Hỡnh 4 4 mụ tả sơ đồ khối hệ thống lỏi tàu tự động sử dụng PID nơ-ron (khối PID Neural Network) Trong đú, nhiễu do súng biển sẽ tỏc động lờn hệ thống được mụ tả trong khối Wind-wave effect; nhiễu do cỏc dũng chảy được mụ tả trong khối Ocean current effect và nhiễu do quỏ trỡnh đo đạc được cộng trực tiếp vào gúc mũi tàu Khối PID neural network là bộ điều khiển của hệ thống lỏi tàu
Hỡnh 4 4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển hướng tàu sử dụng BĐK PID nơ-ron
Trong quỏ trỡnh di chuyển, tàu sẽ luụn cú sai số về vị trớ và gúc Chớnh vỡ vậy mà tỏc giả đưa ra hai đồ thị về sai số bao gồm đồ thị mụ tả sai số bỏm quỹ
đạo - khoảng cỏch từ tàu đến đoạn thẳng quỹ đạo mong muốn theo thời gian như hỡnh 4 5 và đồ thị mụ tả sai số gúc mũi tàu - gúc hợp bởi đoạn thẳng quỹ đạo mong muốn và hướng mũi lỏi tàu hay núi cỏch khỏc sai số gúc mũi tàu là hiệu số giữa gúc và gúc α trờn hỡnh 4 6 (thuật toỏn dẫn đường LOS) theo thời gian như trong hỡnh 4 5 Hơn nữa, tỏc giả cũng đưa ra hai đồ thị mụ tả gúc bỏnh lỏi và gúc mũi tàu thu về từ cỏc cảm biến như trong hỡnh 4 6 và 4 7
Hỡnh 4 5 Quỹ đạo của tàu với BĐK PID nơ-ron
Hỡnh 4 5 mụ tả quỹ đạo di chuyển của tàu khi hệ thống lỏi tàu tự động sử dụng PID nơ-ron Ta thấy xuất hiện cỏc vũng trũn giới hạn (màu vàng) cú tõm đặt tại cỏc điểm chuyển hướng waypoint 2, waypoint 3, waypoint 4 với bỏn kớnh bằng ba lần chiều dài tàu Cỏc vũng trũn này dựng để xỏc định vị trớ tàu bắt đầu chuyển hướng để bỏm theo đoạn thẳng quỹ đạo mới Ngoài ra, từ hỡnh 4 5, ta thấy rằng khi đi qua điểm chuyển hướng waypoint 2 thỡ tàu khụng bị lệch ra khỏi quỹ đạo mong muốn tuy nhiờn tàu lại bị dao động xung quanh đoạn thẳng quỹ đạo tạo thành từ waypoint 2 và waypoint 3 Sai số bỏm quỹ đạo lớn nhất của tàu khi đi từ waypoint 2 đến waypoint 3 là 0,1557m tương ứng với điểm B trờn hỡnh 4 5 và hỡnh 4 6
Hơn nữa, ta nhận thấy rằng vỡ đỏp ứng của PID nơ-ron là khỏ tốt nờn khi đi qua điểm chuyển hướng waypoint 2, tàu nhanh chúng bỏm theo đoạn quỹ đạo mong muốn Ngoài ra khi đi qua điểm chuyển hướng waypoint 3 ta thấy rằng tàu khụng bị lệch ra khỏi quỹ đạo mong muốn tuy nhiờn do bỏn kớnh bẻ lỏi tàu quỏ lớn (R=3Lship= 4,5m) nờn khi vừa đi qua điểm chuyển hướng waypoint 3 thỡ tàu đó đi vào vũng trũn giới hạn kế tiếp với tõm tại điểm chuyển hướng waypoint 4 nờn tàu lại phải tiếp tục chuyển hướng để bỏm theo đoạn thẳng quỹ đạo mới tạo thành từ waypoint 3 và waypoint 4 Chớnh vỡ vậy mà trờn đoạn thẳng quỹ đạo này thỡ sai số bỏm quỹ đạo của tàu vẫn chưa thể tiến về 0
Hỡnh 4 6 thể hiện sai số bỏm quỹ đạo của con tàu theo thời gian Từ hỡnh 4 6 ta cú thể thấy rằng tại cỏc thời điểm t = 6,25s; 51,1s; 64,2s tương ứng với cỏc điểm A, C, D trờn hỡnh 4 5 và 4 6 thỡ sai số bỏm quỹ đạo của con tàu cú bước nhảy vọt tại thời điểm chuyển waypoint Bước nhảy về sai số bỏm quỹ đạo này được giải thớch tương tự như cỏc bước nhảy trong hỡnh 4 5 Mặt khỏc, cũng từ hỡnh 4 5, ta thấy rằng sau khi tàu đi qua điểm chuyển hướng waypoint 3 thỡ sai số bỏm quỹ đạo của tàu vẫn khụng thể tiến về 0, tuy nhiờn sai số bỏm quỹ đạo đạt được giỏ trị nhỏ nhất là 0,1767m tương ứng với điểm D trờn hỡnh 4 5 và hỡnh 4 6
Ngoài ra, từ hỡnh 4 5, ta thấy rằng sau khi tàu đi ra khỏi vũng trũn giới hạn cú tõm tại điểm chuyển hướng waypoint 2, sai số bỏm quỹ đạo trong vựng ổn định từ điểm E đến điểm C như trờn hỡnh 4 7 và hỡnh 4 8 cú sai số bỏm quỹ đạo của dao động quanh giỏ trị 0 với sai bỏm quỹ đạo lớn nhất trong vựng này là 0,1557m Thời gian xỏc lập của tàu tớnh từ thời điểm bắt đầu chuyển hướng từ điểm A để bỏm theo đoạn thẳng quỹ đạo tạo thành từ điểm chuyển hướng waypoint 2 và waypoint 3 là T = 11,97s (t100-t10=18,25-6,28=11,97s) Tương tự khi tàu đi ra khỏi vũng trũn giới hạn cú tõm tại điểm chuyển hướng
waypoint 4, ta thấy sai số bỏm quỹ đạo trong vựng ổn định từ điểm F đến điểm chuyển hướng waypoint 5 cũng bị dao động quanh giỏ trị 0 và giỏ trị sai số bỏm quỹ đạo lớn nhất trong vựng này là 0,1148m Thời gian xỏc lập của tàu tớnh từ thơi điểm bắt đầu chuyển hướng từ điểm C để bỏm theo đoạn thẳng quỹ đạo tạo thành từ điểm chuyển hướng waypoint 3 và waypoint 4 là
T=17,54s (t280-t190=82,79-64,25=17,54s)
Hỡnh 4 7 Sai số gúc mũi tàu của tàu với BĐK PID nơ-ron
Hỡnh 4 7 thể hiện sai số gúc mũi tàu theo thời gian Tại cỏc thời điểm t = 6,25s; 51,1s; 64,2s, sai số gúc mũi tàu cũng cú bước nhảy tương tự như hỡnh 4 8 Ngoài ra, ta cú thể thấy sau khi tàu đi ra khỏi vũng trũn giới hạn cú tõm
tại điểm chuyển hướng waypoint 2, sai số gúc mũi tàu trong vựng ổn định từ điểm E đến điểm C dao động quanh giỏ trị 0 , sai số gúc mũi tàu lớn nhất trong đoạn này là 10,51 Tương tự, khi tàu đi ra khỏi vũng trũn giới hạn cú tõm tại điểm chuyển hướng waypoint 4, sai số gúc mũi tàu trong vựng ổn định từ điểm F cho đến điểm chuyển hướng waypoint 5 cũng bị dao động quanh giỏ trị 0 , sai số gúc mũi tàu lớn nhất trong đoạn này là 10,82
Hỡnh 4 8 Gúc bỏnh lỏi với BĐK PID nơ-ron
Hỡnh 4 8 thể hiện đỏp ứng gúc bỏnh lỏi của tàu khi hệ thống lỏi tàu tự động sử dụng BĐK PID nơ-ron Ta thấy rằng, mặc dự gúc bỏnh lỏi mong muốn – tớn điệu đầu ra của bộ điều khiển (desired rudder angle) (đường màu đỏ trờn hỡnh 4 8) cú những bước nhảy khỏ lớn tại cỏc thời điểm t=6,25s; 51,1s; 64,2s, nhưng đỏp ứng của gúc bỏnh lỏi thực tế vẫn là một đường cong trơn bởi vỡ bỏnh lỏi của tàu mụ hỡnh bị giới hạn về gúc và vận tốc gúc nờn đỏp ứng gúc bỏnh lỏi thực tế khụng thể cú những bước nhảy quỏ lớn
Hỡnh 4 9 Gúc mũi tàu với BĐK PID nơ-ron
Hỡnh 4 9 mụ tả gúc mũi tàu thu về từ cảm biến la bàn theo thời gian Ta thấy sau khi tàu đi qua điểm chuyển hướng waypoint 2, trong vựng ổn định từ điểm E đến điểm C, sai số gúc mũi tàu khụng tiến về 0 mà dao động quanh giỏ trị này Điều này cú thể được giải thớch là bởi vỡ trong quỏ trỡnh di chuyển tàu chịu ảnh hưởng của nhiễu từ mụi trường nờn làm gúc mũi tàu bị dao động Tương tự khi tàu đi qua điểm chuyển hướng waypoint 4, trong vựng ổn định từ điểm F đến điểm chuyển hướng waypoint 5, gúc mũi tàu cũng dao động quanh giỏ trị 0