(LUẬN án TIẾN sĩ) nghiên cứu tối ưu thiết kế một thiết bị lặn tự hành (AUV) cỡ nhỏ có bổ sung năng lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Văn Tuấn NGHIÊN CỨU TỐI ƯU THIẾT KẾ MỘT THIẾT BỊ LẶN TỰ HÀNH (AUV) CỠ NHỎ CÓ BỔ SUNG NĂNG LƯỢNG Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Đinh Văn Phong TS Nguyễn Chí Hưng Hà Nội – 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn tập thể hướng dẫn nhà khoa học Tài liệu tham khảo luận án trích dẫn đầy đủ Các kết nghiên cứu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, Ngày tháng năm 2022 Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh CBHD1: GS.TS Đinh Văn Phong Nguyễn Văn Tuấn CBHD2: TS Nguyễn Chí Hưng i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nhận nhiều góp ý chun mơn ủng hộ giúp đỡ tập thể cán hướng dẫn GS.TS Đinh Văn Phong, TS Nguyễn Chí Hưng nhà khoa học, đồng nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể hướng dẫn tâm huyết suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn nhà khoa học, Bộ môn Cơ điện tử, Bộ môn Cơ ứng dụng, Bộ môn Cơ sở thiết kế máy robot, Trường Cơ khí, Phịng Đào tạo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu thực luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến đồng nghiệp Khoa Cơ khí – Cơ điện tử, đặc biệt Lãnh đạo Khoa, Ban giám hiệu Trường Đại học Phenikaa nơi công tác, tạo điều kiện thuận lợi để yên tâm học tập nghiên cứu Cuối lời cảm ơn tới gia đình, người thân, nhà khoa học, bạn bè ủng hộ, động viên, khích lệ giúp tơi hồn thành nhiệm vụ học tập Hà Nội, Ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Tuấn ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LẶN VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ LẶN TỰ HÀNH 1.1 Tổng quan thiết bị lặn tự hành AUV 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam 10 1.2 Phân loại thiết bị lặn 11 1.2.1 Thiết bị lặn có người lái khơng người lái 11 1.2.2 Phân loại theo khả lặn sâu 13 1.2.3 Phân loại theo khối lượng thiết bị lặn chia thành loại 14 1.3 Tổng quan nguồn lượng cho thiết bị lặn tự hành AUV 14 1.3.1 Động chu kỳ khép kín 15 1.3.2 Pin 16 1.3.2.1 Pin kiềm 17 1.3.2.2 Pin axit chì 17 1.3.2.3 Pin NiCd 17 1.3.2.4 Pin Lithium Ion 18 1.3.2.5 Pin Lithium Polymer 18 1.3.3 Pin nhiên liệu 18 1.3.4 Năng lượng hạt nhân 19 1.4 Tổng quan lượng bổ sung cho thiết bị lặn tự hành 19 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.4.1 Năng lượng sóng 19 1.4.2 Năng lượng gió 19 1.4.3 Năng lượng dòng chảy 20 1.4.4 Năng lượng mặt trời 20 1.5 Tích hợp nguồn lượng bổ sung cho thiết bị lặn tự hành phù hợp với điều kiện Việt Nam 20 1.6 Tổng quan phương pháp điều khiển thiết bị lặn tự hành 22 Kết luận chương 1: 26 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA THIẾT BỊ LẶN TỰ HÀNH CÓ BỔ SUNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 27 2.1 Động học thiết bị lặn tự hành 27 2.1.1 Hệ tọa độ 27 2.1.2 Phương trình chuyển động thiết bị lặn tự hành S-AUV (Dynamics) 31 2.2 Phân tích động lực học thiết bị lặn 34 2.2.1 Phân tích động học 34 2.2.2 Cơ sở lý thuyết dòng chất lưu 35 2.2.3 Phân tích tối ưu lựa chọn hình dáng thiết bị lặn tự hành 37 2.2.4 Phân tích động lực học mơ hình thiết bị lặn tự hành khơng có cánh có cánh lượng mặt trời 41 2.2.4.1 Thiết kế mơ hình khảo sát 41 2.2.4.2 Chia lưới phân tích 41 2.3 Mơ hình thiết bị lặn có cánh thu lượng mặt trời linh hoạt S-AUV1 47 2.3.1 Thiết kế mơ hình S-AUV1 47 2.3.2 Phân tích thủy động học mơ hình S-AUV1 49 2.4 Mơ hình thiết bị lặn có cánh thu lượng mặt trời linh hoạt S-AUV2 52 2.4.1 Thiết kế mơ hình S-AUV2 52 2.4.2 Phân tích thủy động lực học trạng thái di chuyển S-AUV2 53 Kết luận chương 57 CHƯƠNG HỆ THỐNG LẶN NỔI VÀ THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 59 3.1 Hệ thống đảm bảo sức chế tạo thực nghiệm S-AUV 59 3.2 Hệ thống lặn cho thiết bị lặn 61 3.2.1 Lý thuyết hệ thống lặn cho thiết bị lặn 61 3.2.2 Hệ thống bơm nước piston 62 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.3 Hệ thống bơm áp suất thấp 63 3.2.4 Hệ thống bơm nước áp suất cao 63 3.2.5 Hệ thống bơm nước khí nén 64 3.2.6 Hệ thống bơm nước vào khí ga 64 3.2.7 Hệ thống điều chỉnh tuần hồn khơng khí RCABS 64 3.3 Thiết kế hệ thống lặn cho mơ hình S-AUV2 65 3.3.1 Thiết kế hệ thống xilanh – piston 65 3.3.2 Sơ đồ mạch hệ thống bơm nước 66 3.3.3 Thử nghiệm hệ thống lặn cho S-AUV2 66 3.4 Tích hợp hệ thống bổ sung lượng mặt trời 68 3.4.1 Cơ sở lý thuyết 68 3.4.2 Mơ hình S-AUV2 có cánh lượng linh hoạt 71 3.4.3 Sơ đồ mạch hệ thống lượng mặt trời S-AUV2 72 3.4.4 Kết thực nghiệm khả thu thu lượng S-AUV2 75 3.4.5 Thử nghiệm khả sạc lượng cho Pin 80 Kết luận chương 82 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO 83 MƠ HÌNH S-AUV2 83 4.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển trượt 83 4.1.1 Điều khiển trượt 83 4.1.2 Bộ điều khiển trượt 84 4.1.3 Lý thuyết ổn định Lyapunov áp dụng cho điều khiển phi tuyến 88 4.2 Xây dựng điều khiển trượt tầng HSMC cho mơ hình S-AUV2 89 4.2.1 Phương pháp điều khiển trượt tầng HSMC 89 4.2.2 Xây dựng động lực học mơ hình S-AUV2 bốn bậc tự 95 4.2.3 Thiết kế điều khiển HSMC cho hệ thiếu cấu chấp hành S-AUV2 99 4.3 Kết mô điều khiển HSMC cho S-AUV2 104 T T 4.3.1 Trường hợp 1: 1d  14 7 ;1d   12 0 104 T T 4.3.2 Trường hợp 2: 1d  7 5 ;1d   6 0,25 107 T T 4.3.3 Trường hợp 3: 1d  7 4 ;1d   8 0,15 108 T T 4.3.4 Trường hợp 4: 1d  11 6 ;1d   10 0,3 110 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết luận chương 111 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN 113 DANH MỤC NHỮNG CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu 𝑚 Khối lượng vật rắn (S-AUV) 𝑴𝐴 Ma trận quán tính hệ thống khối lượng tăng thêm 𝑴𝑅𝐵 Ma trận quán tính hệ thống 𝑪() Ma trận Coriolis lực quán tính 𝑪𝐴 () Ma trận Coriolis lực quán tính thủy động lực học khối lượng tăng thêm 𝑪𝑅𝐵 Ma trận Coriolis lực quán tính 𝑫 Ma trận suy giảm thủy động lực học tuyến tính 𝑫𝑛 () Ma trận suy giảm thủy động lực học phi tuyến 𝑫() Ma trận suy giảm thủy động lực học 𝒈(𝜼) Véc-tơ lực lực trọng trường 𝑰0 Ma trận quán tính hệ thống xung quanh điểm O 𝑱1 (𝜼2 ) Ma trận quay chuyển đổi vận tốc dài 𝑱2 (𝜼2 ) Ma trận quay chuyển đổi vận tốc góc 𝑱(𝜼) Ma trận quay chuyển đổi vận tốc dài vận tốc góc 𝑢 Vận tốc dài theo phương 𝑥 hệ tọa độ gắn thân 𝑣 Vận tốc dài theo phương 𝑦 hệ tọa độ gắn thân 𝑤 Vận tốc dài theo phương 𝑧 hệ tọa độ gắn thân 𝑝 Vận tốc góc quay lắc quanh trục 𝑥 hệ tọa độ gắn thân 𝑞 Vận tốc góc quay lật quanh trục y hệ tọa độ gắn thân vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 𝑟 Vận tốc góc quay hướng quanh trục 𝑧 hệ tọa độ gắn thân 𝒔 Véc-tơ mặt trượt 𝒛𝑖 Véc-tơ sai lệch 𝑖 = 1, … 𝑛 𝑥 Tọa độ thiết bị lặn theo phương 𝑥 hệ tọa độ NED 𝑦 Tọa độ thiết bị lặn theo phương 𝑦 hệ tọa độ NED 𝑧 Tọa độ thiết bị lặn theo phương 𝑧 hệ tọa độ NED  Góc lắc, xung quanh trục 𝑥 hệ tọa độ NED  Góc lật, xung quanh trục 𝑦 hệ tọa độ NED 𝜓 Góc hướng, xung quanh trục 𝑧 hệ tọa độ NED 𝒓𝑔 Véc-tơ tọa độ trọng tâm vật rắn 𝜼1 Véc-tơ biểu diễn vị trí S-AUV hệ tọa độ gắn trái đất 𝜼2 Véc-tơ biểu diễn góc hướng S-AUV hệ tọa độ gắn trái đất 𝜂 Véc-tơ biểu diễn vị trí góc hướng S-AUV hệ tọa độ gắn trái đất 1 Véc-tơ vận tốc dài hệ tọa độ gắn thân 2 Véc-tơ vận tốc góc hệ tọa độ gắn thân  Véc-tơ vận tốc dài vận tốc góc hệ tọa độ gắn thân 𝜏 Véc-tơ lực momen đẩy tác động lên S-AUV tọa độ gắn thân 𝜏𝐷 Véc-tơ lực momem suy giảm 𝜏𝐻 Véc-tơ lực momen thủy động lực 𝜏𝑅𝐵 Véc-tơ lực momen tổng quát tác động lên tàu khung tọa độ gắn thân 𝜏𝑅 Véc-tơ lực momen cảm ứng xạ tác động lên S-AUV viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục viết tắt Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Stirling Cycle Engines Động chu kỳ khép kín Stirling CCDE Closed Cycle Diesel Engine Động diesel chu kỳ khép kín DD Dynamic diving Lặn động lực SD Static diving Lặn tĩnh lực ReCirculating Air Ballast System Hệ thống điều chỉnh tuần hồn khơng khí PWM Pulse-width modulation Điều chế độ rộng xung RF Radio Frequency Radiation Tần số vô tuyến CFD Computational Fluid Dynamics Remotely Operated Vehicles Tính tốn động lực học chất lỏng Thiết bị lặn điều khiển từ xa dây cáp AUV Autonomous Underwater Vehicle Thiết bị lặn tự hành S-AUV Solar Autonomous Underwater Vehicle Thiết bị lặn tự hành lượng mặt trời UUV Untethered Unmanned Vehicle Thiết bị lặn điều khiển từ xa không dây DOF Degree Of Freedom Bậc tự CCC Conical–Cylindrical–Conical Nón - Trụ - Nón CG Center of gravity Trọng tâm CB Center of buoyancy Tâm DSC Dynamic surface control Điều khiển mặt động ECI The Earth-centered inertial frame Khung tọa độ quán tính gốc trùng tâm trái đất ECEF Earth-centered Earth-fixed reference