Kết luận chương 1

Trong chương 1, tỏc giả đó tập trung một số vấn đề nghiờn cứu tổng quan đến luận ỏn, đạt được kết quả cơ bản như sau:

- Phõn tớch, đỏnh giỏ chi tiết tổng quan tỡnh hỡnh nghiờn cứu trờn thế giới và trong nước liờn quan đến luận ỏn mà nghiờn cứu sinh thực hiện Từ đú rỳt ra kết luận vấn đề nghiờn cứu của luận ỏn mang tớnh cấp thiết, đảm bảo ý

 x  xb g b g b, y y , z z   g  BG W BG W c c c    g0 M ballast

nghĩa khoa học và đúng gúp thực tiễn cho ngành khoa học hàng hải, khụng trựng lặp với cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu đó cụng bố

- Hệ thống húa cơ sở lý luận về mạng nơ-ron nhõn tạo, cấu trỳc mạng, cỏc phương phỏp ứng dụng mạng nơ-ron trong nhận dạng và điều khiển

- Nghiờn cứu, phõn tớch một số cụng trỡnh nghiờn cứu về BĐK PID dựa trờn mạng nơ-ron nhõn tạo cho điều khiển hướng đi tàu thủy

- Trỡnh bày tổng quan lý thuyết và phương trỡnh điều khiển tàu theo quỹ đạo trờn bề mặt trỏi đất, làm cơ sở cho bài toỏn ứng dụng BĐK hướng tàu vào điều khiển dẫn tàu theo một quỹ đạo cho trước Bản chất là bài toỏn điều khiển hướng mũi tàu bỏm theo một giỏ trị gọi là hướng đi phải theo, được tạo ra bởi một thuật toỏn dẫn đường cho tàu đi theo một quỹ đạo tạo bởi cỏc điểm chuyển hướng

CHƯƠNG 2 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID NƠ-RON THÍCH NGHI DỰA TRấN MẠNG NƠ-RON LAN TRUYỀN NGƯỢC CHO HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN HƯỚNG ĐI TÀU THỦY

2 1 Bộ điều khiển PID nơ-ron dựa trờn mạng lan truyền ngược khụng cú bộ nhận dạng cho hệ thống điều khiển hướng đi tàu thủy

2 1 1 Sơ đồ nguyờn lý Nhiễu, giú, Nhiễu, giú, z-m BPNN Kp Kd Ki dũng… Hướng đặt Ψr Thuật toỏn chỉnh hướng đặt Ψd + ek - PID k Tàu Ψ

Hỡnh 2 1 Sơ đồ nguyờn lý BĐK PID nơ-ron lan truyền ngược

Cấu trỳc của bộ điều khiển PID dựa trờn mạng nơ-ron lan truyền ngược (Hỡnh 2 1) gồm cú hai phần: 1) Bộ điều khiển PID thụng thường và 2) Mạng nơ-ron lan truyền ngược (BPNN) Bộ điều khiển PID được sử dụng để điều khiển hướng tàu Chất lượng điều khiển phụ thuộc vào việc thiết lập cỏc tham số K p , Ki và K d của bộ điều khiển PID mà nú được điều hưởng bởi mạng BPNN Mạng BPNN sử dụng thuật toỏn huấn luyện trực tuyến dựa trờn phương phỏp giảm gradient để cập nhật cỏc trọng số và bảo đảm cho mạng nơ-ron được thiết kế cú thể tớnh toỏn được cỏc tham số PID mong muốn Vỡ vậy, trong phương phỏp này, bằng việc kết hợp bộ điều khiển PID thụng thường và mạng BPNN thụng minh cho chất lượng điều khiển mong muốn và ổn định

2 1 2 Thuật toỏn điều khiển PID

Thuật toỏn điều khiển PID số được biểu diễn như sau:

 pid (k ) K pe k e k 1 Kie k

 K de k 2e k 1 e k 2 (2 1)

trong đú, pid là đầu ra (gúc bẻ lỏi) của BĐK PID; K p , Ki và K d tương ứng

là hệ số tỷ lệ, tớch phõn và vi phõn; e(k) là sai số của hệ thống được biểu diễn như sau:

e k k d k (2 2)

trong đú, là đầu ra thực tế của hệ thống, d là đầu ra mong muốn của hệ thống

2 1 3 Thuật toỏn điều khiển mạng nơ-ron lan truyền ngược

Nếu mạng nơ-ron cú đủ số lượng nơ-ron, nú cú thể xấp xỉ bất kỳ hàm liờn tục nào với chỉ một lớp ẩn [36], [54] Vỡ vậy, mạng nơ-ron chỉ cú một lớp ẩn được thiết kế

Mạng nơ-ron lan truyền ngược cú 3 lớp, cấu trỳc của BĐK được minh họa trờn hỡnh 2 2 Số lượng cỏc nơ-ron lớp vào, lớp ẩn và lớp ra tương ứng là M, Q, 3

Hỡnh 2 2 Cấu trỳc mạng nơ-ron lan truyền ngược

 

a) Tớnh toỏn truyền thẳng của BPNN

Đầu ra của mỗi nơ-ron trong lớp vào là:

O p X p  p 1, 2,3, , M (2 3)

trong đú, O p là đầu ra của nơ-ron thứ p trong lớp vào Đầu vào và đầu ra của lớp ẩn của mạng là:

M

O (2 4)

O j k f net j k  j 1,2,3, ,Q (2 5) trong đú, net j là đầu vào của nơ-ron thứ j trong lớp ẩn; jp là trọng số của lớp ẩn; f x là hàm kớch hoạt của nơ-ron lớp ẩn, nú là hàm sigma với đối

xứng dương và õm

f x tanh x e x e x  e  e x (2 6) Đầu vào và đầu ra của lớp ra là:

Q O (2 7) Oik gnetik  K Pk O1k  K Dk O3k i 1,2,3 (2 8) (2 9) trong đú,ij là trọng số của nơ-ron lớp ra; cỏc đầu ra của nơ-ron lớp ra là K P , K I và; g x là hàm kớch hoạt của nơ-ron lớp ra, nú là hàm sigma

khụng õm

1 x

2 (2 10)

Mạng nơ-ron BP điều hưởng cỏc tham số PID một cỏch tự động và làm giảm bớt thời gian thiết kế hệ thống điều khiển Tuy nhiờn, sai số mụ hỡnh

1 tanh x g x  ee x e x   K Ik O2k netik j1ij j net jk p1 jp p

toỏn học tàu thủy thường tồn tại và làm giảm độ chớnh xỏc điều khiển hệ thống Vỡ vậy, thuật toỏn huấn luyện online được ỏp dụng để điều chỉnh trọng số nơ-ron nhằm làm giảm sai số hệ thống e y trong thiết kế BĐK BPNN

b) Lan truyền ngược sai số và điều chỉnh trọng số

Hàm chỉ tiờu chất lượng cú dạng như sau:

Ek  rink youtk 2