Nghiên Cứu Nâng Cao Chất Lượng Điều Khiển Bám Quỹ Đạo Của Phương Tiện Chuyển Động Ngầm

1. Thông tin Luận án

• Tên Luận án: Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm
• Tác giả: Vũ Văn Quang
• Số trang file pdf: Không xác định (từ thông tin cung cấp)
• Năm: 2024
• Nơi xuất bản: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
• Chuyên ngành học: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Từ khoá: Phương tiện chuyển động ngầm, AUV, Điều khiển bám quỹ đạo, Điều khiển phi tuyến, Điều khiển thông minh, Backstepping, Điều khiển trượt tầng, Hệ mờ, Mạng nơ-ron

2. Nội dung chính

Luận án tiến sĩ của Vũ Văn Quang tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển các thuật toán điều khiển hiện đại nhằm nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo cho phương tiện chuyển động ngầm tự hành (AUV), đặc biệt là AUV 4 bậc tự do (4DOF) thiếu cơ cấu chấp hành. Luận án khẳng định sự cần thiết của việc nghiên cứu AUV trong bối cảnh Việt Nam có vùng biển rộng lớn, đồng thời nhấn mạnh ưu điểm của AUV so với các thiết bị ngầm có người lái, đặc biệt là về an toàn và tính kinh tế. Luận án cũng làm rõ những thách thức trong việc điều khiển AUV, bao gồm sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và tính bất định của mô hình động học.

Luận án giới thiệu hai hướng tiếp cận chính trong việc điều khiển AUV thiếu cơ cấu chấp hành. Hướng thứ nhất, luận án trình bày việc sử dụng kỹ thuật Backstepping và Backstepping thích nghi mờ (AFB). Phương pháp Backstepping được sử dụng để thiết kế bộ điều khiển cho các trạng thái đủ cơ cấu chấp hành, sau đó tín hiệu điều khiển được áp dụng cho hệ thiếu chấp hành ban đầu. Kỹ thuật thích nghi mờ được tích hợp vào bộ điều khiển Backstepping để tự động điều chỉnh các tham số, giúp hệ thống thích nghi tốt hơn với các thay đổi và nhiễu. Kết quả mô phỏng cho thấy các bộ điều khiển này đảm bảo hệ thống ổn định và bám quỹ đạo tốt, tuy nhiên bộ điều khiển AFB cho hiệu quả tốt hơn về độ bền vững và thời gian quá độ giảm.

Tiếp theo, luận án tập trung vào hướng thứ hai với việc phát triển bộ điều khiển trượt tầng (HSMC) và bộ điều khiển trượt tầng thích nghi nơ-ron (ANHSMC). Kỹ thuật điều khiển trượt tầng được sử dụng để thiết kế bộ điều khiển trực tiếp cho hệ thiếu cơ cấu chấp hành. Để nâng cao khả năng thích nghi và xử lý các yếu tố bất định, mạng nơ-ron nhân tạo được kết hợp với điều khiển trượt tầng, hình thành bộ điều khiển ANHSMC. Thuật toán được chứng minh tính ổn định dựa trên lý thuyết Lyapunov, và kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển này đạt được chất lượng điều khiển cao, có khả năng bám quỹ đạo tốt và chống nhiễu hiệu quả.

Luận án kết luận rằng cả hai hướng tiếp cận, Backstepping và HSMC, đều cho thấy hiệu quả trong việc điều khiển AUV 4DOF thiếu cơ cấu chấp hành. Tuy nhiên, các bộ điều khiển thích nghi, đặc biệt là AFB và ANHSMC, có ưu thế hơn về khả năng thích ứng với nhiễu và độ bền vững. Luận án cũng so sánh các bộ điều khiển để đưa ra đánh giá cho người dùng lựa chọn. Đồng thời, luận án đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo như việc áp dụng thuật toán vào các môi trường thực tế phức tạp và nghiên cứu cơ cấu chấp hành khác nhau trên AUV để hoàn thiện hệ thống.