frame Khung tọa độ tham chiếu có gốc trùng tâm trái đất NED North-East-Down Hệ tọa độ có trục hướng bắc GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu SCE RCABS ROV ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 4.19 Vận tốc góc điều hướng S-AUV2 T 4.3.2 Trường hợp 2: 1d  7 5 ;2d   6 0,25 T Ví trí đặt theo phương x (m), vị trí đặt theo phương y (m), vị trí đặt theo phương z -6 (m), giá trị đặt góc điều hướng -0,25 (rad) Hình 4.20 Vị trí theo phương Ox Hình 4.21 Vị trí theo phương Oy 107 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 4.22 Vị trí theo phương Oz Hình 4.23 Góc điều hướng S-AUV2 T 4.3.3 Trường hợp 3: 1d  7 4 ;2d   8 0,15 T Ví trí đặt theo phương x (m), vị trí đặt theo phương y (m), vị trí đặt theo phương z -8 (m), giá trị đặt góc điều hướng 0,15 (rad) Hình 4.24 Vị trí theo phương Ox 108 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hinh 4.25 Vị trí theo phương Oy Hình 4.26 Vị trí theo phương Oz Hình 4.27 Góc điều hướng S-AUV2 109 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T 4.3.4 Trường hợp 4: 1d  11 6 ;2d   10 0,3 T Ví trí đặt theo phương x 11 (m), vị trí đặt theo phương y (m), vị trí đặt theo phương z -10 (m), giá trị đặt góc điều hướng 0,3 (rad) Hình 4.28 Vị trí theo phương Ox Hình 4.29 Vị trí theo phương Oy Hình 4.30 Vị trí theo phương Oz 110 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 4.31 Góc điều hướng S-AUV2 Theo kết mơ từ Hình 4.12 đến Hình 4.31, với thơng số động học mơ hình S-AUV2 cho thấy chất lượng điều khiển tốt Mặc dù thời gian xác lập trường hợp lớn có tượng dao động chuyển mạch xung quanh mặt trượt hệ thống điều khiển trượt tầng HSMC cho giá trị mô bám sát với giá trị đặt mong muốn gần độ điều chỉnh nhỏ chấp nhận Kết mô phần mềm MATLAB minh chứng với giải thuật này, đáp ứng hệ thiết bị lặn tự hành S-AUV2 bám theo tín hiệu mong muốn với độ vọt lố không đáng kể, sai số xác lập gần không thời gian xác lập bám vị trí theo phương Ox, Oy 84s, 86s Thời gian xác lập vị trí theo phương Oz khoảng 20s góc điều hướng khoảng 40s - 60s Bộ điều khiển HSMC xây dựng cho chất lượng tốt so với yêu cầu toán điều khiển mơ hình thiết bị lặn S-AUV2 tác giả thiết kế Độ độ điều chỉnh hệ thống thiết bị lặn S-AUV2 nhỏ 5% so với giá trị đặt mong muốn bỏ qua giá trị véc tơ vị trí, vận tốc theo phương góc điều hướng, vận tốc góc điều hướng mơ hình thiết bị lặn tự hành S-AUV2 Qua kết trường hợp mô cho thấy điều khiển trượt tầng HSMC cho chất lượng tốt so với yêu cầu toán điều khiển mơ hình thiết bị lặn S-AUV2 có bậc tự tác giả Đây tiền đề để phát triển thuật toán điều khiển tối ưu khác cho mơ hình S-AUV2 xây dựng Kết luận chương Chương trình bày nội dung sau: Tổng quan điều khiển trượt bước xây dựng điều khiển trượt Trình bày phương pháp điều khiển trượt tầng HSMC cho hệ thiếu cấu chấp hành, số đầu vào số đầu Từ phân tích biến đổi mơ hình động học thiết bị lặn tự hành bậc tự rút gọn xuống bậc tự do, bỏ bậc tự không cần thiết nhằm 111 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đơn giản hóa điều khiển cho thiết bị lặn tự hành, đồng thời giảm tiêu hao lượng cho thiết bị lặn tự hành Xây dựng điều khiển trượt tầng HSMC cho hệ thiếu cấu chấp hành S-AUV2 gồm tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu Mơ kiểm chứng điều khiển HSMC cho thiết bị lặn tự hành S-AUV2 phần mềm Matlab/Simulink Kết cho thấy tín hiệu bám theo tín hiệu đặt với độ vọt lố không đáng kể, sai số xác lập gần không Độ điều chỉnh hệ thống thiết bị lặn S-AUV2 nhỏ 5% so với giá trị đặt 112 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN Kết luận: Với đề tài “Nghiên cứu tối ưu thiết kế thiết bị lặn tự hành (AUV) cỡ nhỏ có bổ sung lượng”, luận án xây dựng mơ hình thiết bị lặn S-AUV2 có khả thu lượng mặt trời cánh lượng linh hoạt Đề xuất điều khiển HSMC áp dụng cho mơ hình S-AUV2 với thông số xác định qua phân tích lựa chọn thơng số phù hợp Luận án có đóng góp sau đây: - Xây dựng mơ hình thủy động học thiết bị lặn tự hành S-AUV2, phân tích thủy động học cơng cụ CFD, tối ưu lựa chọn hình dáng thiết bị lặn - Xây dựng phương trình chuyển động bậc tự cho mơ hình S-AUV2 từ mơ hình bậc tự Bỏ bậc tự không cần thiết loại mơ hình thiết bị lặn tự hành cỡ nhỏ S-AUV2 - Chế tạo mơ hình thiết bị lặn S-AUV2 có cánh lượng mặt trời đóng mở linh hoạt giúp thiết bị lặn có khả