TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH TIẾP CẬN CẦU CẢNG KIỂU ROBOT SONG SONG GOUGH-STEWART
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Luận án này tập trung vào việc tổng hợp bộ điều khiển cho Hệ thống Ổn định Tiếp cận Cầu cảng (HTOĐ) kiểu robot song song Gough-Stewart, một hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn khi vận chuyển người và hàng hóa giữa tàu và các công trình biển trong điều kiện sóng to gió lớn. Đây là một hệ thống điều khiển phức tạp với nhiều tham số phi tuyến và bất định, trong khi các nghiên cứu về bộ điều khiển cho nó còn hạn chế.
Mục đích chính của luận án là xây dựng kết cấu, mô hình điều khiển, nghiên cứu mô phỏng, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái ổn định của phần công tác, sau đó tổng hợp các luật điều khiển để giữ ổn định phần công tác. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng và tổng hợp các bộ điều khiển ổn định phần công tác của HTOĐ kiểu robot song song Gough-Stewart được gá đặt trên sàn tàu. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết với mô phỏng, sử dụng các công cụ lý thuyết để xây dựng mô hình HTOĐ, tổng hợp bộ điều khiển và các phần mềm hiện đại như SimMechanics trong MATLAB/SIMULINK và MSC ADAMS để mô phỏng, đánh giá.
Các kết quả đạt được bao gồm việc xây dựng các mô hình toán cơ bản (hình học ngược, động học thuận/ngược, động lực học thuận/ngược) cho robot Gough-Stewart 6 bậc tự do trên sàn tàu di động. Luận án đã phát triển các mô hình mô phỏng từ thiết kế 3D bằng SimMechanics và MSC ADAMS. Đặc biệt, luận án đã thiết kế và tổng hợp nhiều loại bộ điều khiển cho HTOĐ, bao gồm bộ điều khiển PD trong không gian công tác, bộ điều khiển PD bù lực dựa trên thông số động lực học, bộ điều khiển PD tựa gia tốc bù lực và bộ điều khiển thích nghi. Các quy trình xác định tham số tối ưu cho các bộ điều khiển tương ứng cũng được đề xuất để tăng độ tin cậy.
Những đóng góp mới của luận án là việc xây dựng thành công các bộ điều khiển PD bù lực, PD tựa gia tốc và bù lực trong không gian công tác, cũng như bộ điều khiển thích nghi cho HTOĐ kiểu robot song song Gough-Stewart trong các trường hợp có tham số bất định. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh hiệu quả của các bộ điều khiển đề xuất trong việc duy trì ổn định phần công tác dưới tác động của dao động tàu do sóng biển. Luận án cũng mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa mô hình toán, mô phỏng chuyển động tàu thực tế hơn, và phát triển các thuật toán điều khiển tiên tiến như điều khiển bền vững, dự báo hoặc kết hợp nhiều nguyên lý điều khiển.