Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Mô phỏng điều khiển robot lặn sử dụng line of sight và backstepping

Trҫn Ngӑc Huy QJѭӡi ÿmOX{Q ÿӏQKKѭӟng và hӛ trӧ tôi trong suӕt quá trình thӵc hiӋn luұQYăQ;LQFҧPѫQWҩt cҧ thҫy cô trong bӝ P{QĈLӅu KhiӇn Tӵ Ĉӝng, các thҫ\F{WURQJNKRDĈLӋQĈLӋn tӱ WUѭӡng ÿҥi

CONTROL SIMULATION OF AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLE USING LINE OF SIGHT AND

&Ð1*75Î1+ĈѬӦ&+2¬17+¬1+7Ҥ, 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&%È&+.+2$±Ĉ+4*-HCM

&iQEӝKѭӟQJ GүQNKRDKӑF TS TUҫQ1JӑF+X\

&iQEӝFKҩPQKұQ[pW 3*6761JX\ӉQ7KDQK3KѭѫQJ

&iQEӝFKҩPQKұQ[pW TS Hoàng Minh Trí

/XұQYăQWKҥFVƭÿѭӧFEҧRYӋWҥL7UѭӡQJĈҥLKӑF%iFK.KRDĈHQG Tp HCM ngày 4 tháng 9 QăP2020

3*676+XǤQK7KiL+RjQJ

II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG:

¾ Xây dӵng mô hình toán mô tҧ chuyӇQÿӝng cӫa AUV

¾ Xây dӵng bӝ ÿLӅu khiӇn cho AUV bҵng giҧi thuұt Backstepping Sliding Mode

¾ Xây dӵng giҧi thuұt ÿLӅXKѭӟng dùng Line of Sight cho AUV trong mһt phҷng ÿӭng, trong mһt phҷng ngang và trong không gian

¾ Xây dӵng mô hình chuyӇQÿӝng, giҧi thuұWÿLӅu khiӇQÿLӅXKѭӟng cho AUV trong P{LWUѭӡng có dòng chҧy WiFÿӝng

¾ ĈiQKJLá, nhұQ[pWYjKѭӟng phát triӇn

III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ : 19/08/2019

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 03/08/2020

LӠI CҦ0Ѫ1 Ĉҫu tiên tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn giҧQJYLrQKѭӟng dүn, thҫy TS Trҫn Ngӑc Huy QJѭӡi

ÿmOX{Q ÿӏQKKѭӟng và hӛ trӧ tôi trong suӕt quá trình thӵc hiӋn luұQYăQ;LQFҧPѫQWҩt cҧ thҫy cô trong bӝ P{QĈLӅu KhiӇn Tӵ Ĉӝng, các thҫ\F{WURQJNKRDĈLӋQĈLӋn tӱ WUѭӡng ÿҥi hӑF%iFK.KRD7S+&0ÿmJLҧng dҥy, cung cҩp nhiӅu kiӃn thӭc bә tFKÿӇ tôi có thӇ

áp dөng trong quá trình nghiên cӭu, thӵc hiӋn luұQYăQ 7{LFNJQJ[LQgӣi lӡLFiPѫQFKkQthành nhҩWÿӃn cha mҽ, bҥn bè nhӳQJQJѭӡLÿmOX{Qӣ bӋn cҥQKÿӝQJYLrQJL~Sÿӥ ÿӇ tôi

7Ï07Ҳ7/8Ұ19Ă1

LuұQYăQQj\Wұp trung nghiên cӭu các giҧi thuұWÿLӅu khiӇQYjÿLӅXKѭӟQJFKRSKѭѫQJtiên ngҫPGѭӟLQѭӟc (AUV) nhҵm tҥo tiӅn ÿӅ, nӅn tҧng cho áp dөng vào thӵc tӃ ÿӇ viӋc thiӃt kӃ, chӃ tҥo mӝW$89PDQJWKѭѫQJKLӋu ViӋt Nam Tӯ ÿyJLҧi quyӃt các vҩQÿӅ quan trҳc, khҧRViWP{LWUѭӡng, xây dӵng bҧQÿӗ ÿi\ELӇn, bҧo vӋ biӇQÿҧo ӣ Qѭӟc ta

Mөc tiêu chính cӫa luұQYăQEDRJӗm xây dӵQJP{KuQKWRiQÿӇ mô tҧ chuyӇQÿӝng cӫa AUV DӵDWUrQP{KuQKWRiQÿm[k\Gӵng, các giҧi thuұWQKѭ3,'%DFNVWHSSLQJVӁ ÿѭӧc

sӱ dөQJÿӇ thiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn әQÿӏnh góc roll, góc pitch, góc heading và vұn tӕc Xây dӵng các giҧi thuұWÿLӅXKѭӟng trong mһt phҷQJÿӭQJÿLӅu khiӇQÿӝ sâu), trong mһt phҷng ngang và trong không gian cho AUV dӵa trên nӅn tҧQJêWѭӣng cӫDSKѭѫQJSKiS/LQHRISight (LOS) Xây dӵng và khҧo sát các bӝ ÿLӅu khiӇQÿLӅXKѭӟng khi AUV hoҥWÿӝng WURQJP{LWUѭӡng có dòng chҧ\WiFÿӝng, nhiӉu sai sӕ mô hình Các kӃt quҧ sӁ ÿѭӧFÿiQKgiá qua mô phӓng trên phҫn mӅm Matlab/Simulink

$%675$&7

The thesis focuses on the control and navigation algorithms for the autonomous underwater vehicle (AUV) to create a premise and foundation for practical application to the design and manufacture of a Vietnamese-branded AUV From there, we can deal with the problems of environmental surveys and monitoring, building a seabed map, protecting the sea and islands in our country

The main objectives of the thesis include building mathematical models to describe the

$89¶V PRWLRQ %DVHG RQ WKH EXLOW-in mathematical model, algorithms such as PID, Backstepping will be used to design the controller of roll angle, pitch angle, heading angle, and speed Developing navigation algorithms in the vertical plane (depth control), horizontal plane, and space for AUV based on the concept of Line of Sight (LOS) method Constructing and surveying controllers, navigation when AUV is operating under the effect

of sea current, the model uncertainty The results will be evaluated through simulation using Matlab / Simulink software

LӠ,&$0Ĉ2$1

Tôi xin cam ÿoan ÿky là công trình nghiên cӭu cӫa bҧn thân, không sao chép sӕ liӋu hay kӃt quҧ tӯ các nghiên cӭu khác Các tài liӋu liên quan ÿѭӧc sӱ dөng trong luұQYăQÿӅu có trích dүn và nguӗn góc rõ ràng Các nӝi dung, kӃt quҧ trình bày trong luұn văn là kӃt quҧ trong quá trình nghiên cӭu tҥLWUѭӡQJÿҥi hӑc Bách Khoa TP.HCM Tôi xin hoàn toàn chӏu trách nhiӋPWUѭӟc bӝ môn, khoa và nhà WUѭӡng vӅ sӵ FDPÿRDQQj\

