Luận án Nghiên cứu hệ thống điều khiển phi tuyến bền vững cho cần trục container đặt trên phao nổi

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN BỀN VỮNG CHO CẦN TRỤC CONTAINER ĐẶT TRÊN PHAO NỔI

Ngành:

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC; MÃ SỐ 9520116

CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC, BẢO TRÌ TÀU THỦY

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu hệ thống điều khiển phi tuyến bền vững cho cần trục container đặt trên phao nổi" giải quyết thách thức trong vận chuyển hàng hóa bằng container qua đường biển, đặc biệt tại các cảng có luồng nông và hẹp. Với sự gia tăng của tàu container cỡ lớn, mô hình cảng di động (Mobile Harbor) được Viện KAIST đề xuất trở thành giải pháp tiềm năng. Tuy nhiên, cần trục container đặt trên phao nổi chịu tác động của sóng biển và gió, gây dao động ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn xếp dỡ.

Để giải quyết vấn đề này, luận án đã thực hiện các nội dung chính:

1. **Mô hình hóa động lực học:** Xây dựng một mô hình động lực học phẳng, sáu bậc tự do cho cần trục container đặt trên phao nổi. Mô hình này tích hợp các yếu tố như kích động sóng biển, tải trọng gió thay đổi và đàn hồi của cáp nâng, cung cấp cơ sở thực tế cho việc thiết kế hệ thống điều khiển.

2. **Phát triển thuật toán điều khiển:** Đề xuất và xây dựng thành công ba thuật toán điều khiển phi tuyến bền vững: Điều khiển trượt bậc hai (SOSMC), Điều khiển trượt bậc hai tích hợp mạng nơ ron (NN-SOSMC), và Điều khiển trượt bậc hai tích hợp bộ quan sát (OB-SOSMC). Các thuật toán này được thiết kế để đảm bảo tính bền vững trước các thông số bất định và nhiễu ngoài giới hạn, khả năng thích nghi khi thiếu thông tin mô hình động lực học, và giảm giá thành chế tạo nhờ việc sử dụng bộ quan sát để ước lượng vận tốc.

3. **Kiểm chứng bằng mô phỏng và thực nghiệm:** Sử dụng MATLAB/Simulink cho mô phỏng số và xây dựng mô hình thực nghiệm trong phòng thí nghiệm để kiểm chứng hiệu quả của các thuật toán. Kết quả cho thấy hệ thống điều khiển đạt được các yêu cầu về dẫn động chính xác cơ cấu, giảm dao động lắc hàng và ổn định thân tàu, ngay cả khi có nhiễu và thay đổi thông số hệ thống. Luận án góp phần nâng cao hiệu suất khai thác và an toàn cho cần trục container trong môi trường biển.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Lý cho chọn đề tài
  • 2. Mục đích nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
  • 6. Những đóng góp mới của luận án
  • 7. Kết cấu của luận án

• CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

  • 1.1. Đặt vấn đề
  • 1.2. Tình hình nghiên cứu
  • 1.3. Hướng nghiên cứu
  • 1.4. Kết luận chương 1

• CHƯƠNG II. ĐỘNG LỰC HỌC CẦN TRỤC CONTAINER ĐẶT TRÊN PHAO NỔI

  • 2.1. Xây dựng mô hình dao động
  • 2.2. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động
  • 2.3. Mô hình không gian trạng thái
  • 2.4. Phương pháp số giải hệ phương trình vi phân phi tuyến
  • 2.5. Các kết quả tính toán
  • 2.6. Kết luận chương 2

• CHƯƠNG III. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

  • 3.1. Đặc điểm đối tượng điều khiển
  • 3.2. Điều khiển trượt bậc hai
  • 3.3. Điều khiển trượt tích hợp bộ quan sát
  • 3.4. Điều khiển trượt tích hợp mạng nơ ron
  • 3.5. Mô phỏng

• CHƯƠNG IV. THỰC NGHIỆM

  • 4.1. Mô hình thực nghiệm
  • 4.2. Hệ thống điều khiển
  • 4.3. Kết quả thực nghiệm
  • 4.4. Thực nghiệm tính bền vững của hệ thống điều khiển
  • 4.5. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm
  • 4.6. Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

  • A. Công bố quốc tế
  • B. Công bố trong nước
  • C. Đề tài nghiên cứu khoa học đã nghiệm thu