Kết luận chương 2

Trong chương 2, tỏc giả đó tập trung nghiờn cứu xõy dựng bộ điều khiển PID dựa trờn mạng nơ-ron lan truyền ngược khụng cú và cú bộ nhận dạng nơ-ron Trong BĐK PID nơ-ron này, tỏc giả đó được thờm thuật toỏn

huấn luyện tăng cường để tăng tốc độ thớch nghi của hệ thống, điều chỉnh nhanh và chớnh xỏc cỏc tham số của BĐK PID

Nghiờn cứu và xõy dựng bộ nhận dạng mụ hỡnh nơ-ron theo phương phỏp tớn hiệu vào - ra được giới thiệu và ứng dụng Bộ nhận dạng này sử dụng mạng nơ-ron nhiều lớp truyền thẳng nhưng được tỏc giả huấn luyện mạng theo phương phỏp trực tuyến, tăng cường nờn tốc độ thớch nghi tốt, cú khả năng nhận dạng mụ hỡnh tàu phi tuyến biến đổi theo thời gian Với việc kết hợp mụ hỡnh nhận dạng nơ-ron này, phương phỏp điều khiển được tiến hành kiểu điều khiển dự đoỏn theo thời gian thực, nõng cao tớnh thớch nghi và chất lượng điều khiển

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ Mễ PHỎNG 3 1 Mụ hỡnh toỏn học cho mụ phỏng

3 1 1 Mụ hỡnh toỏn học tàu hàng Mariner

Nhằm kiểm chứng việc thiết kế hệ thống điều khiển cho tàu thủy, tỏc giả sử dụng mụ hỡnh toỏn học tàu hàng Mariner để mụ phỏng luật điều khiển trước khi cú thể làm thử nghiệm mụ hỡnh hoặc thử nghiệm toàn tỷ lệ trờn tàu thực [22, 23, 64] Khi làm mụ phỏng và để mụ tả mụ hỡnh toỏn học tàu hàng Mariner, ta sử dụng một số tham số chuyển động như sau:

u u0u p p0p 0

v v0v r r0r  0 (3 1) Trong cỏc tham số chuyển động (3 1),u là một số gia nhỏ của vận tốc trượt dọc định danh (hằng số) u0 cũn u mụ tả vận tốc trượt dọc toàn bộ Vận tốc toàn bộ của tàu được xỏc định theo cụng thức sau:

U u 2 v 2 u0 u  v 2 (3 2) Phũng thớ nghiệm thủy khớ động học ở Lyngby, Đan Mạch đó tiến hành thử nghiệm kỹ thuật chuyển động mặt phẳng (PMM - Planar Motion

Mechanism) và ước lượng chuyển động và lỏi toàn tỷ lệ cho tàu hàng lớp Mariner Cỏc kớch thước của tàu hàng lớp Mariner theo Fossen [23] là:

- Chiều dài toàn bộ (Length Overall, Loa ): 171,80 (m); - Chiều dài giữa hai đường vuụng gúc ( Lpp ): 160,93 (m); - Chiều rộng lớn nhất ( B ): 23,17 (m);

- Mớn nước thiết kế ( T ): 8,23 (m);

- Lượng gión nước thiết kế ( ): 18,541 (m3); - Vận tốc thiết kế ( u0 ): 15 hải lý/ giờ

Cỏc phương trỡnh chuyển động trượt ngang, trượt dọc và quay trở cho tàu Mariner này được biểu diễn như sau:

m ' X u'  0  0 0 m ' X v' ' 0u 'X ' ' ' (3 3)

' ' N ' được xỏc đinh như sau (theo Hệ Prime I với Lpp và U là cỏc biến tiờu chuẩn húa):

' ' 2 ' 3 ' 2 ' 2  X' '2 X u'u ' '2 X v'v ' ' X uv'u 'v ' ' ' ' ' 3 ' 2 ' ' ' ' ' ' ' 3 2 ' ' ' ' ' '

Cỏc hệ số khụng thứ nguyờn trong mụ hỡnh tàu Mariner này là: m' 798 105 , I z' 39 2105 , xG'0 023

(3 4)

(3 5)

(3 6)

(3 7)

3 1 2 Mụ hỡnh toỏn học súng, giú và dũng chảy

Mụ hỡnh do nhiễu mụi trường tỏc động như súng, giú và dũng chảy được dựng cho mụ phỏng, kiểm tra và đỏnh giỏ hệ thống điều khiển phản hồi Nhiễu mụi trường cú tớnh phi tuyến cao và được thờm vào trong cỏc phương trỡnh động học của tàu thủy để thực hiện mụ phỏng

Từ phương trỡnh động học tàu thủy (1 15) và theo nguyờn lý xếp chồng, cỏc vộc tơ nhiễu mụi trường do súng và giú w được định nghĩa như sau:



 m ' xG Nv

m ' x N rv 'Y '

I z r' N'r 'N

trong đú, cỏc lực và mụ men phi tuyếnX ,Y và

X ' X uu ' X uuu ' X uuuu ' X vvv ' X rrr ' X rvr 'v ' Y ' Yvv ' Yrr ' Yvvvv ' Yvvrv 'r ' Yvuv 'u ' Yrur 'u ' Y ' Y '3 Yuv ' ' Yuuu '2 ' Yvv ' '2 Yvvv '2 'Y 0' Y 0uu ' Y 0uuu '2 N ' Nvv ' N rr ' N vvvv ' N vvrv 'r ' N vuv 'u ' N rrur 'u '  N ' N '3 Nuv ' ' Nuuu '2 ' N vv ' '2  Nvvv '2 ' N 0' N 0uu ' N 0uuu '2

w wwind wwave

(3 8) trong đú, wwind 6 và wwave 6 là cỏc lực được tổng quỏt húa do súng và giú Cỏc mụ hỡnh dựng cho mụ phỏng cỏc lực này được trỡnh bày ở mục 3 1 2 1 và 3 1 2 2

Cỏc ảnh hưởng do dũng chảy thường được mụ phỏng được định nghĩa theo vộc tơ vận tốc tương đối:

vr v vc (3 9)

trong đú, vc 6 là vộc tơ vận tốc dũng chảy theo hệ tọa độ cố định trờn tàu Đối với dũng chảy biến thiờn chậm, vc 0 , phương trỡnh chuyển động tàu thủy trở thành:

M RBv CRB v v g M Av C Avr vr Dvr vr g0 w (3 10)

các số hạng vật thể rắn các số hạng thủy động học

Trong trường hợp tuyến tớnh, phương trỡnh này được rỳt gọn thành:

Mv Nvr G g0 w (3 11)

Cỏc mụ hỡnh dũng chảy dựng cho mụ phỏng liờn quan đến vộc tơ

vc được trỡnh bày ở mục 2 1 2 3

2 1 2 1 Mụ hỡnh giú

Ta ký hiệu V và tương ứng là tốc độ giú và hướng giú Để xỏc định

vận tốc cục bộ h (m) trờn bề mặt biển, theo Bretschneider (1969), ta cú:

17