Tp H͛ Chí Minh, tháng QăP

Tác giҧ luұn văn

Phҥm NguyӉn Nhӵt Thanh

&KѭѫQJ MӢ ĈҪU 1

1.1 Ĉһt vҩQÿӅ 1

1.2 Tình hình nghiên cӭXWURQJYjQJRjLQѭӟc 4

1.2.1 7uQKKuQKQJRjLQѭӟc 4

1.2.2 7uQKKuQKWURQJQѭӟc 9

1.3 Lý do chӑQÿӅ tài 10

1.4 Mөc tiêu cӫDÿӅ tài 11

&KѭѫQJ &Ѫ6Ӣ LÝ THUYӂT 12

2.1 ĈӏQKQJKƭDFiFELӃn và hӋ tӑDÿӝ 12

2.1.1 Các hӋ quy chiӃu 12

2.1.2 ChuyӇQÿәi giӳa BODY và NED 15

2.2 3KѭѫQJWUuQKÿӝng lӵc hӑc cӫa AUV 16

2.3 Phân tích các thành phҫn ngoҥi lӵc và moment 16

2.3.1 Hydrostatic 16

2.3.2 Hydrodynamic damping 17

2.3.3 Added mass 18

2.3.4 Body lift and Fin lift 19

2.3.5 LӵFÿҭy và moment quay do thiӃt bӏ ÿҭy tҥo ra 22

2.3.6 Lӵc và moment tҥo ra bӣi bánh lái (Rudder) 22

2.4 3KѭѫQJWUuQKWәng hӧp mô tҧ chuyӇQÿӝng cӫa AUV 23

&KѭѫQJ THIӂT Kӂ BӜ Ĉ,ӄU KHIӆN CHO AUV 25

3.1 3KkQWtFKFiFÿһFWUѭQJFӫa AUV 25

3.1.1 Cҩu tҥo hӋ Ballast, công thӭF[iFÿӏnh tâm nәi và lӵc nәi 25

3.1.2 Cҩu tҥo hӋ ÿӕi trӑng và công thӭF[iFÿӏnh trӑng tâm 26

3.2 Mô phӓng vòng hӣ và khҧRViWÿһc tính cӫa AUV 27

3.3 Nghiên cӭu và xây dӵng các giҧi thuұWÿLӅu khiӇn cho AUV 29

3.3.1 ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn әQÿӏnh góc roll 30

3.3.2 ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn góc pitch 35

3.3.3 ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn góc heading 40

3.3.4 ThiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn vұn tӕc 52

&KѭѫQJ XÂY DӴNG GIҦI THUҰ7Ĉ,ӄ8+ѬӞNG CHO AUV 58

4.1 ĈLӅXKѭӟng trong mһt phҷQJÿӭQJĈLӅu khiӇQÿӝ sâu) 58

4.1.1 Glider Mode 58

4.1.2 AUV Mode 61

4.1.2.1 'QJ/26WKHRSKѭѫQJWKҷQJÿӭng 61

4.1.2.2 Sӱ dөng phân tách trӏ riêng 64

4.1.2.3 Sӱ dөng kӻ thuұt Backstepping 67

4.2 ĈLӅXKѭӟng trong mһt phҷng ngang 76

4.2.1 Glider Mode 76

4.2.2 AUV Mode 79

4.3 ĈLӅXKѭӟng trong không gian 3D 82

&KѭѫQJ Ĉ,ӄU KHIӆ19¬ĈIӄ8+ѬӞNG CHO AUV TRONG MÔI 75ѬӠNG CÓ DÒNG CHҦY 93

5.1 Mô hình cӫa AUV khi có dòng chҧy 93

5.1.1 ĈӏQKQJKƭDYӅ dòng chҧy 93

5.1.2 3KѭѫQJWUuQKP{Wҧ chuyӇQÿӝng cӫDWjXGѭӟLWiFÿӝng cӫa dòng chҧy hҵng không xoҳn 94

5.2 &iFSKѭѫQJSKiSWLӃp cұn vӟi viӋFÿLӅu khiӇn $89GѭӟLWiFÿӝng cӫa

dòng chҧy 95

5.2.1 Xây dӵng luұWѭӟFOѭӧng cho v c n 95

5.2.2 ѬӟFOѭӧng vұn tӕc tuyӋWÿӕi X 97

5.2.3 Mô phӓng so sánh kӃt quҧ cӫa bӝ ѭӟFOѭӧng 6-DOF so vӟi 5-DOF trong Moe [36] 98

5.3 ĈLӅu khiӇn $89GѭӟLWiFÿӝng cӫa dòng chҧy 99

5.4 ĈLӅXKѭӟQJ$89WURQJP{LWUѭӡng có dòng chҧ\WiFÿӝng 102

5.4.1 ĈLӅXKѭӟng trong mһt phҷQJÿӭng 102

5.4.1.1 Glider Mode 102

5.4.1.2 AUV Mode 105

5.4.2 ĈLӅXKѭӟng trong mһt phҷng ngang 110

5.4.2.1 Glider Mode 110

5.4.2.2 AUV Mode 112

5.4.3 ĈLӅXKѭӟng trong không gian 3D 114

&KѭѫQJ KӂT LUҰ19¬+ѬӞNG PHÁT TRIӆN 118

6.1 KӃt luұn 118

6.1.1 ѬXÿLӇm 118

6.1.2 1KѭӧFÿLӇm 118

6.2 +ѭӟng phát triӇn 119

TÀI LIӊU THAM KHҦO 120

DANH MӨC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BӔ 124

LÝ LӎCH TRÍCH NGANG 125

'$1+0Ө&+Î1+9Ӏ

+uQK M͡t s͙ thi͇t b͓ l̿QÿmYjÿDQJÿ˱ͫc nghiên cͱu trên th͇ giͣi 2

+uQK M͡t s͙ hình ̫nh trong công tác ḽy m̳XQ˱ͣc ͧ Vi͏t Nam 2

+uQK Thi͇t b͓ công ngh͏ 'VRLTXpWÿi\V{QJÿ˱ͫc s͵ dͭQJÿ͋ th͹c hi͏n chͭp, chi͇u kh̫o sát toàn b͡ khu v͹c c̯u Gh͉nh, thi͇t b͓ này có giá 2 t͑ ÿ͛ng và n̿ng 80kg ph̫i c̯QQJ˱ͥLÿ͋ v̵n hành và có kh̫ QăQJTXpWNKXY͹c bán kính 200m [7] 3

+uQK Các công vi͏c s͵a ch͵a, b̫o trì, tìm ki͇Pÿ˱ͫc th͹c hi͏n bͧLQJ˱ͥi nhái 4

+uQK Các phiên b̫Q5(086$89ÿ˱ͫc thi͇t k͇, ch͇ t̩o bͧi vi͏n WHOI, USA 5

+uQK M͡t s͙ lo̩i $89ÿ˱ͫc thi͇t k͇, ch͇ t̩o ͱng dͭng trong d̯u khí 6

+uQK Các m̳X$89ÿ˱ͫc s͵ dͭng trong d͹ án ARROW 6

+uQK M͡t s͙ k͇t qu̫ chͭp và quét Sonar t̩i Estonia và khu kh̫o c͝ Cala Minnola, Levanzo 6

+uQK K͇t qu̫ WKXÿ˱ͫc tͳ SK˱˯QJSKiSTXDQWU̷c khái quát tích hͫp cͯa EcoMapper AUV 7

+uQK REMUS 100 và cách b͙ trí các fin cho vi͏FÿL͉u khi͋n 8

+uQK SLOCUM glider 8

+uQK Các thành ph̯n c̭u t̩RF˯E̫n cͯa Hybrid AUV 9

+uQK Robot HVHQ02 10

+uQK Ĉ͓QKQJKƭDFiFEL͇n tr̩ng thái và h͏ t͕Dÿ͡ cho AUV 12

+uQK H͏ quy chi͇u ECEF {e} = (xe , y e , z e ) thì xoay vͣi m͡t tͽ góc Ze so vͣi h͏ quy chi͇u ECI {i} = (x i , y i , z i ) 13

