1. Thông tin Luận án

• Tên Luận án: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO TÀU THỦY CÓ RÀNG BUỘC TÍN HIỆU VÀ BẤT ĐỊNH HÀM Ở ĐẦU VÀO
• Tác giả: NGUYỄN HỮU QUYỀN
• Số trang file pdf: 143 trang
• Năm: 2019
• Nơi xuất bản: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Hải Phòng
• Chuyên ngành học: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
• Từ khoá: Điều khiển bám quỹ đạo, tàu thủy, ràng buộc tín hiệu, bất định hàm, điều khiển dự báo MPC, tuyến tính hóa, quan sát trạng thái, HIL.

2. Nội dung chính

Luận án tập trung nghiên cứu và đề xuất giải pháp điều khiển bám quỹ đạo cho tàu thủy, một đối tượng phức tạp với nhiều yếu tố phi tuyến và bất định. Luận án không chỉ giới hạn ở việc điều khiển tàu bám theo quỹ đạo mong muốn mà còn xét đến các ràng buộc về tín hiệu điều khiển, một yếu tố quan trọng trong thực tế vận hành tàu. Để đạt được mục tiêu này, luận án đã phát triển phương pháp điều khiển dự báo theo mô hình (MPC), kết hợp với kỹ thuật tuyến tính hóa từng đoạn mô hình phi tuyến, một phương pháp hiệu quả để giải quyết các bài toán điều khiển cho hệ phi tuyến. Luận án cũng tập trung vào việc nghiên cứu, xây dựng các bộ quan sát trạng thái để ước lượng các trạng thái bên trong hệ thống, từ đó tạo nền tảng cho việc điều khiển.

Một trong những điểm nổi bật của luận án là việc đề xuất giải pháp bù thành phần bất định trong mô hình toán học của tàu thủy. Tàu thủy hoạt động trong môi trường biển phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố nhiễu loạn như sóng, gió, dòng chảy. Các yếu tố này gây ra sự bất định trong mô hình, làm ảnh hưởng đến hiệu quả điều khiển. Luận án đã phát triển một bộ nhận dạng và ước lượng để bù trừ những thành phần bất định này, từ đó nâng cao độ chính xác và tính ổn định của hệ thống điều khiển. Ngoài ra, luận án còn phát triển các bộ điều khiển dự báo với cả hai dạng phản hồi trạng thái và phản hồi đầu ra, đáp ứng được các yêu cầu khác nhau trong thực tế điều khiển tàu.

Để chứng minh tính hiệu quả của các giải pháp đã đề xuất, luận án đã tiến hành các mô phỏng trên phần mềm Matlab – Simulink, và quan trọng hơn, là các thực nghiệm trên nền thời gian thực bằng phương pháp HIL (Hardware In the Loop). Phương pháp HIL cho phép kiểm tra bộ điều khiển trong môi trường gần với thực tế, bằng cách kết nối phần mềm điều khiển với phần cứng mô phỏng đối tượng, từ đó đánh giá một cách chính xác hiệu quả của bộ điều khiển. Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm đã cho thấy sự ưu việt của các bộ điều khiển được đề xuất, đặc biệt là khả năng bám theo quỹ đạo đặt với độ chính xác cao, khả năng chống nhiễu tốt và đáp ứng được các ràng buộc về tín hiệu điều khiển.

Kết quả nghiên cứu của luận án không chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao. Các bộ điều khiển và giải pháp được đề xuất có thể được ứng dụng trong việc điều khiển tự động các tàu thủy, giúp tăng cường hiệu quả vận hành, giảm thiểu rủi ro và nâng cao an toàn hàng hải. Luận án là một đóng góp quan trọng vào lĩnh vực điều khiển tự động tàu thủy, đặc biệt là trong bối cảnh ngày càng có nhiều ứng dụng công nghệ tự động hóa vào lĩnh vực hàng hải. Các kết quả của luận án có thể làm tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhà nghiên cứu, kỹ sư và các chuyên gia trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa.