Thiết Kế Bộ Điều Khiển Tự Động Cho Máy Lái Tàu Thủy

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ điện tử trình bày thiết kế bộ điều khiển số cho máy lái tự động, ứng dụng trong công nghiệp hiện đại.

• Tác giả: Nguyen Le Nhat Thang
• Người hướng dẫn: TS. Nguyen Phung Hung
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử
• Đề tài: Thiết Kế Bộ Điều Khiển Tự Động Cho Máy Lái Tàu Thủy
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY LÁI TỰ ĐỘNG TÀU THỦY
• 2.1. Giới thiệu chung về điều khiển tàu biển
• 2.2. Đánh giá tình hình nghiên cứu
• 2.2.1. Các nghiên cứu liên quan mật thiết
• 2.2.2. Vấn đề còn tồn tại cần giải quyết
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TOÁN VÀ ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ
• 3.1. Mô hình toán được sử dụng trong bài toán ước lượng
• 3.1.1. Mô hình toán SISO ARX
• 3.1.2. Mô hình toán SISO ARMAX
• 3.2. Ước lượng thông số
• 4. CHƯƠNG 4: MÁY LÁI TỰ ĐỘNG DÙNG THUẬT TOÁN PID VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU
• 4.1. Bộ điều khiển PID
• 4.1.1. Tổng quát
• 4.1.2. Hạn chế của khâu vi phân
• 4.1.3. Hiện tượng windup do khâu tích phân
• 4.1.4. Bộ điều khiển PID rời rạc
• 4.2. Ứng dụng giải thuật di truyền tối ưu hệ số bộ điều khiển PID cho máy lái tự động tàu thủy
• 4.3. Máy lái tự động dùng điều khiển tối ưu
• 5. CHƯƠNG 5: MÁY LÁI TỰ ĐỘNG THÍCH NGHI CHO TÀU THỦY
• 5.1. Máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID
• 5.1.1. Giải thuật điều khiển thích nghi gián tiếp PID
• 5.1.2. Ước lượng trực tuyến mô hình toán của con tàu
• 5.1.3. Phương trình đặc trưng mong muốn
• 5.1.4. Trình tự thực hiện bộ điều khiển tự chỉnh gián tiếp PID
• 5.2. Máy lái tự động thích nghi gián tiếp dùng điều khiển tối ưu
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH TÀU THỦY THU NHỎ THÍ NGHIỆM
• 6.1. Kết quả mô phỏng
• 6.1.1. Mô phỏng máy lái tự động PID
• 6.1.2. Mô phỏng máy lái tự động PID với hệ số được tối ưu bằng giải thuật di truyền
• 6.1.3. Mô phỏng máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID
• 6.1.4. Mô phỏng máy lái tự động thích nghi gián tiếp điều khiển tối ưu
• 6.2. Kết quả thực nghiệm
• 6.2.1. Mô hình tàu thủy thu nhỏ thực nghiệm
• 6.2.2. Thực nghiệm ước lượng mô hình thông số con tàu thực nghiệm bằng Matlab System Identification Toolbox
• 6.2.3. Kết quả thực nghiệm máy lái tự động PID
• 6.2.4. Ước lượng trực tuyến cho mô hình tàu thủy thực nghiệm thu nhỏ
• 6.2.5. Máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID
• 6.2.6. Máy lái tự động thích nghi gián tiếp điều khiển tối ưu
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 7.1. Kết luận
• 7.2. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Máy Lái Tàu Thủy Tự Động Giới Thiệu

Bài viết này khám phá lĩnh vực thiết kế bộ điều khiển tự động cho máy lái tàu thủy, một thành phần quan trọng trong ngành hàng hải hiện đại. Từ những con thuyền thô sơ sử dụng mái chèo và buồm, tàu thủy đã phát triển vượt bậc nhờ ứng dụng công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển tự động. Các hệ thống lái tự động không chỉ hỗ trợ điều khiển tàu một cách an toàn mà còn góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm thiểu chi phí vận hành và tối ưu hóa hành trình. Việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống này, đặc biệt là các hệ thống có khả năng thích nghi, đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành hàng hải. Theo luận văn, máy lái tự động tốt giúp “giảm các thao tác vận hành của thủy thủ, giảm nhiên liệu sử dụng và rút ngắn hành trình vận chuyển trên biển.”

