Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm

Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám quỹ đạo của phương tiện chuyển động ngầm .

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CỦA PHƯƠNG TIỆN CHUYỂN ĐỘNG NGẦM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HẢI PHÒNG - 2024 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CỦA PHƯƠNG TIỆN CHUYỂN ĐỘNG NGẦM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA MÃ SỐ: 9520216 CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Anh Tuấn PGS.TS Phạm Ngọc Tiệp HẢI PHÒNG - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nghiên cứu cá nhân hướng dẫn tập thể giảng viên hướng dẫn nhà khoa học Các tài liệu tham khảo luận án trích dẫn đầy đủ Các kết nghiên cứu trung thực chưa tác giả khác công bố cơng bố khoa học Hải Phịng, ngày tháng 01 năm 2024 Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn Tác giả PGS.TS Đinh Anh Tuấn PGS.TS Phạm Ngọc Tiệp Vũ Văn Quang i LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình hồn thành luận án, tơi nhận nhiều góp ý nhiệt tình giáo sư, tiến sĩ, nhà khoa học uy tín bạn đồng nghiệp có chun mơn Tơi xin gửi tới họ lời cảm ơn chân thành sâu sắc Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến tập thể hướng dẫn PGS.TS Đinh Anh Tuấn PGS.TS Phạm Ngọc Tiệp trực tiếp tâm huyết giúp đỡ suốt thời gian qua Cảm ơn tập thể giảng viên mơn Tự động hóa hệ thống điện, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu thực luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến anh chị em đồng nghiệp môn Điện, Khoa Điện – Cơ, đặc biệt Ban giám hiệu Trường Đại học Hải Phịng nơi tơi cơng tác chuyên môn tạo điều kiện thuận lợi để yên tâm học tập, nghiên cứu Sau xin gửi lời cảm ơn đến người thân gia đình ln bên tơi giúp tơi có thời gian điều kiện tốt để hoàn thành nhiệm vụ học tập Hải Phòng, ngày tháng 01 năm 2024 Tác giả luận án Vũ Văn Quang ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC X ,Y , Z Lực tác dụng lên AUV (N) K,M , N Mô men tác dụng lên AUV (Nm) u , v, w Tham sô vận tốc chiếu lên trục hệ tọa độ gắn liền (m/s) uc , vc , wc p, q, r x, y , z Các thành phần vận tốc dòng chảy đổi với hệ tọa độ gắn liền (m/s) y, , Biểu diễn ba góc Ơle (rad) X Hệ số lực khối nước kèm (kg) Các thành phần vận tốc góc chiếu lên hệ tọa độ gắn liền (rad/s) Vị trí AUV hệ tọa độ địa lý (m) u X wq , X qq , X vr , X rr Hệ số lực khối nước kèm chéo trục (kg/rad) X u u , X uv , X uw Hệ số lực cản theo trục X b hệ tọa độ gắn liền (kg/m) X w w , X uv , X uw Hệ số lực cản theo trục X b hệ tọa độ gắn liền (kg/m) X up Hệ số lực bánh lái (kg/rad) X uul Hệ số lực bánh lái (kg/m.rad) X pl Lực đẩy động (N) Hệ số lực khối nước kèm (kg) Y , Y v r Yv v Hệ số lực cản (kg/m) Ywp , Ypq Hệ số lực khối nước kèm chéo trục Yb (kg/rad) Yuv Hệ số khối nước kèm chéo trục, lực nâng lực cản (kg/rad) Yur Hệ số khối nước kèm chéo trục, lực nâng (kg/rad) Yuu h Hệ số lực bánh lái (kg/m.rad) Z ,Z w Hệ số lực khối nước kèm (kg) q Zw w Hệ số lực cản (kg/m) Z uq Hệ số khối nước kèm