+uQK Các thành ph̯n l͹c thͯ\ÿ͡ng có th͋ O˱ͫc b͗ GRWtQKÿ͙i xͱng cͯa AUV 18

+uQK Mô t̫ v͉ l͹c nâng thân khi di chuy͋n trong ch̭WO˱X 20

+uQK &˯F̭u bánh lái và ͙QJÿ̩RO˱XFͯa AUV 22

+uQK &˯F̭u h͏ ballast 25

+uQK &˯F̭u h͏ ÿ͙i tr͕ng 26 +uQK Mô hình simulink s͵ dͭQJÿ͋ mô ph͗ng chuy͋Qÿ͡ng cͯa AUV 27 +uQK ĈiSͱng góc pitch vͣLÿ͙i tr͕ng ͧ ÿ̯u AUV (trái) Yjÿ͙i tr͕ng ͧ giͷa

thân AUV (ph̫i) 28

+uQK ĈiSͱQJJyFSLWFKYjÿ͡ sâu cͯD$89NKLWKD\ÿ͝i v͓ WUtSLVWRQÿ͙i tr͕ng

29

+uQK ĈiSͱng góc roll và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PID khi thay

ÿ͝i các giá tr͓ l͹Fÿ̱y 30

+uQK ĈiSͱng góc roll và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi không

FyYjFy1'2W˱˯QJͱng vͣi l͹Fÿ̱y v̵n hành 34

+uQK ĈiSͱng góc roll và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi thay

ÿ͝i các giá tr͓ l͹Fÿ̱y 34

+uQK ĈiSͱng góc pitch và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PID khi các

giá tr͓ ÿ̿WOjG˱˯QJ 35

+uQK ĈiSͱng góc pitch và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PID khi các

giá tr͓ ÿ̿t là âm 35

+uQK ĈiSͱng góc pitch và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi

không có và có NDO vͣLJyFÿ̿t là 30 0 38

+uQK ĈiSͱng góc pitch và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi các

QKDXNKLJyFSLWFKÿm[iFO̵p ͧ -30 0 Yj$89ÿăQJO̿n 43

+uQK ĈiSͱng cͯa b͡ ÿL͉u khi͋QJyFKHDGLQJNKLJyFSLWFKÿDQJWURQJTXi

WUuQKTXiÿ͡ vͣi giá tr͓ ÿ̿t là 60 0 44

+uQK ĈiSͱng cͯa b͡ ÿL͉u khi͋QJyFKHDGLQJNKLJyFSLWFKÿm[iFl̵p vͣi

nhi͉u giá tr͓ ÿ̿t khác nhau 44

+uQK ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PD khi AUV có s͵ dͭng thi͇t b͓

ÿ̱y 45

+uQK.20: ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PD vͣi nhi͉u giá tr͓ ÿ̿t khác QKDXNKLJyFSLWFKÿm[iFO̵p ͧ 0 0 và AUV có s͵ dͭng thi͇t b͓ ÿ̱y 46

+uQK ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM NKL$89ÿDQJQ͝i 49 +uQK ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋Q%60NKL$89ÿDQJO̿n 50 +uQK ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM vͣi nhi͉u giá tr͓ ÿ̿t khác QKDXNKLJyFSLWFKÿm[iFO̵p ͧ -30 0 Yj$89ÿăQJO̿n 50

+uQK ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi AUV có s͵ dͭng thi͇t b͓ ÿ̱y 51

+uQK ĈiSͱng góc heading cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM vͣi nhi͉u giá tr͓ ÿ̿t khác QKDXNKLJyFSLWFKÿm[iFO̵p ͧ 0 0 và AUV có s͵ dͭng thi͇t b͓ ÿ̱y 51

+uQK ĈiSͱng v̵n t͙c và góc roll cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PID 53

+uQK ĈiSͱng v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PID vͣi các giá tr͓ ÿ̿t khác nhau 53

+uQK ĈiSͱng v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n PID khi có ÿL͉u khi͋n góc heading b̹ng b͡ ÿL͉u khi͋n PD 54

+uQK Ĉip ͱng v̵n t͙c và góc roll cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM 56

+uQK ĈiSͱng v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM vͣi các giá tr͓ ÿ̿t khác nhau 57

+uQK ĈiSͱng v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi có ÿL͉u khi͋n góc heading b̹ng b͡ ÿL͉u khi͋n PD 57

+uQK Các thͱc di chuy͋n cͯa SLOCUM Glider 58

+uQK Phân tích chi͇QO˱ͫFÿL͉u khi͋n cho Hybrid AUV ͧ Glider Mode 59

+uQK Ĉ͛ th͓ v͓ WUtWKHRSK˱˯QJ[ÿ͡ sâu z, v̵n t͙FXYjJyFSLWFKș 60

+uQK ĈiSͱng v͓ trí cͯa SLVWRQYjÿ͙i tr͕ng trong quá trình di chuy͋n 60

+uQK Ĉ͓QKQJKƭDFiFEL͇QYjYHFWRU/26NKLÿL͉u K˱ͣng ͧ AUV Mode 61

+uQK ĈiSͱQJÿ͡ sâu cͯDSK˱˯QJSKiSÿL͉XK˱ͣng b̹ng LOS 62

+uQK ĈiSͱng góc pitch, roll, v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u khi͋n trong quá trình di chuy͋n 63

+uQK ĈiSͱQJÿ͡ sâu cͯDSK˱˯QJSKiSSKkQWiFKWU͓ riêng 66 +uQK ĈiSͱng góc pitch, roll, v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u khi͋n trong quá trình di

chuy͋n 67

+uQK ĈiSͱQJÿ͡ sâu cͯa b͡ ÿL͉u khi͋QGQJSK˱˯QJSKiS/26YjGQJNͿ

thu̵t Backstepping khi giá tr͓ ÿ̿t là các h̹ng s͙ 72

+uQK ĈiSͱng cͯa các tr̩ng thái vͣi b͡ ÿL͉u khi͋QGQJSK˱˯QJSKiS/26

PjXÿ͗) và dùng kͿ thu̵t Backstepping (màu xanh) trong quá trình di chuy͋n 73

+uQK ĈiSͱQJÿ͡ sâu cͯa b͡ ÿL͉u khi͋QGQJSK˱˯QJSKiS/26YjGQJNͿ

thu̵t Backstepping khi giá tr͓ ÿ̿t là hàm sin 74

+uQK ĈiSͱng cͯa các tr̩ng thái vͣi b͡ ÿL͉u khi͋QGQJSK˱˯QJSKiS/26

PjXÿ͗) và dùng kͿ thu̵t Backstepping (màu xanh) trong quá trình di chuy͋n 74

+uQK ĈiSͱng cͯa b͡ ÿL͉u khi͋n Backstepping khi có và không có NDO vͣi

nhi͍XP{KuQKWiFÿ͡ng 75

+uQK ĈiSͱng cͯa các tr̩ng thái vͣi b͡ ÿL͉u khi͋n Backstepping khi không

Fy1'2PjXÿ͗) và có NDO (màu xanh) trong quá trình di chuy͋n 76

+uQK Gi̫i thu̵t LOS luôn tính ra góc heading mong mu͙n \d ÿ͋ OiLSK˱˯QJ ti͏n v͉ quͿ ÿ̩ROjÿ˱ͥng th̻ng n͙LFiFÿL͋m waypoint 77

