I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài
Luận án tiến sĩ này tập trung vào việc điều khiển tối ưu toàn cục hệ thống định vị động tàu thủy DP sử dụng giải thuật di truyền GA. Giao thông vận tải biển đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, đặc biệt trong khai thác dầu khí. Tuy nhiên, điều kiện thời tiết và môi trường biển luôn biến đổi, gây ra nhiều rủi ro. Hệ thống định vị động DP giúp tàu thủy duy trì vị trí chính xác mà không cần neo, nhưng việc nâng cao chất lượng điều khiển vẫn là thách thức lớn. Luận án đề xuất sử dụng giải thuật di truyền GA để tối ưu hóa hệ thống, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong các điều kiện biến đổi.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận án là tối ưu hóa hệ thống định vị động tàu thủy DP bằng cách áp dụng giải thuật di truyền GA. Luận án nhằm giải quyết các vấn đề như sai số mô hình, nhiễu môi trường, và các yếu tố phi tuyến khác. Đồng thời, nghiên cứu hướng đến việc nâng cao khả năng tự thích nghi của hệ thống, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí vận hành.
1.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích các mô hình toán học của hệ thống định vị động DP, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như sóng, gió, và dòng chảy. Luận án cũng tập trung vào việc ứng dụng giải thuật di truyền GA để tối ưu hóa cấu trúc điều khiển, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong các điều kiện thực tế.
II. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật áp dụng
Luận án sử dụng các kỹ thuật điều khiển thông minh như giải thuật di truyền GA và kỹ thuật mờ để tối ưu hóa hệ thống định vị động DP. Các phương pháp này giúp hệ thống thích ứng tốt hơn với các sai số gây ra bởi nhiễu nội tại và ngoại vi. Luận án cũng đề xuất mô hình điều khiển thích nghi bền vững dựa trên giải thuật GA, đảm bảo tính ổn định tiệm cận theo tiêu chuẩn Lyapunov.
2.1. Giải thuật di truyền GA
Giải thuật di truyền GA được áp dụng để tối ưu hóa cấu trúc điều khiển của hệ thống định vị động DP. GA giúp tìm ra các tham số điều khiển tối ưu, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả trong các điều kiện biến đổi. Kết quả mô phỏng cho thấy GA mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao độ chính xác và ổn định của hệ thống.
2.2. Kỹ thuật mờ và mô hình thích nghi
Luận án đề xuất sử dụng kỹ thuật mờ đa tầng để tăng khả năng thích nghi của hệ thống. Số lượng hàm liên thuộc tăng lên theo số tầng mờ, giúp hệ thống mềm hóa và tối ưu hóa hiệu quả hơn. Kết hợp với giải thuật GA, mô hình điều khiển thích nghi bền vững được phát triển, đảm bảo tính ổn định trong các điều kiện thời tiết khác nhau.
III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tế
Luận án đã thực hiện các thử nghiệm mô phỏng và thực nghiệm để kiểm chứng hiệu quả của giải thuật di truyền GA và kỹ thuật mờ. Kết quả cho thấy hệ thống định vị động DP hoạt động ổn định và chính xác trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Tuy nhiên, việc xử lý đồng thời nhiều giải thuật như GA và PSO trên DSP F28379D gặp hạn chế về tốc độ xử lý. Các nghiên cứu thực nghiệm cần được triển khai trong các bể thử tiêu chuẩn để đạt kết quả chính xác hơn.
3.1. Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng trên Matlab cho thấy hệ thống định vị động DP đạt được tính ổn định bền vững trong hầu hết các trường hợp. Giải thuật GA giúp tối ưu hóa cấu trúc điều khiển, đảm bảo hệ thống thích ứng tốt với các sai số mô hình và nhiễu môi trường.
3.2. Thử nghiệm thực tế
Luận án đã xây dựng mô hình vật lý dựa trên tàu Happy Hunter, sử dụng hệ thống truyền động 3 chân vịt. Kết quả thử nghiệm ban đầu với kỹ thuật mờ đa tầng và giải thuật GA cho thấy sự khả thi của phương pháp. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để khắc phục hạn chế về tốc độ xử lý và nâng cao độ chính xác.
