Nâng cao chất lượng hệ thống định vị động tàu dịch vụ dưới tác động không mong muốn với giải thuật Fuzzy Takagi-Sugeno

Bài viết phân tích những tác động không mong muốn đến hệ thống định vị động tàu dịch vụ dựa trên bộ điều khiển Fuzzy Takagi-Sugeno. Với các thành phần phi tuyến làm thay đổi thông số mô hình có thể quan sát và xấp xỉ hóa trong cấu trúc mờ, từ đó nâng cao chất lượng tín hiệu điều khiển giúp hệ thống định vị động nhanh tiến tới miền ổn định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nâng cao chất lượng hệ thống định vị động tàu dịch vụ dưới tác động không mong muốn với giải thuật Fuzzy Takagi-Sugeno NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ ĐỘNG TÀU DỊCH VỤ DƯỚI TÁC ĐỘNG KHÔNG MONG MUỐN VỚI GIẢI THUẬT FUZZY TAKAGI-SUGENO ENHANCING QUALITY OF THE DYNAMIC POSITIONING SYSTEM FOR SUPPLY VESSEL UNDER UNEXPECTED IMPACT BASED ON FUZZY TAKAGI- SUGENO ALGORITHM ĐỖ VIỆT DŨNG1,2, ĐẶNG XUÂN KIÊN1, HỒ LÊ ANH HOÀNG3 1Trường Đại học Giao thông vận tải Tp. Hồ Chí Minh 2Trường Cao đẳng Công nghệ cao Đồng An 3Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Vạn Xuân Tóm tắt Nguyên nhân gây ảnh hưởng đến chuyển động cân bằng tàu xuất phát từ những yếu tố biến đổi trong cấu trúc động học hay ảnh hưởng môi trường hoạt động như sóng, gió và dòng chảy. Bài báo phân tích những tác động không mong muốn đến hệ thống định vị động tàu dịch vụ dựa trên bộ điều khiển Fuzzy Takagi-Sugeno. Với các thành phần phi tuyến làm thay đổi thông số mô hình có thể quan sát và xấp xỉ hóa trong cấu trúc mờ, từ đó nâng cao chất lượng tín hiệu điều khiển giúp hệ thống định vị động nhanh tiến tới miền ổn định. Từ khóa: Định vị động, Fuzzy Takagi-Sugeno, tàu dịch vụ. Abstract The causes of ship imbalance motion come from variable factors in kinetic structure or environmental influences act as wave, wind and current. This paper analyzes unexpected effects on the dynamic positioning system for supply vessel based on the Fuzzy Takagi- Sugeno controller. Nonlinear components make the object parameter change, which can be observed and approximated by fuzzy structure, thereby improving the quality of control signal that help the dynamic positioning system fast-forward to a stability domain. Keywords: Dynamic positioning, Fuzzy Takagi-Sugeno,supply vessel. 1. Đặt vấn đề Mục tiêu điều khiển hệ thống định vị động (DP) là tự động duy trì vị trí và hướng tàu ổn định mà không cần đến neo dưới ảnh hưởng các tác động bên ngoài hay sai số cấu trúc động học tàu, những ngoại lực không mong muốn này làm giảm chính xác cũng như tính ổn định trong bài toán điều khiển hệ thống định vị động. Phương pháp điều khiển cấu trúc mô hình tiểu não (CMAC) trên nền tảng giải thuật PID [1] nhằm xấp xỉ hóa thành phần phi tuyến do ảnh hưởng môi trường và kết quả đạt được cho thấy khả năng thích nghi tốt, tuy nhiên đáp ứng đầu ra chưa ổn định khi xét trong miền thời gian lớn. Một nghiên cứu khác W.Jer Chang sử dụng giải thuật Fuzzy [2] điều khiển hệ thống DP với kết quả đạt được khá hứa hẹn, giới hạn nghiên cứu không bao hàm đến tác động yếu tố ngoại vi. Để giải quyết tồn tại trên trong một công trình nghiên cứu gần đây Steinar Saelid đề xuất phương pháp điều khiển tối ưu kết hợp bộ lọc Kalman [3] quan sát để loại trừ ảnh hưởng ngoại lực, kết quả mô phỏng chứng tỏ giải pháp đưa ra rất hiệu quả. Nhưng hạn chế công trình chỉ mới khảo sát đến ảnh hưởng dòng chảy và gió chưa đề cập đến sai số cấu trúc đối tượng bởi thành phần sóng tần số cao gây ra. Bài báo này khảo sát hệ thống định vị động tàu dịch vụ với giải thuật Fuzzy Takagi-Sugeno (TS) dưới những tác động không mong muốn, với các thành phần ảnh hưởng được phân tích, mô hình hóa chi tiết và đầy đủ. Từ đó giúp tham số phi tuyến được ước lượng chính xác và có độ tin cậy cao hơn, đồng thời cải thiện chất lượng bộ điều khiển giúp hệ thống định vị động nhanh tiến tới miền ổn định. 2. Mô hình toán hệ thống DP 2.1. Mô hình động học hệ thống DP Để mô tả chuyển động của tàu trên biển trong hai hệ trục tọa độ được minh họa trong hình 1 gồm hệ trục tọa độ gắn với tàu