I. Hệ thống điều khiển phi tuyến
Nghiên cứu tập trung vào hệ thống điều khiển phi tuyến cho cần trục container đặt trên phao nổi. Hệ thống này được thiết kế để đối phó với các yếu tố bất ổn như sóng biển và gió, đảm bảo tính bền vững trong quá trình vận hành. Các thuật toán điều khiển được phát triển dựa trên mô hình động lực học phức tạp, bao gồm điều khiển trượt bậc hai (SOSMC) và các biến thể tích hợp mạng nơ-ron (NN-SOSMC) và bộ quan sát (OB-SOSMC).
1.1. Điều khiển trượt bậc hai SOSMC
Thuật toán điều khiển trượt bậc hai (SOSMC) được áp dụng để đảm bảo tính ổn định của hệ thống dưới tác động của nhiễu ngoài. Phương pháp này giúp giảm thiểu dao động của container và duy trì độ chính xác trong quá trình vận chuyển. Kết quả mô phỏng cho thấy SOSMC hiệu quả trong việc kiểm soát góc lắc và vị trí container.
1.2. Tích hợp mạng nơ ron NN SOSMC
Thuật toán NN-SOSMC kết hợp mạng nơ-ron để tăng cường khả năng thích nghi của hệ thống. Phương pháp này không yêu cầu thông tin chính xác về mô hình động lực học, giúp hệ thống hoạt động ổn định ngay cả khi có sự thay đổi thông số. Kết quả thực nghiệm cho thấy NN-SOSMC vượt trội trong việc giảm thiểu dao động và nâng cao hiệu suất làm việc.
II. Cần trục container trên phao nổi
Cần trục container đặt trên phao nổi là đối tượng nghiên cứu chính của luận án. Hệ thống này được thiết kế để hoạt động trong môi trường biển khắc nghiệt, nơi các yếu tố như sóng và gió có thể gây ra dao động lớn. Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng mô hình động lực học và thiết kế hệ thống điều khiển để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong quá trình vận chuyển container.
2.1. Mô hình động lực học
Mô hình động lực học của cần trục container được xây dựng dựa trên phương trình vi phân phi tuyến. Mô hình này bao gồm các yếu tố như dao động của thân tàu, chuyển động của xe con và góc lắc của container. Phương pháp số được sử dụng để giải các phương trình vi phân, giúp dự đoán hành vi của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.
2.2. Thử nghiệm thực nghiệm
Các thuật toán điều khiển được thử nghiệm trên mô hình thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương đồng cao với kết quả mô phỏng, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các thuật toán điều khiển trong thực tế.
III. Điều khiển bền vững
Mục tiêu chính của nghiên cứu là thiết kế hệ thống điều khiển bền vững cho cần trục container đặt trên phao nổi. Hệ thống này phải đảm bảo hoạt động ổn định dưới tác động của các yếu tố bất lợi như sóng biển và gió. Các thuật toán điều khiển được phát triển nhằm giảm thiểu dao động, duy trì độ chính xác và nâng cao hiệu suất làm việc của cần trục.
3.1. Tính bền vững của hệ thống
Hệ thống điều khiển bền vững được đánh giá dựa trên khả năng chống chịu với nhiễu ngoài và sự thay đổi thông số. Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy hệ thống duy trì được tính ổn định và hiệu quả trong các điều kiện khắc nghiệt, đáp ứng yêu cầu của thực tế vận hành.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển cho cần trục container trong ngành vận tải biển. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để cải tiến thiết kế và vận hành cần trục, từ đó nâng cao hiệu quả và an toàn trong quá trình vận chuyển container.
