Luận án Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết điều khiển thích nghi để nâng cao chất lượng hệ thống lái tự động tàu nổi có choán nước.

Tên luận án:

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết điều khiển thích nghi để nâng cao chất lượng hệ thống máy lái tàu thủy

Ngành:

Kỹ thuật Điều khiển Tự động cho Phương tiện Hàng hải

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung giải quyết nhu cầu cấp thiết về các hệ thống điều khiển tự động tiên tiến cho phương tiện hàng hải hiện đại, đặc biệt là hệ thống lái tự động tàu thủy (LTĐTT). Đề tài nhấn mạnh những thách thức cố hữu trong việc điều khiển lái tàu, bao gồm môi trường hoạt động động, phức tạp và không có cấu trúc gây ra nhiễu loạn không dự báo được (như dòng chảy, sóng, gió), cùng với mô hình động học phi tuyến bất định của tàu. Nghiên cứu được thúc đẩy bởi sự bùng nổ của các phương pháp điều khiển phi tuyến và thích nghi từ cuối thế kỷ XX.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu và áp dụng các phương pháp điều khiển thích nghi hiện đại để phát triển các bộ điều khiển mới, nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống lái cho tàu thủy có choán nước. Để đạt được mục tiêu này, luận án tập trung vào việc nghiên cứu các phương pháp điều khiển thích nghi phi tuyến đã được công bố, phân tích ưu nhược điểm của chúng, và đề xuất áp dụng mạng nơ-ron nhân tạo để xấp xỉ các thành phần động học bất định của hệ thống lái. Trên cơ sở đó, luận án phát triển các giải thuật điều khiển thích nghi mới, kết hợp kỹ thuật điều khiển phi tuyến với mạng nơ-ron nhân tạo.

Phạm vi nghiên cứu của luận án giới hạn trong khối điều khiển của hệ thống lái tàu tự động, tập trung vào việc xây dựng thuật toán điều khiển bám thích nghi cho hệ thống lái tàu nổi (ASV) như tàu dịch vụ, tàu tuần tra, trong điều kiện mô hình động học của tàu có các thành phần bất định và chịu ảnh hưởng của nhiễu môi trường không biết trước. Luận án đã đề xuất hai thuật toán tổng hợp bộ điều khiển thích nghi mới: một dựa trên kỹ thuật trượt backstepping kết hợp mạng nơ-ron, và một dựa trên kỹ thuật điều khiển mặt động kết hợp mạng nơ-ron. Cả hai thuật toán đều được phát biểu và chứng minh định lý về tính ổn định của hệ kín, sau đó được kiểm chứng thông qua mô phỏng kỹ thuật số bằng phần mềm Matlab/Simulink, cho thấy chất lượng bám quỹ đạo thỏa mãn và sai số bám nhỏ hơn so với các phương pháp điều khiển nơ-ron thích nghi trước đó. Các kết quả này khẳng định ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: Tổng quan về các phương pháp điều khiển cho hệ lái tàu thủy.
• Chương 2: Điều khiển thích nghi trượt backstepping cho mô hình lái tàu 3D bằng mạng nơ-ron nhân tạo.
• Chương 3: Điều khiển thích nghi mặt động trên cơ sở mạng nơ-ron nhân tạo.
• Kết luận và hướng phát triển của luận án.