Luận Văn Thạc Sĩ Về Kỹ Thuật Điều Khiển Robot Lặn Với Nơrôn Tích Phân Thích Nghi

• Tác giả: Ngô An Thuyên
• Người hướng dẫn: GS. Hồ Phạm Huy Ánh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự Động Hoá
• Đề tài: Điều Khiển Robot Lặn Bằng Nơrôn Tích Phân Thích Nghi
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Mô hình AUV
• 1.4. Điều khiển trượt tích phân với thời gian hội tụ hữu hạn (ITSM)
• 1.5. Xấp xỉ hàm dùng mạng nơ rôn với hàm cơ sở xuyên tâm (RBF NN)
• 1.6. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.6.1. Động học bám đội hình dẫn đầu – theo sau (Leader-follower)
• 1.6.2. Thiết kế bộ điều khiển đội hình
• 1.6.3. Thiết kế bộ điều khiển vòng ngoài
• 1.6.4. Thiết kế bộ điều khiển vòng trong
• 1.6.5. Phân tích tính ổn định
• 1.7. KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 1.7.1. Chất lượng điều khiển của bộ điều khiển trượt tích phân thích nghi
• 1.7.2. Trường hợp 1
• 1.7.3. Trường hợp 2
• 1.7.4. So sánh với các phương pháp khác
• 1.7.5. Chất lượng của bộ điều khiển đề xuất khi có tác động của dòng chảy
• 1.8. Những công việc đã hoàn thành
• 1.9. Những hạn chế còn tồn đọng
• 1.10. Hướng phát triển
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA TÁC GIẢ

I. Tổng quan về điều khiển robot lặn bằng nơrôn tích phân thích nghi

Robot lặn, hay còn gọi là AUV (Autonomous Underwater Vehicle), đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc khám phá đại dương. Việc điều khiển AUV một cách hiệu quả là một thách thức lớn, đặc biệt khi đối mặt với các yếu tố như động học chưa biết và nhiễu từ môi trường. Phương pháp điều khiển trượt nơrôn tích phân thích nghi đã được nghiên cứu và phát triển để giải quyết những vấn đề này. Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác trong việc điều khiển mà còn tăng cường khả năng thích nghi của robot với các điều kiện thay đổi.

1.1. Định nghĩa và vai trò của robot lặn trong nghiên cứu

Robot lặn đóng vai trò quan trọng trong việc khảo sát môi trường biển, thu thập dữ liệu và thực hiện các nhiệm vụ nguy hiểm mà con người không thể thực hiện. AUV có khả năng hoạt động độc lập, giúp giảm thiểu rủi ro cho con người trong các nhiệm vụ dưới nước.

1.2. Tại sao cần điều khiển robot lặn bằng nơrôn tích phân

Điều khiển robot lặn bằng nơrôn tích phân giúp giải quyết các vấn đề phức tạp liên quan đến động học chưa biết và nhiễu từ môi trường. Phương pháp này cho phép robot tự động điều chỉnh hành vi của mình để đạt được hiệu suất tối ưu trong các điều kiện khác nhau.

II. Thách thức trong điều khiển robot lặn dưới nước

Điều khiển robot lặn không chỉ đơn thuần là việc điều chỉnh hướng đi mà còn phải đối mặt với nhiều thách thức như động học chưa biết, nhiễu từ môi trường và sự thay đổi của các yếu tố bên ngoài. Những thách thức này đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải phát triển các phương pháp điều khiển hiệu quả và đáng tin cậy.

2.1. Động học chưa biết và ảnh hưởng đến điều khiển

Động học chưa biết là một trong những yếu tố chính gây khó khăn trong việc điều khiển robot lặn. Sự không chắc chắn này có thể dẫn đến sai số lớn trong quá trình điều khiển, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ chính xác của robot.

2.2. Nhiễu từ môi trường và cách xử lý

Nhiễu từ môi trường như dòng chảy, sóng và áp lực nước có thể làm giảm hiệu suất của robot lặn. Việc phát triển các thuật toán điều khiển có khả năng thích nghi với các yếu tố này là rất cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả của AUV.

III. Phương pháp điều khiển trượt nơrôn tích phân thích nghi

Phương pháp điều khiển trượt nơrôn tích phân thích nghi (ITSM) là một trong những giải pháp tiên tiến cho việc điều khiển robot lặn. Phương pháp này kết hợp giữa lý thuyết điều khiển trượt và mạng nơrôn để tạo ra một hệ thống điều khiển có khả năng tự thích nghi với các điều kiện thay đổi.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp ITSM

Phương pháp ITSM hoạt động dựa trên việc xác định mặt trượt và điều chỉnh các tham số điều khiển để đạt được sự hội tụ nhanh chóng về trạng thái mong muốn. Điều này giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất của robot lặn trong các điều kiện khác nhau.

3.2. Lợi ích của việc sử dụng mạng nơrôn trong điều khiển

Mạng nơrôn cung cấp khả năng học hỏi và thích nghi với các điều kiện mới, giúp robot lặn có thể tự động điều chỉnh hành vi của mình. Điều này làm tăng tính linh hoạt và hiệu quả trong việc thực hiện các nhiệm vụ dưới nước.

IV. Ứng dụng thực tiễn của robot lặn với phương pháp ITSM

Phương pháp điều khiển trượt nơrôn tích phân thích nghi đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ khảo sát môi trường biển đến giám sát đường ống và tìm kiếm cứu nạn. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả công việc mà còn giảm thiểu rủi ro cho con người.

4.1. Khảo sát môi trường biển và thu thập dữ liệu

Robot lặn được sử dụng để khảo sát môi trường biển, thu thập dữ liệu về chất lượng nước, sinh vật biển và các yếu tố khác. Phương pháp ITSM giúp cải thiện độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu này.

4.2. Giám sát đường ống và cơ sở hạ tầng dưới nước

AUV có thể được sử dụng để giám sát các đường ống và cơ sở hạ tầng dưới nước, giúp phát hiện sớm các vấn đề và giảm thiểu rủi ro. Phương pháp điều khiển hiệu quả giúp robot hoạt động ổn định trong môi trường phức tạp.

V. Kết luận và tương lai của điều khiển robot lặn

Điều khiển robot lặn bằng nơrôn tích phân thích nghi là một lĩnh vực nghiên cứu đầy tiềm năng. Với sự phát triển của công nghệ và các phương pháp điều khiển mới, khả năng ứng dụng của AUV trong các lĩnh vực khác nhau sẽ ngày càng mở rộng. Tương lai của robot lặn hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

5.1. Tiềm năng phát triển trong nghiên cứu

Nghiên cứu về điều khiển robot lặn sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều phương pháp mới được đề xuất để giải quyết các thách thức hiện tại. Sự kết hợp giữa công nghệ mới và lý thuyết điều khiển sẽ mở ra nhiều cơ hội mới.

5.2. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau

Robot lặn có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như quân sự, khảo sát môi trường và nghiên cứu khoa học. Việc phát triển các phương pháp điều khiển hiệu quả sẽ giúp nâng cao khả năng hoạt động của AUV trong các nhiệm vụ này.