thu lượng mặt trời giảm lực cản di chuyển - Thực nghiệm đánh giá hiệu thu lượng mặt trời thực tế số tỉnh khu vực phía Bắc, Việt Nam sau tích hợp cánh lượng mặt trời linh hoạt thiết bị lặn tự hành S-AUV2 Tích hợp cánh lượng linh hoạt giúp tăng 2,7 lần khả thu lượng mặt trời so với loại thiết bị lặn loại khơng có cánh lượng mặt trời linh hoạt So sánh với số nghiên cứu thiết bị tương tự có bổ sung lượng mặt trời khác Hiệu thu lượng mặt trời mơ hình thiết bị lặn S-AUV2 cho thấy tốt nghiên tương tự dựa yếu tố khối lượng, kích thước tổng lượng thu - Xây dựng điều khiển trượt tầng HSMC cho mơ hình thiết bị lặn S-AUV2 bám vị trí theo phương x, y, góc lái ψ độ sâu lặn z Luận án áp dụng thành công điều khiển HSMC cho hệ thiếu cấu chấp hành S-AUV2 có bậc tự trường hợp mô Mô kiểm chứng điều khiển HSMC phần mềm Matlab/Simulink Kết mô cho thấy điều khiển thiết kế đáp ứng tốt với hệ S-AUV2 thiếu cấu chấp hành có bậc tự do, giá trị mô bám sát với giá trị đặt mong muốn độ điều chỉnh nhỏ 5% so với giá trị đặt Hướng phát triển luận án: Luận án tập trung nghiên cứu động học thiết bị lặn có bổ sung lượng mặt trời với cánh lượng linh hoạt đóng mở, kết hợp với giải thuật điều khiển trượt tầng HSMC để nâng cao chất lượng điều khiển lái hướng độ sâu lặn trường hợp mô phần mềm Hướng phát triển luận án, tác giả mong muốn triển khai thực nghiệm thuật toán điều khiển S-AUV2 mơ hình chế tạo để kiểm chứng thuật toán sở thực tế phát triển thành sản phẩm để áp dụng thực tế Kết hợp điều khiển thích nghi mờ (Adaptive Fuzzy Controller) cho tham số mặt trượt có nhiễu tác động phương pháp thích nghi nơ-ron (Adaptive Neural Network Controller) để xấp xỉ thơng số khó xác định thực tế S-AUV2 nhằm mục đích nâng cao chất lượng điều khiển tối ưu 113 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC NHỮNG CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Văn Tuấn, Đinh Văn Phong, Nguyễn Chí Hưng, 2017 “Nghiên cứu khả tích hợp hệ thống bổ sung lượng mặt trời cho thiết bị lặn tự hành điều kiện khí hậu Việt Nam”, Hội nghị Khoa học Toàn Quốc lần thứ Cơ kỹ thuật Tự động hóa, ISBN: 978-604-950221-7, pp 259 - 263 Nguyễn Văn Tuấn, Đinh Văn Phong, Nguyễn Chí Hưng Hồng Thế Phương, 2017 “Nghiên cứu ảnh hưởng cánh thu lượng đến lực cản chuyển động thiết bị lặn tự hành có bổ sung lượng mặt trời”, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ X, Hà Nội, ISBN: 978-604-913719-8, pp 309 – 318 Nguyễn Văn Tuấn, Đinh Văn Phong, Nguyễn Chí Hưng, 2019 “Nguồn lượng cho thiết bị lặn tự hành AUV”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, ISSN 0866-7056, Số Nguyen Van Tuan, Nguyen Chi Hung, Hoang The Phuong, Dinh Van Phong, 2019 “Influence of Energy Wing to the Dynamic Resistance of a Solar Autonomous Underwater Vehicle”, Proceeding of 13th South East Asian Technical University Consortium Symposium (SEATUC), Ha Noi, Vietnam, ISSN: 2186-7631 Tuan Nguyen Van, Phong Dinh Van, Hung Nguyen Chi, Phuong Hoang The, Sone Akira, 2019 “Studying the Resistance of the Autonomous Underwater Vehicle’s Hull Having Flexible Solar Wing using Computational Fluid Dynamics”, Proceedings of International Symposium on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing 2019 (PRESM2019), Da nang, VietNam, ISSN 2635-7887 Tuan Nguyen Van, Phong Dinh Van, Hung Nguyen Chi, 2019 “Research, Design and Manufacture of Floating Diving System Low Cost for Small Autonomous Underwater Vehicle”, Proceedings of the 2019 International Conference on “Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications (PHENMA 2019) Nova Science Publishers, Series: Physics Research and Technology, Chapter 42, ISBN: 978-153618-255-2 Dinh Gia Ninh, Vu Tri Minh, Tuan Nguyen Van, Nguyen Chi Hung, Dinh Van Phong, 2020 “Novel Numerical Approach for Free Vibration of Nanocomposite Joined Conical-Cylindrical-Conical Shells”, AIAA Journal, 59(10):1-13 (Q1-ISI) Nguyễn Văn Tuấn, Đinh Văn Phong, Nguyễn Chí Hưng, Mai Thế Thắng, 2021 “Nghiên cứu khả thu lượng thiết bị lặn tự hành AUV có cánh lượng mặt trời linh hoạt”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, ISSN 2815-5505, no 1+2, pp 71-77 114 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tuan Nguyen Van, Phong Dinh Van, Hung Nguyen Chi, 2021 “Researching and Development of an Autonomous Underwater Vehicles with