Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Tổng hợp bộ điều khiển trượt thích nghi cho phương tiện nổi tự hành trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa "Tổng hợp bộ điều khiển trượt thích nghi cho phương tiện nổi tự hành trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo" được nghiên cứu với mục tiêu: Phân tích mô hình toán học của USV, nghiên cứu các phương pháp điều khiển phi tuyến, mạng nơ ron nhân tạo làm cơ sở để thực hiện mục tiêu đã nêu ở trên; Xây dựng bộ điều khiển phi tuyến bám quỹ đạo cho USV, có khả năng khắc phục được nhiễu tác động với biên độ nhỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Tổng hợp bộ điều khiển trượt thích nghi cho phương tiện nổi tự hành trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạoBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ NGUYỄN KHẮC TUẤN TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT THÍCH NGHI CHO PHƯƠNG TIỆN NỔI TỰ HÀNH TRÊN CƠ SỞ MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9 52 02 16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2023 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: 1. TS Lê Trần Thắng 2. PGS. TS Nguyễn Đức Khoát Phản biện 1: PGS. TS Nguyễn Vũ Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Phản biện 2: PGS. TS Phạm Trung Dũng Học viện Kỹ thuật quân sự Phản biện 3: GS. TSKH Đỗ Đức Lưu Trường Đại học Hàng hải Việt NamLuận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ cấpViện, họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.Vào hồi: giờ ngày tháng năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Phương tiện nổi tự hành (USV) đã và đang được quan tâm nghiên cứu,phát triển một cách rộng rãi, một số kết quả nghiên cứu đã đưa vào ứng dụnghiệu quả trong các lĩnh vực kinh tế cũng như quốc phòng. Tuy nhiên, đây là mộtđối tượng có tính phi tuyến mạnh và hoạt động trong môi trường có nhiễu tácđộng không biết trước. Bên cạnh đó các USV thường được chế tạo có dạng thiếucơ cấu chấp hành. Các vấn đề trên gây khó khăn trong việc thiết kế các bộ điềukhiển cho USV. Do đó, nghiên cứu và đề xuất các bộ điều khiển chuyển độngcho phương tiện nổi tự hành là một đề tài có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học.2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Luận án tập trung nghiên cứu các phương pháp điều khiển phi tuyến hiệnđại làm cơ sở để xuất các bộ điều khiển chuyển động cho USV, chịu ảnh hưởngcủa nhiễu môi trường. Phân tích mô hình toán học của USV, nghiên cứu các phương pháp điềukhiển phi tuyến, mạng nơ ron nhân tạo làm cơ sở để thực hiện mục tiêu đã nêu ởtrên. Xây dựng bộ điều khiển phi tuyến bám quỹ đạo cho USV, có khả năngkhắc phục được nhiễu tác động với biên độ nhỏ. Xây dựng bộ điều khiển thích nghi phi tuyến sử dụng mạng nơ ron nhântạo để điều khiển bám quỹ đạo cho USV hoạt động trong môi trường có nhiễutác động.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là đối tượng là USV thiếu cơ cấu chấp hành. Vớimục tiêu điều khiển cho USV chuyển động bám theo một quỹ đạo đặt trước. Phạm vi nghiên cứu là đảm bảo USV có thể chuyển động bám quỹ đạo ởmôi trường mặt nước, có các nhiễu như dòng chảy, gió, sóng, ... tác động trongquá trình làm việc. 24. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu mô hình động học, động lực học cho USV. Nghiên cứu phântích các tác động của nhiễu môi trường lên USV. - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển phi tuyến hiện đại, mạng nơ ron nhântạo và khả năng áp dụng cho hệ thiếu cơ cấu chấp hành. Trên những nền tảng đó,xây dựng bộ điều khiển phi tuyến bám quỹ đạo cho USV và bộ điều khiển phituyến thích nghi sử dụng mạng nơ ron nhân tạo để đảm bảo USV chuyển độngbám quỹ đạo đặt trong điều kiện có nhiễu môi trường tác động trong quá trìnhhoạt động.5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận án là kết hợp giữaphương pháp lý thuyết với mô phỏng số. Lý thuyết điều khiển phi tuyến, đặcbiệt là điều khiển trượt tầng, điều khiển phi tuyến thích nghi, mạng nơron nhântạo làm cơ sở để xây dựng các bộ điều khiển cho USV. Các đề xuất mới của luậnán được phân tích tính ổn định bằng tiêu chuẩn Lyapunov và được phân tích,đánh giá qua mô phỏng số bằng phần mềm Matlab – Simulink với các kịch bảnkhác nhau.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễnÝ nghĩa khoa học: - Tổng hợp bộ điều khiển chuyển động phi tuyến cho đối tượng USV thiếucơ cấu chấp hành. - Đề xuất luật điều khiển thích nghi trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo vàcác phương pháp điều khiển hiện đại để đáp ứng được yêu cầu điều khiển USVtrong môi trường làm việc có nhiễu tác động. - Đề xuất bộ quan sát thích nghi tựa Luenberger cho đối tượng phi tuyếnsử dụng để quan sát vận tốc USV mà không cần sử dụng cảm biến đo vận tốc.Ý nghĩa thực tiễn: - Các bộ điều khiển được đề xuất trong luận án có thể được sử dụng đểđiều khiển cho USV thực hiện các nhiệm vụ trên sông, biển trong các ứng dụng 3nghiên cứu, khai thác, cứu hộ, … phục vụ phát triển kinh tế cũng như quốcphòng.7. Bố cục của luận án Với các nội dung nghiên cứu được đặt ra ở trên, ngoài phần mở đầu, kết luậnluận án được bố cục thành ba chương với nội dung chính như sau:Chương 1: Tổng quan về USV và các phương pháp điều khiển, Chương 2: Tổnghợp bộ điều khiển trượt tầng thích nghi bám quỹ đạo trên cơ sở mạng nơ ronnhân tạo cho USV, Chương 3: Tổng hợp bộ quan sát tốc độ thích nghi cho USVtrên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo Chương 1 TỔNG QUAN VỀ USV VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN1.1. Mô hình động học của phương tiện hàng hải Mô hình hóa của phương tiện hàng hải liên quan đến nghiên cứu các trạngthái tĩnh và động. Cơ bản về khoa học động lực học được dựa trên các định luậtcủa Newton đưa ra năm 1687. Cơ bản nó chia các nghiên cứu về động lực họcthành hai phần: chuyển động học, nghiên cứu các vấn đề liên quan đến các khíacạnh chuyển động, và động lực học. Với các phương tiện hàng hải, 6 thành phầnchuyển động thường được định nghĩa là: chuyển động tịnh tiến (surge), chuyểnđộng dạt (sway), c ...