Điều khiển thích nghi trượt backstepping cho mô hình tàu thủy 3d dùng mạng nơ-ron :Hội nghị khoa học trẻ lần 4

Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH

Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-155-4

© 2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 139

YSC4F.212

ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRƯỢT BACKSTEPPING CHO MÔ HÌNH TÀU

THỦY 3D DÙNG MẠNG NƠ-RON

HOÀNG THỊ TÚ UYÊN

Bộ môn Tự Động hóa, Khoa Công nghệ Điện

Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

[email protected]

Tóm tắt. Bài báo đề xuất sử dụng thuật toán trượt Backstepping thích nghi trên cơ sở mạng nơ-ron nhân

tạo cho bài toán bám quỹ đạo của tàu thủy ba bậc tự do có thông số không xác định. Bộ điều khiển trượt

Backstepping thích nghi (ASMB) đảm bảo rằng tàu thủy bám quỹ mong muốn và loại bỏ nhiễu. Những

thông số và hàm chưa biết của mô hình tàu được xấp xỉ bằng mạng nơ-ron hướng tâm. Tính ổn định của hệ

kín ASMB được chứng minh bằng lý thuyết Lyapunov. Kết quả mô phỏng trên máy tính cho thấy đặc tính

bám quỹ đạo của thuật toán đề xuất tốt hơn so với bộ điều khiển thích nghi backstepping.

Từ khóa. Kỹ thuật backstepping, điều khiển trượt, mạng nơ-ron, tàu thủy ba bậc tự do.

ADAPTIVE SLIDING MODE BACKSTEPPING CONTROL FOR 3 DOF SURFACE

SHIP BASED ON NEURAL NETWORKS

Abstract. This paper proposes an adaptive sliding mode backstepping control algorithm for the tracking

problem of uncertain ship model based on neural networks. The adaptive sliding mode backstepping

controller (ASMB) ensures that the surface ship tracks desired trajectory and resists disturbance. The

unknown functions of ship-model are approximated by radial basis function networks. The stability analysis

of closed ASMB system will be given by the Lyapunov theorem. Simulation results on PC show that

trajectory tracking properties of the proposed algorithm are better than the adaptive backstepping controller.

Keywords. Backstepping technique, Sliding mode control, Neural networks, 3 DOF surface ship.

1. GIỚI THIỆU

Phương tiện hàng hải có vai trò to lớn trong các lĩnh vực vận tải, khảo sát, giám sát, nghiên cứu khôi phục

môi trường biển và nhiều ứng dụng trong quân sự. Việc điều khiển để tàu bám quỹ đạo khi trên biển sẽ

giảm được sức lao động, đồng thời việc bám quỹ đạo chính xác có ý nghĩa to lớn trong khảo sát môi trường

biển và trong quân sự. Để nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển lái tàu thủy thì việc nghiên cứu các

phương pháp điều khiển hiện đại ứng dụng cho các hệ thống lái của tàu đóng vai trò quan trọng. Trên thế

giới, việc nghiên cứu hệ thống lái tự động đã được tiến hành trong một thời gian dài. Hiệp hội quốc tế về

tự động hóa (IFAC) nhận định hệ thống điều khiển lái tàu là bài toán điều khiển điển hình khó giải quyết

[9]. Lý do chính là bởi điều khiển lái tàu thủy có nhiều thách thức xuất phát từ thực tế:

1) Môi trường làm việc của phương tiện hàng hải là động, phức tạp và không có cấu trúc, điều này dẫn đến

nhiễu loạn không dự báo được đối với hệ thống điều khiển, ví dụ như dòng chảy đại dương, sóng và gió.

2) Mô hình động lực học của tàu là mô hinh phi tuyến bất định nên việc thiết kế bộ điều khiển gặp không

ít khó khăn.

Do tầm quan trọng của phương tiện hàng hải mà bài toán điều khiển và nhận dạng các thành phần bất định

của phương tiện này nhận được nhiều quan tâm, chú ý. Nhiều bài báo đã sử dụng kĩ thuật thiết kế tựa mô

hình và nhiều giải pháp khác cho bài toán điều khiển chuyển động của phương tiện hàng hải [11][18]. Trong

đó, bộ điều khiển thích nghi tựa mô hình truyền thống được thiết kế để giải quyết bài toán điều khiển