Tên luận án:
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CỦA PHƯƠNG TIỆN CHUYỂN ĐỘNG NGẦM
Ngành:
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm" tập trung giải quyết bài toán điều khiển phương tiện ngầm tự hành (AUV) 4 bậc tự do (DOF) trong môi trường biển đầy biến động và không chắc chắn. Đề tài nhấn mạnh tính cấp thiết của AUV không người lái nhằm đảm bảo an toàn và giảm thiểu rủi ro so với phương tiện có người lái, đặc biệt trong các ứng dụng quân sự và dân sự như khảo sát biển, tìm kiếm cứu hộ.
Các AUV thường hoạt động trong môi trường chịu tác động của gió, dòng chảy, mật độ nước không được tính toán chính xác, cùng với đặc tính động học thay đổi theo thời gian. Do đó, luận án hướng tới việc nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo cho AUV bằng cách đề xuất và kiểm chứng các thuật toán điều khiển hiện đại, phi tuyến.
Nội dung chính của luận án bao gồm:
- **Chương 1:** Giới thiệu tổng quan về AUV, các phương pháp điều khiển hiện có, làm nền tảng cho việc phát triển các giải thuật mới. Luận án xác định AUV 4 DOF thiếu cơ cấu chấp hành là đối tượng nghiên cứu chính, đòi hỏi lý thuyết điều khiển phi tuyến hiện đại.
- **Chương 2:** Phát triển và kiểm chứng bộ điều khiển Backstepping và Backstepping thích nghi mờ (AFB) để đảm bảo bám quỹ đạo cho AUV 4 DOF thiếu cơ cấu chấp hành. Kết quả mô phỏng khẳng định ưu điểm của AFB về độ bền vững với nhiễu và thời gian quá độ giảm, mặc dù việc lựa chọn tham số của hệ mờ còn phụ thuộc vào kinh nghiệm.
- **Chương 3:** Nghiên cứu và xây dựng bộ điều khiển trượt tầng thích nghi nơ-ron (HSMC thích nghi nơ-ron) cho AUV 4 DOF thiếu cơ cấu chấp hành. Phương pháp này kết hợp điều khiển trượt tầng và mạng nơ-ron nhân tạo để tối ưu hóa chất lượng điều khiển bám quỹ đạo, đặc biệt hiệu quả trong việc xấp xỉ các thành phần bất định của mô hình.
Luận án đã thành công trong việc xây dựng và kiểm chứng các thuật toán điều khiển, đảm bảo AUV có khả năng bám quỹ đạo mong muốn với sai số nhỏ nhất, ngay cả khi có nhiễu tác động. Các phương pháp đề xuất như AFB và ANHSMC (Adaptive Neural Hierarchical Sliding Mode Controller) được đánh giá là phù hợp cho các mô hình khó xác định hoặc khi cần hệ thống bền vững với nhiễu, góp phần hiện đại hóa thiết bị ngầm tự hành.
Mục lục chi tiết:
Luận án được chia thành 3 chương với nội dung chính được tóm tắt như sau:
- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về phương tiện chuyển động ngầm AUV, các phương pháp điều khiển đã được công bố trong và ngoài nước, làm nền tảng để phát triển các giải thuật điều khiển mới được đề xuất trong luận án.
- Chương 2: Điều khiển backsteping thích nghi mờ đảm bảo bám quỹ đạo cho AUV thiếu cơ cấu chấp hành. So sánh với bộ điều khiển Backstepping thích nghi sử dụng hệ logic mờ để chỉnh định tham số của bộ điều khiển. Từ đó khẳng định ưu điểm của bộ điều khiển kép Adaptive Fuzzy Backstepping (AFB) về độ bền vững với nhiễu và thời gian quá độ giảm.
- Chương 3: Điều khiển trượt tầng thích nghi nơ ron cho AUV thiếu cơ cấu chấp hành nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo. Trình bày lý thuyết về kỹ thuật về điều khiển trượt tầng Hierarchical Sliding Mode Controller (HSMC), và mạng nơ-ron nhân tạo làm nền tảng để phát triển bộ điều khiển thích nghi nơ-ron trượt tầng được đề xuất trên cơ sở kết hợp điều khiển trượt tầng và mạng nơ-ron nhân tạo. Hệ thống kín với ANHSMC được mô phỏng kiểm chứng bằng phần mềm Matlab/Simulink.