chéo trục lực nâng (kg/rad) Z vp , Z rp Hệ số lực khối nước kèm chéo trục (kg/rad) Z uw Hệ số lực khối nước kèm chéo trục, lực nâng lực cản (kg/rad) Z uu s Hệ số lực bánh lái (kg/m.rad) K Hệ số mô men khối nước kèm (kg.m2/rad2) p iii K uul Hệ số mô men bánh lái hệ tọa độ gắn liền (kg/rad) K uu Hệ số mô men khối nước kèm (kg/rad) K up Hệ số mô men khối nước kèm chéo trục (kg/rad) M ,M q Hệ số mô men khối nước kèm (kg.m2/rad2) w M uw Hệ số mô men thân thành phần bánh lái (kg) M rp Hệ số mô men khối nước kèm chéo trục (kg.m2/rad2) M up Hệ số mô men khối nước kèm chéo trục lực nâng (kg.m/rad) M vp Hệ số mô men khối nước kèm chéo trục (kg.m/rad) M uu s Hệ số mô men bánh lái (kg/rad) N ,N v Hệ số mô men khối nước kèm (kg.m2/rad2) r N ur Hệ số mô men khối nước kèm chéo trục lực nâng (kg.m/rad) N uv Hệ số mô men thân bánh lái (kg) N wp , N pq Hệ số mô men khối nước kèm chéo trục (kg.m/rad) Nuu h Hệ số mô men bánh lái (kg/rad) B Lực (lực Acsimet) (N) W Lực trọng lực (N) D Lực cản (N) L Lực nâng (N)  Mật độ nước (kg/m3) Af Tổng diện tích bề mặt theo hướng vận tốc AUV (m2) , Các góc cơng góc trượt ngang AUV (rad) Sbl Diện tích bề mặt bánh lái (m2) e Góc ảnh hưởng bánh lái (rad) xbl Khoảng cách từ trục bánh lái đến tâm trọng lực (m)  h1 ,  h Góc quay bánh lái hướng (rad)  s1 ,  s Góc quay bánh lái sâu (rad) h Tổng góc bẻ lái điều khiển theo góc hướng (rad) l Tổng góc bẻ lái điều khiển theo góc lắc (rad) s Tổng góc bẻ lái điều khiển theo góc chúc ngóc (rad) M RB Ma trận quán tính AUV iv CRB Ma trận hướng tâm Coriolis AUV  RB Ngoại lực mô men ngoại lực tác động lên AUV GB Tâm khối AUV OX bYb Zb I0 Ma trận mô men đường chéo MA Ma trận quán tính khối nước kèm C A   Ma trận hướng tâm Coriolis khối nước kèm D   Ma trận lực mô men thủy động g   Biểu diễn lực mô men trọng lực L   Ma trận thông số lực mô men bánh lái  bl Véc tơ lực mô men bánh lái  pl Véc tơ lực mô men động đẩy Cf Biểu diễn tâm phương tiện ngầm tự hành AUV R , Rl Bán kính cong trái đất theo tham chiếu Ellip R V Bán kính trái đất xem trái đất hình cầu  Véc tơ vận tốc góc hệ tọa độ gắn liền U Véc tơ vận tốc góc trái đất l,  Đại lượng biểu diễn kinh độ, vĩ độ  Số siêu phức quaternion 0 , 1 , 2 , 3 Biểu diễn tham số Rodrig – Hamilton Cbn Ma trận chuyển từ hệ tọa độ gắn liền sang hệ tọa độ địa lý Cdn Ma trận chuyển từ hệ tọa độ đế sang hệ tọa độ địa lý ax , a y , az Chỉ số gia tốc cảm nhận có nhiễu đo hệ tọa độ gắn liền abx , aby , abz Chỉ số gia tốc cảm nhận hệ tọa độ gắn liền w4 , w5 , w6 Nhiễu đo gia tốc kế Bx , By , Bz Ba số từ kế OX bYb Zb VxDVL ,VyDVL ,VzDVL Ba số từ kế OX 0Y0 Z0 VN ,VE ,VD Biểu diễn ba số vận tốc OX 0Y0 Z0  t  Véc tơ hồi quy Véc tơ vận tốc dài hệ tọa độ gắn liền v  t  Biểu diễn ước lượng sai số  k Biểu diễn hệ số quên êk Biểu diễn trạng thái ước lượng sai số Aki , Aki , Bki Ma trận biểu diễn tập mờ OX I Y I Z I Hệ tọa độ quán tính OX eY e Z e OX bYb Zb Hệ tọa độ cố định tâm trái đất OX 0Y0 Z0 Hệ tọa độ địa lý    Vị trí góc Euler chuyển động quay quanh trục x rg Véc-tơ tọa độ trọng tâm vật