+uQK QuͿ ÿ̩o trong m̿t ph̻ng ngang cͯa AUV khi dùng gi̫i thu̵t LOS, b͡

ÿL͉u khi͋n BSM heading và chi͇QO˱ͫFÿL͉u khi͋n ÿ͡ sâu cho Glider Mode 78

+uQK QuͿ ÿ̩o 3D cͯa AUV khi dùng gi̫i thu̵t LOS, b͡ ÿL͉u khi͋n BSM

heading và chi͇QO˱ͫFÿL͉u khi͋n ÿ͡ sâu cho Glider Mode 78

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 79 +uQK QuͿ ÿ̩o trong m̿t ph̻ng ngang cͯa AUV khi dùng gi̫i thu̵t LOS, b͡

ÿL͉u khi͋n BSM heading và b͡ ÿL͉u khi͋Qÿ͡ sâu Backstepping cho AUV Mode 80

+uQK QuͿ ÿ̩o 3D cͯa AUV khi dùng gi̫i thu̵t LOS, b͡ ÿL͉u khi͋n BSM

heading và b͡ ÿL͉u khi͋Qÿ͡ sâu Backstepping cho AUV Mode 80

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 81 +uQK QuͿ ÿ̩Rÿ̿t và quͿ ÿ̩o mô ph͗ng cͯa AUV vͣLJyFQKuQWURQJSK˱˯QJ

ngang 87

+uQK QuͿ ÿ̩Rÿ̿t và quͿ ÿ̩o mô ph͗ng cͯa AUV vͣi góc nhìn trong không

gian 3D 87

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 88

+uQh 4.26: Tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 88

+uQK QuͿ ÿ̩Rÿ̿t 3D và quͿ ÿ̩o mô ph͗ng cͯa AUV trong không gian 89

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 89

+uQK Tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 90

+uQK ĈiSͱng quͿ ÿ̩o cͯa AUV trong không gian vͣLFiFSK˱˯QJSKiSÿL͉u K˱ͣng khác nhau 91

+uQK Sai s͙ so vͣi quͿ ÿ̩o 2 2 2 e e e E t x y z cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n vͣLFiFSK˱˯QJSKiSÿL͉XK˱ͣng khác nhau 91

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n vͣLSK˱˯QJ pháp cͯD=KRXPjX[DQKOi GQJ3,'PjX[DQKG˱˯QJ YjGQJ%60PjXÿ͗) 92

+uQK Tín hi͏XÿL͉u khi͋n trong quá trình di chuy͋n cͯa AUV vͣLSK˱˯QJ pháp cͯD=KRXPjX[DQKOi GQJ3,'PjX[DQKG˱˯QJ YjGQJ%60PjXÿ͗) 92

+uQK Tín hi͏XÿL͉u khi͋n ÿ̯XYjRFKR$89WURQJTXiWUuQK˱ͣFO˱ͫng 98

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯD$89W˱˯QJͱng vͣi các giá tr͓ tín hi͏u ngõ vào 98

+uQK K͇t qu̫ ˱ͣFO˱ͫng cͯa b͡ ˱ͣFO˱ͫng 5-DOF trong Moe [36] và cͯa b͡ ˱ͣFO˱ͫng 6-'2)ÿmÿ͉ xṷt 99

+uQK K͇t qu̫ ÿL͉u khi͋n cͯa các b͡ ÿL͉u khi͋n PID và các b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi AUV di chuy͋QWURQJP{LWU˱ͥng có dòng ch̫y 101

+uQK Tín hi͏XÿL͉u khi͋n cͯa các b͡ ÿL͉u khi͋n PID và các b͡ ÿL͉u khi͋n BSM khi AUV di chuy͋QWURQJP{LWU˱ͥng có dòng ch̫y 102

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV khi dùng chi͇QO˱ͫFÿL͉u khi͋Qÿm[k\G͹ng .104

+uQK7: Giá tr͓ ˱ͣFO˱ͫng v̵n t͙c dòng ch̫\ÿiSͱng v̵n t͙c và tín hi͏XÿL͉u

khi͋n trong quá trình di chuy͋n cͯa AUV 104

+uQK ĈiSͱQJÿ͡ sâu vͣLSK˱˯QJSKiSÿL͉u khi͋Qÿ͡ sâu b̹ng LOS trong môi

WU˱ͥng có dòng ch̫\WiFÿ͡ng 106

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV khi có bù góc attack 106 +uQK ĈiSͱQJÿ͡ sâu và các tr̩ng thái cͯa AUV vͣi b͡ ÿL͉u khi͋n

%DFNVWHSSLQJNKLP{LWU˱ͥng có dòng ch̫\WiFÿ͡ng 109

+uQK 6RViQKÿiSͱng quͿ ÿ̩o cͯD$89GQJSK˱˯QJSKiS/26NKLEE̹ng

JyFVLGHVOLSEuQKWK˱ͥng và bù b̹ng góc generalized sideslip 111

+uQK QuͿ ÿ̩o di chuy͋n 3D cͯa AUV dùng chi͇QO˱ͫFÿL͉u khi͋Qÿ͡ sâu và

SK˱˯QJSKiS/26NKLEE̹ng góc generalized sideslip 111

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 112 +uQK ĈiSͱng quͿ ÿ̩o xét trong m̿t ph̻ng ngang cͯD$89GQJSK˱˯QJ

pháp LOS bù b̹ng góc generalized sideslip khi ho̩Wÿ͡ng ͧ AUV Mode 113

+uQK QuͿ ÿ̩o di chuy͋n 3D cͯa AUV dùng b͡ ÿL͉u khi͋n Backstepping cho

ÿ͡ VkXYjSK˱˯QJSKiS/26EE̹ng góc generalized sideslip 113

+uQK ĈiSͱng tr̩ng thái cͯa AUV trong quá trình di chuy͋n 114 +uQK QuͿ ÿ̩Rÿ̿t 3D và quͿ ÿ̩o mô ph͗ng cͯa AUV khi di chuy͋n trong môi

'$1+0Ө&%Ҧ1*

Bҧng 2.1: Danh sách các bi͇n trong h͏ 6 b̵c t͹ do 14

'$1+0Ө&7Ӯ9,ӂ77Ҳ7

ROV Remotely Operated Vehicle

AUV Autonomous Underwater Vehicle

ECI The Earth ± Centered Inertial

ECEF The Earth ± Centered Earth Fixed

&KѭѫQJ 0ӢĈҪ8

1.1 ĈһWYҩQÿӅ

Chinh phөFÿҥLGѭѫng, các vùng biӇn tӯ OkXÿmOjPӝt chӫ ÿӅ hҩp dүn, thu hút sӵ quan tâm cӫa rҩt nhiӅu tә chӭc, quӕc gia vì có tӟi 71% bӅ mһWWUiLÿҩWÿѭӧc bao phӫ bӣi QѭӟFFNJQJQKѭFyQKLӅu nguӗQQăQJOѭӧng và tài nguyên tìm ҭn WURQJÿҥLGѭѫQJFKѭDÿѭӧc khai thác ĈӇ thӵc hiӋQÿѭӧc mөFWLrXÿyêWѭӣng phát triӇQFiFSKѭѫQJtiӋn di chuyӇQGѭӟLQѭӟFÿmÿѭӧc nghiên cӭu và triӇn khai trên thӃ giӟi tӯ rҩt sӟm

