SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NGHỆ AN
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi
Hiện nay, ở các nước tiến tiến đã chế tạo được nhiều hệ thống lái tự động tàu thủy, tuy nhiên chủ yếu mới sử dụng bộ điều khiển PID, đồng thời giá thành mua thiết bị vẫn còn cao và công nghệ chế tạo không công bố vì lý do bản quyền. Trong khi đó, tại Việt Nam chưa có con tàu nào đƣợc ứng dụng phương pháp điều khiển thích nghi. Chính vì vậy, mặc dù ở Việt Nam chưa có công nghệ chế tạo hệ thống lái tự động ứng dụng phương pháp điều khiển thích nghi, nhóm tác giả mạnh dạn, chủ động trong việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống lái tự động áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi cho tàu thủy với mong muốn vươn lên làm chủ về mặt công nghệ, phát triển công nghệ phục vụ ngành công nghiệp đóng tàu là một thành tố quan trọng và then chốt để phát triển bền vững kinh tế biển Việt Nam.
Xuất phát từ những lý do trên, Cơ quan chủ trì Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Trần Anh Dũng thực hiện “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi” với mục tiêu: Thiết kế và chế tạo thành công hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng với phương pháp điều khiển thích nghi, đảm bảo nâng cao chất lượng điều khiển tàu thủy, tối ưu hóa năng lượng trong quá trình khai thác.
Đề tài đã thực hiện nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi cho các tàu hàng có trọng tải 22.000 tấn trở xuống, nâng cao chất lượng điều khiển chuyển động tàu thủy theo hướng đi, tối ưu hóa năng lượng trong quá trình khai thác. Tàu thủy là đối tượng điều khiển có tính phi tuyến mạnh, có nhiều yếu tố bất định trong mô hình, đồng thời môi trường hoạt động chịu ảnh hưởng lớn của các nhiễu loạn ngẫu nhiên không xác định. Vì vậy, việc áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi vào hệ thống lái tự động dựa trên mô hình chuẩn thiết kê theo thuật toán tối ưu làm cho hệ thống điều khiển thích ứng với sự thay đổi của đối tượng và nhiễu loạn môi trường và đạt tới tính tối ưu về năng lượng của phần tử thực hiện là bánh lái tàu. Bên cạnh đó, việc dùng bộ quan sát Kalman trong điều khiển góp phần giảm chi phí và sự phức tạp của việc đo lường các biến trạng thái đối tượng, đồng thời là công cụ giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu loạn môi trường lên chất lượng điều khiển.
Hệ thống lái tự động được nhóm tác giả thiết kế, chế tạo theo công nghệ hệ thống lái số được áp dụng rộng rãi trên các tàu thủy hiện nay, trong đó bộ điều khiển được lập trình và cài đặt trong CPU gồm thiết bị PLC và máy tính, được liên kết với màn hình HMI, các phần tử ngoại vi và Panel báo động, đáp ứng đầy đủ các chế độ lái hiện hành. Công nghệ này làm cho sự tương tác giữa người vận hành và hệ thống trở nên thuận tiện và dễ dàng hơn, đồng thời việc áp dụng thuật toán thích nghi vào bộ điều khiển là điểm mới nâng cao chất lượng điều khiển so với các hệ thống lái số sử dụng thuật toán PID kinh điển hiện nay. Việc chế tạo thành công hệ thống lái số cho phép chủ động về phần mềm và công nghệ chế tạo phần cứng, tiến tới làm chủ công nghệ chế tạo hệ thống lái tự động và giảm giá thành sản phẩm cho công nghiệp đóng tàu trong nước./.
Xuất phát từ những lý do trên, Cơ quan chủ trì Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Trần Anh Dũng thực hiện “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi” với mục tiêu: Thiết kế và chế tạo thành công hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng với phương pháp điều khiển thích nghi, đảm bảo nâng cao chất lượng điều khiển tàu thủy, tối ưu hóa năng lượng trong quá trình khai thác.
Đề tài đã thực hiện nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công hệ thống lái tự động tàu thủy áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi cho các tàu hàng có trọng tải 22.000 tấn trở xuống, nâng cao chất lượng điều khiển chuyển động tàu thủy theo hướng đi, tối ưu hóa năng lượng trong quá trình khai thác. Tàu thủy là đối tượng điều khiển có tính phi tuyến mạnh, có nhiều yếu tố bất định trong mô hình, đồng thời môi trường hoạt động chịu ảnh hưởng lớn của các nhiễu loạn ngẫu nhiên không xác định. Vì vậy, việc áp dụng phương pháp điều khiển thích nghi vào hệ thống lái tự động dựa trên mô hình chuẩn thiết kê theo thuật toán tối ưu làm cho hệ thống điều khiển thích ứng với sự thay đổi của đối tượng và nhiễu loạn môi trường và đạt tới tính tối ưu về năng lượng của phần tử thực hiện là bánh lái tàu. Bên cạnh đó, việc dùng bộ quan sát Kalman trong điều khiển góp phần giảm chi phí và sự phức tạp của việc đo lường các biến trạng thái đối tượng, đồng thời là công cụ giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu loạn môi trường lên chất lượng điều khiển.
Hệ thống lái tự động được nhóm tác giả thiết kế, chế tạo theo công nghệ hệ thống lái số được áp dụng rộng rãi trên các tàu thủy hiện nay, trong đó bộ điều khiển được lập trình và cài đặt trong CPU gồm thiết bị PLC và máy tính, được liên kết với màn hình HMI, các phần tử ngoại vi và Panel báo động, đáp ứng đầy đủ các chế độ lái hiện hành. Công nghệ này làm cho sự tương tác giữa người vận hành và hệ thống trở nên thuận tiện và dễ dàng hơn, đồng thời việc áp dụng thuật toán thích nghi vào bộ điều khiển là điểm mới nâng cao chất lượng điều khiển so với các hệ thống lái số sử dụng thuật toán PID kinh điển hiện nay. Việc chế tạo thành công hệ thống lái số cho phép chủ động về phần mềm và công nghệ chế tạo phần cứng, tiến tới làm chủ công nghệ chế tạo hệ thống lái tự động và giảm giá thành sản phẩm cho công nghiệp đóng tàu trong nước./.
Xuân Anh (TH)
Nguồn: Sưu tầm
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