Capability of Collecting Solar Energy”, Journal of Science and Technology Technical Universities, Smart Systems and Devices, ISSN 2734 – 9373, Vol 31.2, pp 75-83 10 Tuan Nguyen Van, Phong Dinh Van, Hung Nguyen Chi, Hoang Tran Viet, 2021 “Research, Design and Development a Model Solar Autonomous Underwater Vehicles”, International Journal of Emerging Trends in Engineering Research, Volume No.9, pp1217-1223, ISSN2347-3983 (Scopus) 11 Nguyễn Văn Tuấn, Đinh Văn Phong, Nguyễn Chí Hưng Quyết định chấp nhận đơn Sáng chế số 1-2020-03264 “Thiết bị lặn tự hành nước có cánh thu lượng mặt trời linh hoạt”, theo QĐ số 19483w/QĐ-SHTT, ngày 22/12/2020 Cục sở hữu trí tuệ 115 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bluefin robotics [online], 2004 Available: http://www.bluefin.com/auv.htm/ [2] Alam K., Ray T., Anavatti S G (2014) A brief taxonomy of autonomous underwatervehicle design literature Ocean Engineering, Elsevier, ISSN 00298018, Volume 88,pp 627–630 [3] Shukla, Amit; Karki, Hamad (2015) Application of robotics in offshore oil and gas industry — A review part II Robotics and Autonomous Systems, (2015), 1-24 [4] AUVAC (2015) Autonomous Undersea Vehicles Applications Center http://auvac.org/ [5] Ngô Văn Hiền, Lê Thị Thái, Phan Anh Tuấn, Trương Việt Anh et al (2013) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển tích hợp theo công nghệ hướng đối tượng (MDA & RealTime UML) thiết bị dẫn đường (INS/GPS) cho phương tiện tự hành nước Báo cáo nghiệm thu cấp Nhà nứớc, Đề tài Khoa học Công nghệ tiềm năng, Mã số KC03.TN05/11-15, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [6] G.N Roberts and R Sutton Advances in unmanned marine vehicles Book IEE control series 69, 2006 [7] Nguyễn Đơng Phân tích thủy động lực học thiết kế hệ thống điều khiển theo công nghệ hướng đối tượng cho phương tiện tự hành nước Luận án Tiến sĩ , Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, năm 2015 [8] Nguyễn Văn Tuấn Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình Robot hoạt động nước, Tạp chí Cơ khí Việt Nam – Số năm 2015 [9] Dekoulis, George Autonomuos Vehicles/ Review of Autonomous Underwater Vehicles, Chapter 2, 2020 [10] Ferial El-Hawary The Ocean Engineering Handbook, The Electrical Engineering Handbook Series, 2001 [11] Bradley, A.M., et al., Power systems for autonomous underwater vehicles Oceanic Engineering, IEEE Journal of, 2001 26(4): p 526-538 [12] Singh, H., D Yoerger, and A Bradley Issues in AUV design and deployment for ocean ographic research in IEEE International Conference on Robotics and Automation 1997, p 1857 -1862 [13] Singh, H., et al., Imaging CoralI: Imaging Coral Habitats with the SeaBED AUV Subsurface Sensing Technologies and Applications, 2004 5(1): p 25-42 [14] Collar, P.G and S.D McPhail, Autosub: an autonomous unmanned submersible for ocean datacollection Electronics & Communication Engineering Journal, 1995 7(3): p 105-114 [15] Ura, T and T Obara Twelve hour operation of cruising type AUV 'R-One Robot' equipped with a closed cycle diesel engine system in MTS/IEEE OCEANS 1999, p.1188-1193 [16] Linden, D., Handbook of Batteries 1994, New York: McGraw-Hill Inc [17] Allen, B., et al REMUS: a small, low cost AUV; system description, field trials and performance results 1997, p.994-1000 vol.2 [18] Smith, S.M., et al., The Morpheus ultra modular autonomous underwater vehicle Oceanic Engineering, IEEE Journal of, 2001 26(4): p 453-465 116 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [19] Wilson, R.A and J.W Bales Development and Experience of a Practical, Pressure-Tolerant, Lithium Battery for Underwater Use in OCEANS 2006 2006, p 1-5 [20] Toshio Maeda, Shinji Ishiguro, Kazuhisa Yokoyama, Kiyoshi Hirokawa, Nagao hisatome, Toshihiro tani Fuel cell system of AUV Urashima Mitsubishi Heavy Industries, Ltd Technical Review Vol 43 No 1, Jan 2006 [21] Scamans, G.M., et al Aluminum fuel cell power sourcesfor long range unmanned underwater vehicles in Symposium on Autonomous Underwater Vehicle Technology 1994, p 179-186 [22] Moltz, J.C Global Submarine Proliferation: Emerging Trends and Problems 2006, cited 2007; Monterey Institute of International Studies [23] Tổng cục thống kê, Số liệu thống kê tổng số nắng số trạm quan trắc Việt Nam, năm 2019 https://www.gso.gov.vn [24] D Blidberg, S Mupparapu, S Chappell, R Komerska, J C Jalbert, Nitzelm R, The SAUV II (solar powered AUV) test results 2004, Europe Oceans 2005, Volume 1, pp.545 – 550, 2005 [25] Francisco García-Córdova1 and Antonio Guerrero-González Intelligent Navigation for a Solar Powered Unmanned Underwater Vehicle International Journal of Advanced Robotic Systems, 2013, Vol 10, 185:2013 [26] Wettergreen D Development of autonomous underwater vehicle towards visual servo control Proceedings of the Australian Conference on Robotics and Automation 2000 [27] Johansen T A and Fossen T I.