%DQÿҫu, các thiӃt bӏ ÿӅXÿѭӧc chӃ tҥo dӵa trên nguyên tҳc FyQJѭӡLÿLӅu khiӇn ӣ bên trong (Manned Underwater Submersible) Tuy nhiên, các vҩQÿӅ vӅ an toàn FKRQJѭӡi ÿLӅu khiӇQFNJQJQKѭ\rXFҫu tӕLѭXKyDNKҧ QăQJYjWKӡi gian hoҥWÿӝQJÿmGүQÿӃn ê Wѭӣng nghiên cӭu, phát triӇn nhӳng thiӃt bӏ lһQ NK{QJ QJѭӡi lái bên trong (Unmanned Submersible) Các thiӃt bӏ Qj\ÿѭӧc chia làm 2 loҥLÿLӅu khiӇn bҵng dây 7HWKHUHG YjNK{QJGk\8QWHWKHUHG 7URQJÿy vӟi loҥLÿLӅu khiӇn bҵng dây thì ROV (Remotely Operated Vehicle) là phә biӃn nhҩt, hiӋn tҥLWKu529ÿmWKӵc sӵ phát huy vai trò thiӃt yӃu cӫa mình trong hҫu hӃt các nhiӋm vө dѭӟi Qѭӟc PjWUѭӟFÿk\ÿѭӧFÿҧm nhiӋm bӣLFRQQJѭӡi QJѭӡi nhái) và kӇ cҧ nhӳng nhiӋm vө PjFRQQJѭӡi không thӇ thӵc hiӋQÿѭӧFQKѭSKiWKLӋn xác cӫa tàu TitanicQJăQVӵ rò rӍ dҫu tӯ trong các ӕng nӭt [1] Tuy nhiên, nhӳng hҥn chӃ cӫD529QKѭSKҥm vi hoҥWÿӝng bӏ giӟi hҥn bӣi các yӃu tӕ vӅ nguӗQÿLӋn và truyӅn thông, chiӅu dài dây cáp, phө thuӝc sӭc khӓe cӫDQJѭӡi vұn hành, vҩQÿӅ DQWRjQNKLÿLӅu khiӇQ«ÿmWK~Fÿҭy sӵ phát triӇn cӫa các thiӃt bӏ lһn không dây ± ÿLӇn hình là AUV (Autonomous Underwater Vehicle) AUV là mӝt loҥLSKѭѫQJWLӋn tӵ hành, có WtQKFѫÿӝng cao và phҥm vi hoҥt ÿӝng rӝng tùy thuӝFWKHRGXQJOѭӧng pin mang theo, vì vұy AUV có thӇ dӉ dàng áp dөng cho nhiӅu ӭng dөQJNKiFQKDXQKѭÿRÿҥc và lҩy mүXP{LWUѭӡng [2], [3]; khҧo sát và lұp bҧQÿӗ khu vӵc [4]; giám sát [5], [6@«

+uQK1.1: M͡t s͙ thi͇t b͓ l̿QÿmYjÿDQJÿ˱ͫc nghiên cͱu trên th͇ giͣi

7UiLQJѭӧc vӟi quá trình tiên phong và phong trào phát triӇQFiFSKѭѫQJWLӋn trên YjGѭӟi mһWQѭӟc trên thӃ giӟi, ViӋt Nam tuy là mӝt trong nhӳng quӕc gia có mұWÿӝ mҥQJOѭӟi sông ngòi ÿDGҥng bұc nhҩt thӃ giӟiÿѭӡng bӡ biӇn dài KѫQNPWUҧi dài tӯ BҳFÿӃn Nam lҥi có sӵ ÿҫXWѭWKLӃu thӕn cho các thiӃt bӏ này ĈLӇn hình là mӝt

sӕ vҩQÿӅ khách quan hiӋn tҥi ӣ ViӋW1DPQKѭ

+ Quá trình khҧo sát, quan trҳFP{LWUѭӡQJQѭӟc hiӋn tҥi vүQFzQGRFRQQJѭӡi thӵc hiӋn là chính, quá trình tiӃn hành chұm chҥp, công nghӋ WK{Vѫ0ӝt sӕ QѫLÿѭӧc trang bӏ các thiӃt bӏ ngoҥi nhұSQKѭWUҥm lҩ\Qѭӟc tӵ ÿӝng lҥi có giá thjQKÿҫXWѭYjchi phí vұn hành rҩt lӟn, tuy nhiên khҧ QăQJOҩy mүu chӍ cӕ ÿӏnh tҥi vӏ WUtÿһt trҥm, NpPFѫÿӝng

+uQK1.2: M͡t s͙ hình ̫nh trong công tác ḽy m̳XQ˱ͣc ͧ Vi͏t Nam

+ HiӋn nay ViӋW1DPÿDQJWURQJJLDLÿRҥn phát triӇQTXiWUuQKÿ{WKӏ hóa, cҧi thiӋQJLDRWK{QJYjÿҭy mҥnh viӋc khai thác nguӗn tài nguyên tӯ biӇn mӝt cách hӧp Oê GR ÿy KjQJ ORҥW F{QJ WUuQK QKѭ Fҫu cҧQJ GjQ NKRDQ ÿѭӡng ӕng dүn dҫu, nhà GjQÿmYjÿDQJÿѭӧc xây dӵng rҩt nhiӅu Tuy nhiên các công tác khҧo soát, kiӇm tra vùng vӏ trí thi công lҥi còn áp dөQJFiFSKѭѫQJSKiSÿѫQJLҧn hoһc nhұp thiӃt bӏ ÿҳt tiӅn tӯ Qѭӟc ngoài

+uQK1.3: Thi͇t b͓ công ngh͏ 'VRLTXpWÿi\V{QJÿ˱ͫc s͵ dͭQJÿ͋ th͹c hi͏n chͭp,

chi͇u kh̫o sát toàn b͡ khu v͹c c̯u Gh͉nh, thi͇t b͓ này có giá 2 t͑ ÿ͛ng và n̿ng 80kg ph̫i c̯QQJ˱ͥLÿ͋ v̵n hành và có kh̫ QăQJTXpWNKXY͹c bán kính 200m [7]

+ Vì sӵ phát triӇn nhanh dүn tӟi mұWÿӝ giao thông trên biӇn ngày càng lӟn và phөc vө cho chính sách phát triӇn mҥQJGѭӟLGkQFѭWUrQFiFÿҧo, quҫQÿҧo nhҵm ÿiQKGҩu chӫ quyӅn lãnh thә cӫDQѭӟc ta dүQÿӃn công tác cӭu hӝ, cӭu nҥn, trөc vӟt

là rҩt cҫn thiӃW1KѭQJKLӋn tҥi các trang thiӃt bӏ còn rҩWWK{VѫTX\WUuQKWKӵc hiӋn hoàn toàn bӣLFRQQJѭӡLĈLӇQKuQKQKѭVӵ kiӋn máy bay tiêm kích Su-22 bӏ UѫLWUrQbiӇn Phú Quý (Bình Thuұn) khiӃn hai phi công mҩWWtFKWURQJÿyQKLӋm vө tìm kiӃm GRÿӝLQJNJQJѭӡLQKiLYjÿһFF{QJÿҧm nhiӋm, tuy nhiên do thӡi tiӃt xҩu mà phҧi tҥm QJѭQJYài ngày dүQÿӃn khҧ QăQJVӕng sót cӫa nҥn nhân là gҫQQKѭNK{QJFzQVDXngày tìm kiӃP NK{QJ WKjQK FNJQJ QKѭ F{QJ WiF WUөc vӟW [iF Pi\ ED\ ÿӇ tìm hiӇu nguyên nhân gһp rҩt nhiӅXNKyNKăQ>@4XDÿyFKRWKҩy sӵ hҥn chӃ cӫDFRQQJѭӡi vӟLÿLӅu kiӋn thӡi tiӃt và thӡi gian hoҥWÿӝQJOkXGjLGѭӟLQѭӟc