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Hệ Thống Lái Tự Động Tàu Thủy

Từ mái chèo và cánh buồm đến vô lăng và các hệ thống phức tạp hơn, lịch sử phát triển của máy lái tàu thủy là một hành trình liên tục đổi mới. Sự ra đời của máy hơi nước và máy phát điện đã thúc đẩy sự phát triển của tàu thủy cỡ lớn, kéo theo nhu cầu về các hệ thống điều khiển tiên tiến hơn. Phát minh về la bàn điện tử tàu thủy và con quay hồi chuyển (gyroscope) đã mở đường cho sự ra đời của máy lái tự động đầu tiên, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong ngành hàng hải. Chiếc máy lái tự động đầu tiên “Metal Mike” ra đời năm 1911, theo luận văn. Việc ứng dụng hệ thống điều khiển PID (tỷ lệ tích phân vi phân) sau đó càng hoàn thiện khả năng tự động hóa của hệ thống lái tàu.

1.2. Vai Trò Quan Trọng Của Autopilot Tàu Thủy Hiện Đại

Trong thời đại công nghệ phát triển, Autopilot tàu thủy đóng vai trò không thể thiếu trong việc điều khiển và quản lý tàu biển. Các hệ thống này không chỉ giúp duy trì hướng đi ổn định mà còn có khả năng tích hợp với các hệ thống định vị, radar và các thiết bị cảm biến khác, tạo thành một hệ thống điều khiển toàn diện. Một hệ thống lái tự động tốt không chỉ đảm bảo an toàn hàng hải mà còn giúp giảm thiểu gánh nặng cho thủy thủ, cho phép họ tập trung vào các nhiệm vụ quan trọng khác. Theo luận văn, hệ thống lái tự động tàu thủy tốt sẽ giúp giảm chi phí nhiên liệu.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Bộ Điều Khiển Tàu Thủy Tự Động

Thiết kế một bộ điều khiển tự động cho tàu thủy không phải là một nhiệm vụ đơn giản. Môi trường biển khắc nghiệt với nhiều yếu tố tác động như sóng, gió, dòng chảy và sự thay đổi trọng tải của tàu đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng thích nghi cao. Một trong những thách thức lớn nhất là xây dựng một mô hình hóa tàu thủy chính xác, phản ánh đúng đặc tính động học của tàu trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Bên cạnh đó, việc lựa chọn và điều chỉnh các thông số của bộ điều khiển sao cho đáp ứng được các yêu cầu về độ ổn định, độ chính xác và khả năng chống nhiễu cũng là một vấn đề nan giải. Các thuật toán điều khiển tàu thủy cần phải được thiết kế sao cho có thể xử lý các tình huống bất ngờ và đảm bảo an toàn cho tàu và thủy thủ.

2.1. Ảnh Hưởng Của Môi Trường Biển Lên Hoạt Động Điều Khiển Tàu

Môi trường biển tác động mạnh mẽ đến hoạt động của tàu thủy. Sóng biển gây ra các dao động không mong muốn, gió biển tạo ra lực cản và làm thay đổi hướng đi, dòng chảy đẩy tàu đi lệch khỏi quỹ đạo, và sự thay đổi trọng tải của tàu ảnh hưởng đến quán tính và khả năng điều khiển. Tất cả những yếu tố này đòi hỏi bộ điều khiển phải có khả năng bù trừ và thích nghi liên tục để duy trì hướng đi ổn định. Theo luận văn, một trong những điểm yếu của bộ PID là “môi trường biển có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng chưa biết, thay đổi liên tục và chúng không có một ràng buộc rõ ràng nào.”

2.2. Vấn Đề Mô Hình Hóa Tàu Thủy Trong Thiết Kế Điều Khiển

Việc xây dựng một mô hình hóa tàu thủy chính xác là yếu tố then chốt để thiết kế một bộ điều khiển hiệu quả. Mô hình này phải phản ánh đúng đặc tính động học của tàu, bao gồm các thông số như quán tính, lực cản, hệ số ảnh hưởng của bánh lái và các yếu tố khác. Tuy nhiên, việc xác định các thông số này một cách chính xác là rất khó khăn do sự phức tạp của hệ thống và sự thay đổi liên tục của môi trường. Các phương pháp ước lượng trạng thái tàu thủy và nhận dạng hệ thống (system identification) thường được sử dụng để xây dựng mô hình, nhưng đòi hỏi phải có dữ liệu thực nghiệm chính xác và các thuật toán xử lý phức tạp. Nghiên cứu và phát triển các mô hình tàu thủy tiên tiến là vấn đề cấp thiết để thiết kế hệ thống điều khiển tàu.