(2013) Control allocation—A survey Automatica vol 49, pp 1087-1103 [28] Banazadeh A and Ghorbani M T.(2013) Frequency domain identification of the Nomoto model to facilitate Kalman filter estimation and PID heading control of a patrol vessel Ocean Engineering vol 72, pp 344-355 [29] W Naeem, R Sutton, and J Chudley, System Identification, Modeling and Control of An Autonomous Underwater Vehicle, University of Plymouth, 2003 [30] Naeem W.(2003) Lqg/ltr control of an autonomous underwater vehicle using a hybrid guidance law International Federation on Automatic Control Journal [31] Santhakumar Mohan T Asokan Thondiyath A non-linear tracking control scheme for an under-actuated autonomous underwater robotic vehicle International Journal of Ocean System Engineering 1(3) September 2011 pp120-135 [32] Juul D.(1994) Submersible control using the linear quadratic gaussian with loop transfer recovery method Proceedings of the Symposium on Autonomous Underwater Technology [33] T Fossen and Sagatun S.(1991) Adaptive control of nonlinear underwater vehicles systems Proceedings of the IEEE Conference and Automation, pages 1687–1695 [34] T Fossen and Fjellstad I.(1995) Robust adaptive control of underwater vehicles 3rd IFAC Workshop on Control Applications in Marine Systems [35] J Healey and Lienard D.(1993) Multivariable sliding model control for autonomous diving and steering of unmanned underwater vehicles IEEE Journal of Oceanic Engineering, volume 18, pages 327–339 117 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [36] Liao Y.-l., Wan L., and Zhuang J.-y.(2011) Backstepping Dynamical Sliding Mode Control Method for the Path Following of the Underactuated Surface Vessel Procedia Engineering vol 15, pp 256-263 [37] Zhu D and Sun B.(2013) The bio-inspired model based hybrid sliding-mode tracking control for unmanned underwater vehicles Engineering Applications of Artificial Intelligence vol 26, pp 2260-2269 [38] Adams S M and Friedland C J (2011) A survey of unmanned aerial vehicle (UAV) usage for imagery collection in disaster research and management: https://www.researchgate.net [39] Mills D and Harris C.(1996) Neurofuzzy modelling and control of a six degree of freedom auv Available: http://www.ecs.soton.ac.uk/publications/rj/19951996/isis/djm/rj95.html [40] Filaretov V.(1995) The sliding mode adaptive control system for autonomous underwater Proceedings of ICAR ’9 [41] Bessa W M., Dutra M S., and Kreuzer E.(2010) An adaptive fuzzy sliding mode controller for remotely operated underwater vehicles Robotics and Autonomous Systems vol 58, pp 16-26 [42] Fang M.-C., Zhuo Y.-Z., and Lee Z.-Y.(2010) The application of the selftuning neural network PID controller on the ship roll reduction in random waves Ocean Engineering vol 37, pp 529-538 [43] Sontag E D.(1983) A Lyapunov-like characterization of asymptotic controllability SIAM J Control and Opt., 21: 462-471 [44] Artstein Z.(1983) Stabilization with relaxed controls Nonl Anal., TMA 7:1163-1173 [45] Fossen T I.(2013) Mathematical Models of Ships and Underwater Vehicles Encyclopedia of Systems and Control, chapter 121-2 pp 1-9 [46] V.Kokotovic P.(1991) The Joy of Feedback: Nonlindear and Adaptive IEEE Control Systems Magazine [47] Kokotović, Petar Arcak, and Murat.(2001) Constructive nonlinear control: a historical perspective Automatica vol 37, pp 637-662 [48] Roger Skjetne and Thor I Fossen.(2004) On Integral Control in Backstepping - Analysis of Different Techniques Proceedings of the 2004 American Control Conference [49] Fossen T I and Strand J P.