+ Các nhiӋm vө QKѭNLӇm tra, bҧRWUuFiFF{QJWUuQKGѭӟLÿi\ELӇQQKѭÿѭӡng ӕng dүn dҫu, chân giàn khoan ) hoһc các nhiӋm vө quân sӵ QKѭUjSKiWKXӹ lôi, làm sҥFKFiFYQJQѭӟc sau chiӃn tranh vүQFzQÿDSKҫn GRÿӝLQJNJQJѭӡi nhái thӵc hiӋn, ÿLӅu này là hӃt sӭc nguy hiӇm

+uQK1.4: Các công vi͏c s͵a ch͵a, b̫o trì, tìm ki͇Pÿ˱ͫc th͹c hi͏n bͧi QJ˱ͥi nhái

Tӯ nhӳng vҩQÿӅ ÿmQrXWUrQÿzLKӓi ta phҧi có giҧi pháp cҩp bách cho mӝt nhu cҫu rҩt lӟn vӅ viӋc tiӃQKjQKWKăPGzNKҧRViWYjFNJQJQKѭWKӵc hiӋn các công viӋc GѭӟLQѭӟc ± mӝWQѫLWuPҭn nhiӅXÿLӅu kiӋn khҳc nghiӋt (di chuyӇQNKyNKăQ, nhiӋt

ÿӝ thҩp, áp suҩt lӟQP{LWUѭӡng ô nhiӉm, ) Giҧi pháp tӕLѭXKLӋn tҥLÿѭӧFFiFQѭӟc phát triӇn trên thӃ giӟi lӵa chӑQOj$89YuWtQKÿDQKLӋm khi nó có khҧ QăQJWtFKKӧp vӟi nhiӅu cҧm biӃQNKiFQKDXÿӇ thӵc hiӋn tӯng nhiӋm vө ÿһFWUѭQJ1JRjLUD, do khҧ QăQJWӵ hành cao và tҫm hoҥWÿӝng rӝng nên AUV vүn còn nhiӅXWuPQăQJ ÿӇ phát triӇn cho các ӭng dөng khác nên vүn không ngӯng thu hút nhiӅu sӵ quan tâm cӫa các nhà nghiên cӭu trên thӃ giӟi mһc dù AUV ÿmÿѭӧc nghiên cӭu và phát triӇn

tӯ QăP4XDÿyWDWKҩ\ÿѭӧc viӋc nghiên cӭX$89ÿӇ giҧi quyӃt các vҩQÿӅ tӗn ÿӑng ӣ Qѭӟc ViӋt Nam là hӃt sӭc cҫn thiӃWÿһc biӋt là các bài toán vӅ ÿLӅu khiӇn cho SKѭѫQJWLӋn AUV, vì nó là mӝt hӋ thӕng 6 bâc tӵ do, có cách thӭc vұQKjQKÿһc biӋt

và di chuyӇQWURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc Vì lӁ ÿyYLӋc nghiên cӭXÿһc tính, thiӃt kӃ bӝ ÿLӅu khiӇn và ÿLӅXKѭӟng cho AUV sӁ là tiӅQÿӅ cho viӋc thӱ nghiӋm, nghiên cӭu chӃ tҥo mӝW$89ÿҫu tiên ӣ Qѭӟc ta

1.2 7uQKKuQKQJKLrQFӭXWURQJYjQJRjLQѭӟF

1.2.1 7uQKKuQKQJRjLQѭӟF

Quá trình phát tri͋n cͯa AUV:

Nguӗn gӕc nguyên thӫy cӫa AUV có lӁ OLrQTXDQÿӃn mӝt QJѭO{Ltӵ di chuyӇn

³)LVK´GR:KLWHKHDGWKLӃt kӃ, chӃ tҥo và thӱ nghiӋm lҫQÿҫXWLrQYjRQăP>9] TiӃSÿӃn là AUSS ÿѭӧc bҳWÿҫu nghiên cӭXYjRQăPÿӇ phөc vө cho viӋc khҧo

sát tàu USS Scorpion bӏ chìméWѭӣng vӅ viӋc sӱ dөng nhiӅXSKѭѫQJWLӋn ngҫm kӃt hӧp vӟi nhau ÿӇ cҧi tiӃn khҧ QăQJ WKӵc hiӋn nhiӋm vө ÿm ÿѭӧc phòng thí nghiӋm AUV cӫa ViӋn công nghӋ Massachusetts phát triӇQ$89WrQ2GLVVH\ÿѭӧc nghiên cӭXWURQJÿҫu nhӳQJQăP&K~QJFyWKӇ di chuyӇn vӟi vұn tӕc 1.5m/s ӣ ÿӝ sâu 6km trong 6 giӡ liӅn Bên cҥQKÿyhӋ thӕng REMUS cӫD:+2,ÿѭӧc phát triӇn vào cuӕi nhӳQJQăPÿӇ hӛ trӧ cho viӋc nghiên cӭu khoa hӑc ӣ ÿjLWKLrQYăQ/(2-15 thuӝF7XFNHUWRQ5(086ÿmKRjQWKjQKQKLӋm vө khoa hӑFÿҫu tiên cӫa mình vào QăP>] ĈӃn hiӋQQD\ÿmFyWUrQ0 hӋ thӕng REMUS vӟi 20 cҩu hình khác nhau, dӵa trên 3 loҥL Fѫ EҧQ SKkQ WKHR ÿӝ sâu hoҥW ÿӝQJ QKѭ KuQK .5 Rҩt nhiӅu nhiӋm vө ÿmÿѭӧFOrQSKѭѫQJiQYjWLӃn hành cùng vӟL5(086WURQJÿyQKLӋm vө dài nhҩt là 17 giӡÿmÿLÿѭӧc 60km vӟi vұn tӕc 1,75m/s và ÿӝ sâu tӕLÿDP

+uQK1.5: Các phiên b̫Q5(086$89ÿ˱ͫc thi͇t k͇, ch͇ t̩o bͧi vi͏n WHOI, USA

Các ͱng dͭng chính cͯa AUV bao g͛m:

+ Khҧo sát ÿi\ELӇn cho viӋc thӵc hiӋn lҳSÿһt, xây dӵng các công trình ngҫm, tiӃn hành lұp bҧQÿӗ chi tiӃt tҩt cҧ FiFÿһFÿLӇm có thӇ WiFÿӝQJÿӃn công trình xây dӵQJÿһc biӋt là nhӳng mӕLÿHGӑa gây ra bӣi tӵ nhiên hoһFFRQQJѭӡi ӣ ÿi\ELӇn Cө thӇ QKѭWrong công nghiӋp dҫu NKtQJѭӡi ta sӱ dөQJ$89ÿӇ khҧo sát vùng ÿi\ELӇn trѭӟc khi bҳWÿҫu xây dӵQJFѫVӣ hҥ tҫng ngҫm; hә trӧ cách ÿһWFiFÿѭӡng ӕng và hoàn thiӋn công trình vӟi giá thành thҩp nhҩt và ít WiFÿӝng nhҩWÿӃQP{LWUѭӡng

