodell. Es wurden spezielle Optimierungswerkzeuge entwickelt, mit deren Hilfe die genannten Modellparameter im Zuge einer inversen Optimierung aus gegebenen Messdaten berechnet werden konnten. Die hierbei verwendeten Messdaten, bestehend aus Kräfteszenarien und zugehörigen Deformations- und Schwingungsmustern stammten direkt aus hierfür durchgeführten in vitro Hemilarynx-Experimenten.In der neu beantragten Projektphase werden die in den ersten drei Jahren bereitgestellten Verfahren weiterentwickelt, die Methoden verfeinert und angewendet. Erstes Ziel ist die Verbesserung der Signifikanz von Messdaten mit Hilfe sogenannter „Design-of-Experiment“-Verfahren. Des Weiteren werden die bestehenden Verfahren zur Modellparameteridentifikation mit Blick auf die Verwendung von Daten aus registrierten Hochgeschwindigkeitsaufnahmen ausgebaut. Im Zusammenhang damit wird das zugrunde liegende numerische strukturmechanische Modell in Zusammenarbeit mit AMK erweitert. Insbesondere werden Kontakt- und Reibungsphänomene erfasst, die während der Phonation eine wichtige Rolle spielen. Dies macht den Einsatz spezieller Optimierungsmethoden, sogenannter nichtglatter Verfahren, notwendig, die am LSOPT entwickelt werden.Ein weiteres Ziel ist es, den Einfluss lokaler Struktur- und Materialänderungen auf die Stimmlippenbewegungen zu untersuchen. Über die reine Analyse hinaus wird es mit Hilfe der am LSOPT entwickelten Materialoptimierungsverfahren möglich sein, Materialeigenschaften von sich pathologisch (asymmetrisch) bewegenden Stimmlippen gezielt so zu verändern, dass diese wieder eine normale (symmetrische) Schwingung erzeugen.

Fehlende direkte Beobachtbarkeit and unzureichend bestimmbare Matrialdaten erschwere eine direkte physikalisch mathematicalmodelierung der Stimmentstehung.在应用程序、信息流和AMK数值模型中的基本韦尔登和不可测的Schwerpunkten entwickelt，使人的动力学特征能被韦尔登发现。Um das tatsächliche Schwingungsverhalten menschlicher Stimmlippen möglichst genau nachbilden zu können，müssen bestimmte Parameter des jeweiligen Models geeignet eingestellt韦尔登.在第一个弹性力学模型中，在一个层压材料中引入了一个弹性力学模型，在一个膜的弹性力学模型中引入了最佳的弹性力学模型。这是一种特殊的优化方法，它利用已知的已知信息韦尔登反演模型参数。通过体外半喉实验，研究了这两个方面的信息，并从Kräfteszenarien和zugehörigen变形和Schwingungsmustern的角度进行了研究。在新的移植项目阶段，韦尔登在第二个三年进行了广泛的研究，方法进行了验证和分析。Erstes Ziel is die Verbesserung der Signifikanz von Messdaten mit Hilfe sogenannter“Design-of-Experiment”-Verfahren.该方法通过对注册的Hochgeschwindigkeitsaufnahmen的数据进行Blick检验，韦尔登获得了最佳的模型参数识别。在实际应用中，我们将使用AMK作为主要的数值结构力学模型。在韦尔登的音乐中，和声学是一个非常重要的角色。这些方法可以使一种特殊的最优化方法变得简单，但不是在LSOPT中进行韦尔登。一种有效的方法是，将局部结构和材料的影响力施加到激励上。在LSOPT的帮助下，通过对这一病理学（不对称性）的材料特征分析，可以使刺激变得更加正常，从而使其正常（对称性）运动。