rắn 1 Biểu diễn vị trí tàu OX eY e Z e 2  Biểu diễn góc hướng tàu OX eY e Z e v1 Biểu diễn vận tốc dài OX bYb Zb v2 Biểu diễn vận tốc góc OX bYb Zb v Biểu diễn vận tốc góc vận tốc dài OX bYb Zb 1 Thành phần lực tác động OX bYb Zb 2 Thành phần góc hướng phương tiện ngầm OX eY e Z e  Thành phần lực tác động lên phương tiện ngầm OX eY e Z e w Biểu diễn lực mô men nhiễu loạn môi trường D Biểu diễn lực mô men suy giảm H Biểu diễn lực cảm ứng tác động lên phương tiện ngầm Trọng số mạng singleton Hệ tọa độ gắn liền Vị trí góc Euler chuyển động quay quanh trục y Vị trí góc Euler chuyển động quay quanh trục z Biểu diễn vị trí góc hướng tàu OX eY e Z e vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu AUV ROV Tiếng Anh Autonomous Underwater Vehicle Remotely Operated Vehicle Tiếng Việt Phương tiện ngầm tự hành Phương tiện ngầm điều khiển từ xa TUV Tetherless underwater vehicle Phương tiện nước QUV Quadrotor Underwater Vehicle Phương tiện Quadrotor UAV Unmanned Aerial Vehicle Phương tiện bay không người lái ASWs Anti Submarine Weapons Các loại vũ khí chống ngầm ANB Adaptive neural network backstepping Thích nghi nơ-ron backstepping Adaptive neural network sliding mode backstepping Thích nghi nơ-ron trượt backstepping Điều khiển thích nghi nơ-ron trượt backstepping nơ-ron Khung tọa độ quy chiếu gắn thân Trọng tâm Tâm ANSB BODY CG CB Adaptive neural network sliding mode backstepping control Body-fixed reference frame Center of gravity Center of buoyancy ECI The Earth-centered inertial frame ECEF Earth-centered Earth-fixed reference frame GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu INS Inertial Navigation System Hệ thống dẫn đường quán tính IFAC International Federation of Automatic Control Hiệp hội quốc tế tự động hóa ISS Input-to-state stable Ổn định trạng thái đầu vào LTĐTT LQR Autopilot of ship Linear quadratic regulator LQG Linear quadratic Gaussian MIMO Multiple Inputs, Multiple Outputs Lái tự động tàu thủy Bộ điều khiển tối ưu toàn phương Bộ điều khiển tối ưu toàn phương kháng nhiễu Nhiều đầu vào, nhiều đầu MNN Multiple layer neural networks Mạng nơ-ron nhiều lớp NED North-East-Down Hệ tọa độ có trục hướng bắc – hướng đông – hướng tâm trái đất PE Persistent excitation Kích thích bền (liên tục) RBF Radial basis function Hàm hướng tâm RIF Radiation-Induced Forces Lực cảm biến xạ SISO Single Input and Single Output Một đầu vào, đầu ANSBC vii Khung tọa độ quán tính gốc trùng tâm trái đất Khung tọa độ tham chiếu có gốc trùng tâm trái đất SMC Sliding mode control Điều khiển trượt SMB Sliding mode backstepping Trượt Backstepping HSMC Hierarchical Sliding Mode Controller Bộ điều khiển trượt tầng ANHSMC Adaptive Nơ – ron Hierarchical Sliding Mode Controller Bộ điều khiển thích nghi nơ-ron trượt tầng Adaptive Fuzzy Backstepping Bộ điều khiển thích nghi Backstepping Degrees Of Freedom Bậc tự Society of Naval Architects and Marine Engineers Hiệp hội kiến trúc hải quân hàng hải Hệ thiếu cấu chấp hành AFB DOF SNAME UMS Underactuated mechanical systems viii