(1999) Tutorial on nonlinear backstepping: Applications to ship control Modeling, Identification and Control: A Norwegian Research Bulletin vol 20, pp 83-135 [50] A.J Healey, and D.B Marco, Experimental Verification of Mission Planning byAutonomous Mission Execution and Data Visualization Using the NPS AUV II, IEEESymposium on Autonomous Underwater Vehicle Technology, pp.6572, 1992 [51] Javing, The NDRE-AUV Flight Control System, IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol 19, no.4, pp 497-50, 1994 [52] T Prestero, Development of A Six-Degree of Freedom Simulation Model for TheREMUS Autonomous Underwater Vehicle, MTS/IEEE Oceans 2001, An OceanOdyssey Conference Proceedings, vol.1, pt 1, pp 450-456, 2001 118 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [53] A Chellahi, and M Nahon, Feedback Linearization Control of Undersea Vehicles, IEEE Ocean 93, vol.I, pp 410-415, 1993 [54] Kwiesielewicz M.(2001) Predictive versus fuzzy control of autonomous underwater vehicle IEEE International Conference on Methods and Models in Automation [55] J Guo, and S.H Huang, Control of Autonomous Underwater VehicleTestbed Using Fuzzy Logic and Genetic Algorithms, IEEE Symposium on AutonomousUnderwater Vehicle Technology, pp 485-489, 1996 [56] H.F Moraes, R.M Sales, H.P Cumming, and W.M Silva, A Comparative Study ofSome Control Systems for A Submersible, IEEE Symposium Autonomous UnderwaterVehicles Techinology, pp 242-246, 1994 [57] J Lorentz, and J Yuh, A Survey and Experimental Study of Neural Network AUVControl, IEEE Symposium Autonomous Underwater Vehicles Technology, pp 109-116,1996 [58] C.L Logan, A Comparison Between H-infinity/Mu-Synthesis Control and SlidingMode Control for Robust of A Small Autonomous Underwater Vehicle, IEEESymposium Autonomous Underwater Vehicles Technology, pp 399-416, 1994 [59] S Feijun and Smith S.(2000) Automatic design and optimization of fuzzy logic controllers for an autonomous underwater vehicle OCEANS’2000 MTS/IEEE [60] Healey, A.J., Lienard, D Multivariable sliding mode control for autonomous diving and steering of unmanned underwater vehicles IEEE J Ocean Eng 18(3), 327–339 (1993) [61] Wichlund, K., Srdalen, O.J., Egeland, O Control properties of underactuated vehicles In Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, vol 2, pp 2009-2014 IEEE (1995) [62] Joe, H., Kim, M., Yu, S.C Second-order sliding mode controller for autonomous underwater vehicle in the presence of unknown disturbances Nonlinear Dyn 78(1), 183–196 (2014) [63] Sahu, B.K., Subudhi, B Adaptive tracking control of an autonomous underwater vehicle Int J Autom Comput 11(3), 299–307 (2014) [64] Lefeber, E., Pettersen, K.Y., Nijmeijer, H Tracking control of an underactuated ship IEEE Trans Control Syst Technol 11(1), 52–61 (2003) [65] Pettersen, K.Y., Nijmeijer, H Underactuated ship tracking control: theory and experiments Int J Control 74(14), 1435–1446 (2001) [66] Jiang, Z.P Global tracking control of underactuated ships by Lyapunov’s direct method Automatica 38(2), 301–309 (2002) [67] De-xin Gao, Jie Cheng, Qing Yang Depth Control for Underactuated AUV in Vertical Plane Using Optimal Internal Model Controller 28th Chinese Control and Decision Conference IEEE.pp5292-5296(2016) [68] Jian Cao , Yushan Sun , Guocheng Zhang , Wenlong Jiao , Xiangbin Wang and Zhaohang Liu Target tracking control of underactuated autonomous underwater vehicle based on adaptive nonsingular terminal sliding mode control International Journal of Advanced Robotic Systems March-April 2020: 1–13pp 119 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com [69] S.S Tabaii, and F El-Hawary Hybrid Adaptive Control of Autonomous Underwater Vehicle, IEEE Symposium Autonomous Underwater Vehicles Technology,pp 275-282, 1994 [70] K M Tuấn (2017) Nghiên cứu kiến trúc hướng mơ hình kết hợp với RealTime UML/MARTE thiết kế hệ thống điều khiển cho phương tiện không người lái tự hành mặt nước, Luận án Tiến sĩ Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2017 [71] N H Nam (2017) Nghiên cứu phương pháp hướng đối tượng phân tích thiết kế điều khiển chuyển động cho thiết bị tự hành AUV/ASV với chuẩn SysMLModelica Automate lai, Luận án Tiến sĩ Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2017 [72] G Indiveri Modelling and Identification of Underwater Robotics Systems PhD thesis, University of Genova, 1998 [73] Taehwan Joung, Karl