+uQK1.6: M͡t s͙ lo̩i $89ÿ˱ͫc thi͇t k͇, ch͇ t̩o ͱng dͭng trong d̯u khí

+ Phөc vө cho các mөFÿtFKNKҧo cә hӑFÿLӇn hình là dӵ án ARROW [11] ÿѭӧc khӣLÿӝQJQăP2015 cho thҩy tҫm nhìn vӅ $89ÿDQJÿѭӧc tұp trung phát triӇn vӟi mөc tiêu là tiӅn trҥm khҧo sát các bӅ mһWGѭӟLQѭӟc, tӯ ÿyÿѭDUDQKӳng thông tin EDQÿҫu và FiFSKkQWtFKÿiQKJLiWURQJJLӟi hҥQĈӏa Trung Hҧi và biӇn Baltic

+uQK1.7: Các m̳X$89ÿ˱ͫc s͵ dͭng trong d͹ án ARROW

+uQK1.8: M͡t s͙ k͇t qu̫ chͭp và quét Sonar t̩i Estonia và khu kh̫o c͝ Cala

Minnola, Levanzo

+ Dò TXpWÿi\V{QJQKҵm kiӇm tra tình hình biӃQÿәi hình thái cӫa lòng sông QKѭÿҥi hӑc Tasmania sӱ dөng AUV nupiri muka (hay Eye of the Sea) trên khu vӵc sông Tamar ӣ Launceston, Úc [12], hay thӵc hiӋn quan trҳc tích hӧSÿӇ WKXÿѭӧc dӳ liӋXFyÿӝ phân giҧLFDRFNJQJQKѭQKLӅu chӍ sӕ NKiFQKDXÿӝ sâu, nӗQJÿӝ oxi, tҧR« tҥR ÿLӅu kiӋn cho viӋF SKkQ WtFK ÿD FKLӅu, chính xác và nhanh chónJ KѫQ  QKѭEcoMapper AUV thӵc hiӋn quan trҳc tích hӧp tҥi hӗ Michigan, USA, hình 1.9

+uQK1.9: K͇t qu̫ WKXÿ˱ͫc tͳ SK˱˯QJSKiSTXDQWU̷c khái quát tích hͫp cͯa

EcoMapper AUV

Các lo̩i AUV ph͝ bi͇n YjFiFSK˱˯QJSKiSÿL͉u khi͋n:

&iFSKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇQÿmYjÿDQJÿѭӧc nghiên cӭu áp dөng trên các loҥi AUV hiӋn nay bao gӗm 3 dҥng chính:

+ AUV dùng thiӃt bӏ ÿҭ\YjILQÿӇ ÿLӅu khiӇn: Cө thӇ là các REMUS AUV, ÿһc tính cӫa dҥng này là sӱ dөng 4 fin ӣ SKtDVDXÿX{LQKѭKuQKErQGѭӟLÿӇ ÿLӅu Kѭӟng cho AUV Cһp Stern fin sӁ JL~S$89WKD\ÿәi góc pitch và di chuyӇn lên xuӕQJWKHRSKѭѫQJWKҷQJÿӭng (lһn hoһc nәi) Còn cһp Rudder fin còn lҥi sӁ ÿLӅu Kѭӟng trong mһt phҷQJSKѭѫQJQJDQJ FKR $89 Ĉk\OjORҥi AUV cә ÿLӇn, ÿѭӧc

nghiên cӭu rҩt nhiӅu và áp dөng nhiӅu giҧi thuұWÿLӅu khiӇn tӯ tuyӃQWtQKQKѭPID, LQR [13] hay phi tuyӃQQKѭ6OLGLQJPRGH>4@«

+uQK1.10: REMUS 100 và cách b͙ trí các fin cho vi͏FÿL͉u khi͋n

+ AUV không dùng thiӃt bӏ ÿҭy (Glider): Cө thӇ là SLOCUM Glider, loҥi này chӍ sӱ dөQJFѫFҩXÿӕi trӑng và hӋ EDOODVWWKѭӡng là cylinder hút nhҧ Qѭӟc) ÿӇ ÿLӅu khiӇn Do không dùng thiӃt bӏ ÿҭy nên buӝc nó phҧi lһn nәi liên tөFÿӇ có quán tính

di chuyӇn vӅ phía WUѭӟc tuy nhiên sӁ tiӃt kiӋPÿѭӧc rҩt nhiӅXQăQJ Oѭӧng nên có thӇ hoҥWÿӝng trong thӡi gian rҩt dài Ӣ dҥQJQj\QJѭӡLWDÿһc biӋt phân tích vӅ FѫFҩXÿӕi trӑng và ballast ÿӃn quá trình lһn nәi cӫa Glider thông qua sӵ tha\ÿәi góc pitch và lӵc nәi QKѭWURQJ>5], [16]

+uQK1.11: SLOCUM glider

+ Loҥi AUV cuӕi cùng là dҥng Glider có dùng thiӃt bӏ ÿҭy (còn gӑi là Hybrid

$89 GRÿyQyFyWKӇ hoҥWÿӝng ӣ 2 chӃ ÿӝ khác nhau nên viӋFÿLӅu khiӇn rҩt phӭc tҥSWX\QKLrQWtQKFѫÿӝQJYjÿDQKLӋm rҩt cao ThiӃt kӃ VѫEӝ cӫa loҥLQj\ÿѭӧc miêu

tҧ QKѭWURQJKuQK1.12 Sliding mass là khӕi nһng dùQJÿӇ dӏch chuyӇn dӑc theo thân

$89ÿӇ OjPFѫFҩXÿӕi trӑng, Ballast pump có thӇ hút nhҧ QѭӟFÿӇ WKD\ÿәi sӭc nәi

cӫa AUVFiFZLQJVWKѭӡng ÿѭӧc làm to và cӕ ÿӏnh ÿӇ giӳ cho AUV әQÿӏnh do thông WKѭӡng NK{QJFyFѫFҩXÿLӅu khiӇQJyFUROOĈk\OjPӝt loҥi AUV rҩt mӟi và do kӃt hӧp nhiӅXFѫFҩu nên có thӇ có nhiӅu cách thӭFÿLӅu khiӇn khác nhau [17]

+uQK1.12: Các thành ph̯n c̭u t̩RF˯E̫n cͯa Hybrid AUV

LuұQYăQ này sӁ tұp trung nghiên cӭu và mô phӓng ÿLӅu khiӇn cho loҥi Hybrid AUV này vì QyÿDQJOj[XKѭӟng phát triӇn cӫa dòng AUV thӃ hӋ mӟi trên thӃ giӟi FNJQJQKѭWtQKWKiFKWKӭc và mӟi mҿ cӫa nó