Sammut, Fangpo He, and Seung-Keon Lee, A Study on the Design Optimization of an AUV by Using Computational Fluid Dynamic Analysis, International Offshore and Polar Engineering Conference Osaka, Japan, June 21-26, 2009 [74] Jagadeesh, Murali Application of Low-Re Turbulence model for flow simulations past underwater vehicle hull forms J Naval Architecture Marine Eng 1, pp41–54, 2005 [75] ANSYS, Inc (2016), ANSYS FLUENT Theory Guide [76] T I Fossen (2002) Review of Marine Control Systems: Guidance, Navigation, and Control of Ships, Rigs and Underwater Vehicles Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2002 vol 28 no [77] T I Fossen, O.-E Fjellstad (1995) Nonlinear modelling of marine vehicles in degrees of freedom Mathematical Modelling of Systems, 1995, vol no 1, pp 17–27 [78] Chunfeng Yue, Shuxiang Guo, Maoxun Li ANSYS FLUENT-based Modeling and Hydrodynamic analysis for a Spherical Underwater Robot, International Conference on Mechatronics and Automation, Japan, August 2013 [79] Han, Y., and Elliott, J., Molecular Dynamics Simulations of the Elastic Properties of Polymer/Carbon Nanotube Composites, Computational Materials Science, Vol 39, No 2, 2007, pp 315–323 [80] www.whoi.edu/main/auvs, last accessed February 2019 [81] R.B Wynn, V.A.I Huvenne, T.P LeBas, B.J Murton, D.P Connelly, B.J B ett, etal Autonomous Underwater Vehicles (AUVs): their past, present and future contributions to the advancement of marine geoscience, Mar Geol, 352 (2014), pp 451468 [82] Denise M Crimmins, Christopher T Patty Long-Endurance Test Results of the Solar-Powered AUV System.1-4244-01 15-1/06 IEEE 2006 [83] D M Crimmins, E Hinchey, M Chintala, G Cicchetti, C Deacutis, D R Blidberg Use of a long endurance solar powered autonomous underwater vehicle (SAUV II) to measure dissolved oxygen concentrations in Greenwich Bay, Rhode Island, U.S.A, IEEE OCEANS ’05 EUROPE Conference Proceedings, 2005 [84] Chappell, S.G., Mupparapu, S.S., Komerska, R.J., Blidberg, D.R., SAUV II High Level Software Architecture, Proceedings of the Fourteenth International 120 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Symposium on Unmanned Untethered Submersible Technology, Autonomous Undersea Systems Institute, August, 2005, Lee, NH, USA [85] Higinbotham, J., Moisan, J., Hitchener, P., Development of a New Long Duration Solar Powered Autonomous Surface Vehicle, Proceedings of IEEE/MTS OCEANS 2006 Conference, September 1821, 2006, Boston, MA, USA [86] Higinbotham, J.R., Moisan, J.R., Schirtzinger, C., Linkswiler, M., Yungel, J., Orton, P., Update on the development and testing of a new long duration solar powered autonomous surface vehicle, Proceedings of IEEE, Oceans 2008, September 15-18, 2008, pp 1–10, Quebec City, QC, Canada [87] Ali Razmjoo, Mohammad Ghadimi, Mehrzad Shams, Hoseyn Shirmohammadi Design and Built a Research AUV Solar Light Weight, International Journal of Energy and Power Engineering Volume 4, Issue 5, October 2015, Pages: 268-274 ISSN Print: 2326-957X [88] V Utkin (1977), Variable structure systems with sliding modes, IEEE Transactions on Automatic control 22 (2), 212-222 [89] Nguyễn Doãn Phước, Điều khiển trượt trượt bậc cao, Tạp chí Khoa học cơng nghệ đại học Thái Nguyên, No4, pp3-13, ISSN 1859-2171, 2014 [90] Dianwei Qian, Jianqiang Yi and Dongbin Zhao Hierarchical sliding mode control for a class of SIMO under-actuated systems, Journal Control & Cybernetics vol 37, No 2008 [91] Zhimin Liu Hierarchical sliding mode attitude control of a spherical underwater exploring robot, Mathematical Models in Engineering, Volume 6, Issue 2, 6/2020 121 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... quan thiết bị lặn tự hành nói chung, tình hình nghiên cứu nước Tổng quan nguồn lượng cho thiết bị lặn tự hành Tổng quan thiết bị lặn tự hành có tích hợp hệ thống bổ sung lượng mặt trời Nghiên cứu. .. thiết bị lặn tự hành có bổ sung lượng mặt trời Đã xây dựng mơ hình thiết bị lặn tự hành khơng có cánh thu lượng có cánh thu lượng mặt trời Từ phân tích lựa chọn hình dáng kết cấu thiết bị lặn phù... giá thành thiết bị dịch vụ cao Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu khả tự bổ sung lượng cho thiết bị lặn tự lặn nói chung, thiết bị lặn tự hành nói riêng Việt Nam quốc gia có đường bờ biển dài, có