1.2.2 7uQKKuQKWURQJQѭӟF

Do quá trình hӝi nhұp và phát triӇn, công nghӋ URERWÿDQJQJj\FjQJSKә biӃn và phong trào nghiên cӭXWURQJQѭӟFÿDQJÿѭӧc áp dөng rӝng rãi trong tҩt cҧ FiFOƭQKvӵc cӫDÿӡi sӕQJQKѭJLiRGөc, giҧi trí, công nghiӋp và an ninh quӕc phòng Trong ÿyKѭӟng nghiên cӭu, chӃ tҥo robot lһQGѭӟLQѭӟc ӭng dөng trong quân sӵ FNJQJEҳt ÿҫXÿѭӧFQKjQѭӟFÿһc biӋt quan tâm Tiêu biӇXOjÿӅ WjLĈӝc lұp theo Nghӏ ÿӏQKWKѭhӧp tác quӕc tӃ ³1JKLrQFӭu thiӃt kӃ, chӃ tҥo thiӃt bӏ robot ngҫm phөc vө WKăPGzkhҧo sát các công trình trên biӇQ´GR+ӑc viӋn Hҧi quân chӫ trì 7X\QKLrQÿk\Ojdҥng ROV vүQGRQJѭӡLÿLӅu khiӇn tӯ trên tàu mҽ, có thӇ thӵc hiӋn mӝt sӕ chӭFQăQJÿѫQJLҧQQKѭFKX\ӇQÿӝng tiӃn, lùi, sang trái, phҧi Do vүQFzQOjFRQQJѭӡi hoҥt ÿӝQJÿLӅu khiӇn là chính nên robot này còn nhiӅu hҥn chӃ QKѭWKLӃu khҧ QăQJWӵ ÿӝng vұn hành, thӡi gian vұn hành phө thuӝc nhiӅXYjRÿLӅu kiӋQP{LWUѭӡng và sӭc khӓe cӫDQJѭӡi vұn hành trên tàu mҽ, tҫm hoҥWÿӝng hҥn chӃ« &KѭDWұp trung nghiên cӭu

mô phӓng và thӵc nghiӋm các giҧi thuұWÿLӅu khiӇQ ÿӇ cho robot có khҧ QăQJgiӳ KѭӟQJSKѭѫQJYӏ, giӳ ÿӝ sâu, di chuyӇn bám quӻ ÿҥo

+uQK1.13: Robot HVHQ02

7ѭѫQJWӵ mӝWÿӅ WjLNKiFOj³1JKLrQFӭu chӃ tҥo robot tìm kiӃm mөFWLrXGѭӟi Qѭӟc hӛ trӧ công tác cӭu nҥn, cӭu hӝ´GR7UXQJWi7K61JX\ӉQĈӭc Ánh thӵc hiӋn nhҵm phөc vө công tác tìm kiӃm mөFWLrXGѭӟLQѭӟFÿӇ cӭu hӝ, cӭu nҥn, trөc vӟt Hҥn chӃ cӫD ÿӅ WjL Qj\ Oj ÿk\ FNJQJ Oj 529 ÿѭӧF ÿLӅu khiӇn bҵQJ MR\VWLFN ÿӇ di chuyӇn qua quan sát bҵng camera gҳn trên thiӃt bӏ ChӍ mӟi áp dөQJÿѭӧc trên hӗ EѫLQѫLFyYQJQѭӟc nông và tҫPQKuQGѭӟLQѭӟc rõ

Qua quá trình tìm kiӃm, tham khҧo tôi thҩy tình hình nghiên cӭXWURQJQѭӟc phҫn lӟn tұp trung vào nghiên cӭu cho robot lһQÿLӅu khiӇn có dây ROV là chính Các kӃt quҧ, ӭng dөng cӫD529ÿmQJKLrQFӭu còn nhiӅu hҥn chӃ YjWѭѫQJÿӕLWK{VѫVRYӟi thӃ giӟi, chӍ dӯng lҥi ӣ mӭFÿLӅu khiӇn trӵc tiӃp bӣi FRQQJѭӡi chӭ FKѭDFyNKҧ QăQJ

tӵ ÿӝng hay tӵ hành VӅ các công trình nghiên cӭu AUV thì chӍ mӟi dӯng lҥi ӣ nhӳng nghiên cӭXFѫEҧQFKѭDFyNӃt quҧ, sҧn phҭm nào thӵc sӵ mang tính thӵc tӃ ÿmÿѭӧc công bӕ Vì vұy các công trình nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiSÿLӅu khiӇn AUV trong Qѭӟc ta là rҩt khan hiӃPJk\NKyNKăQFҧn trӣ nӃu mӝt tә chӭc hay mӝt nhóm nghiên cӭu triӇn khai tiӃn hành chӃ tҥo, thӱ nghiӋm mӝt AUV thұt sӵ

1.3 /êGRFKӑQÿӅWjL

NhҵPKѭӟng tӟi nhӳQJÿLӅu mӟi mҿ Yjÿҫy thách thӭFFNJQJQKѭKѭӟng tӟi WѭѫQJlai công nghӋ Qѭӟc ta có thӇ tiӋm cұn vӟi thӃ giӟi, có thӇ sҧn xuҩt nhӳng thiӃt bӏ lһn

NK{QJQJѭӡi lái nói chung và AUV nói riêng ÿӇ khҳc phөc các vҩQÿӅ tӗQÿӑng trong QѭӟcWK~Fÿҭy sӵ phát triӇQNKDLWKiFWjLQJX\rQQѭӟc, biӇn ӣ Qѭӟc ta ViӋc nghiên cӭu các giҧi thuұWÿLӅu khiӇn và ÿLӅXKѭӟng ÿӇ JL~SÿӕLWѭӧng có khҧ QăQJWӵ hành

áp dөng cho AUV sӁ là tiӅQÿӅ tҥRÿjphát triӇn cho nhӳng dӵ án khám phá và nghiên cӭu tài nguyên GѭӟLQѭӟc ӣ vùng biӇn ViӋt Nam Hay thұm chí hә trӧ cho công tác quӕFSKzQJDQQLQKNKLWuQKKuQKFăQJWKҷng trên biӇQĈ{QJÿDQJWăQJFDRVì vұy tôi quyӃWÿӏnh thӵc hiӋQÿӅ WjL³Mô phӓQJÿLӅu khiӇn robot lһn sӱ dөng line of sight

và backstepping´ ÿӇ nghiên cӭu, xây dӵng các thuұt toán ÿLӅu khiӇn ÿLӅX Kѭӟng nhҵm tҥo tiӅQÿӅ, hӛ trӧ cho viӋc thӵc hiӋn, áp dөng trên mӝt mô hình AUV thӵc tӃ

1.4 0өFWLrX FӫDÿӅWjL

ĈӅ WjLKѭӟng tӟi viӋc nghiên cӭu:

+ Xây dӵng mӝWP{KuQKÿӝng hӑc cho AUV nhҵm mô tҧ ÿ~QJFiFÿһFWtQKWѭѫQJtác vӟLP{LWUѭӡng trong quá trình hoҥWÿӝng, di chuyӇn cӫa AUV

+ Xây dӵng các thuұW WRiQ ÿLӅu khiӇQ FiF ê Wѭӣng, chiӃQ OѭӧF ÿLӅu khiӇn cho AUV phù hӧp vӟi mô hình thӵc tӃ và có khҧ năQJWKӵc thi cao dӵa trên mô hình toán ÿm[k\Gӵng

+ Xây dӵng các giҧi thuұt ÿLӅXKѭӟng có thӇ kӃt hӧp vӟi bӝ ÿLӅu khiӇn ÿmthiӃt kӃ giúp AUV có khҧ QăQJ Wӵ KjQK EiP ÿLӇP ZD\SRLQW WUDFNLQJ