2.3. Hạn chế của thuật toán PID kinh điển

Thuật toán PID cổ điển có ưu điểm dễ áp dụng và đơn giản. Tuy nhiên, các hệ số Kp, Kd và Ki phải được điều chỉnh thủ công cho phù hợp với từng điều kiện hoạt động. “Điểm bất lợi của bộ điều khiển PID là các hệ số Kp, Kd và Ki phải tự điều chỉnh bằng tay cho phù hợp với từng điều kiện hoạt động cụ thể, thật khó đạt chất lượng tốt khi mà môi trường biển có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng chưa biết, thay đổi liên tục và chúng không có một ràng buộc rõ ràng nào.

III. Phương Pháp Thiết Kế PID Cho Máy Lái Tàu Thủy Hướng Dẫn

Bộ điều khiển PID (tỷ lệ - tích phân - vi phân) là một trong những phương pháp điều khiển phổ biến nhất được sử dụng trong máy lái tàu thủy. Ưu điểm của bộ điều khiển PID là đơn giản, dễ hiểu và dễ triển khai. Để thiết kế một bộ điều khiển PID hiệu quả, cần xác định các thông số Kp, Ki và Kd sao cho đáp ứng được các yêu cầu về độ ổn định, độ chính xác và khả năng chống nhiễu. Các phương pháp phổ biến để xác định các thông số này bao gồm phương pháp Ziegler-Nichols và các phương pháp tối ưu hóa như giải thuật di truyền (Genetic Algorithm). Bên cạnh đó, cần lưu ý đến các vấn đề như hạn chế của khâu vi phân, hiện tượng windup do khâu tích phân và việc rời rạc hóa bộ điều khiển.

3.1. Xác Định Tham Số PID Bằng Phương Pháp Ziegler Nichols

Phương pháp Ziegler-Nichols là một phương pháp kinh điển để xác định các tham số của bộ điều khiển PID. Phương pháp này dựa trên việc xác định chu kỳ dao động tới hạn (Tu) và hệ số khuếch đại tới hạn (Ku) của hệ thống. Từ các thông số này, có thể tính toán các tham số Kp, Ki và Kd theo các công thức đã được xác định trước. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phương pháp Ziegler-Nichols chỉ là một phương pháp gần đúng và có thể cần phải điều chỉnh thêm các tham số để đạt được hiệu suất tốt nhất.

3.2. Tối Ưu Hóa Tham Số PID Bằng Giải Thuật Di Truyền

Giải thuật di truyền (Genetic Algorithm) là một phương pháp tối ưu hóa mạnh mẽ có thể được sử dụng để tìm kiếm các tham số tối ưu của bộ điều khiển PID. Giải thuật di truyền mô phỏng quá trình tiến hóa tự nhiên, trong đó các cá thể (bộ tham số PID) được đánh giá dựa trên một hàm mục tiêu (ví dụ: giảm thiểu sai số điều khiển) và các cá thể tốt hơn có khả năng sinh sản và tạo ra các thế hệ mới. Qua nhiều thế hệ, giải thuật di truyền có thể tìm ra các bộ tham số PID tối ưu, đáp ứng được các yêu cầu về hiệu suất và độ ổn định. Theo luận văn, thuật toán di truyền là một cách để tối ưu hóa hệ số bộ điều khiển PID cho máy tự động tàu thủy.

3.3. Khắc Phục Hạn Chế Của Khâu Vi Phân Và Tích Phân Trong PID

Bộ điều khiển PID có những hạn chế nhất định. Khâu vi phân có thể khuếch đại nhiễu, gây ra các dao động không mong muốn. Khâu tích phân có thể gây ra hiện tượng windup, làm cho hệ thống phản ứng chậm chạp khi có sự thay đổi đột ngột. Để khắc phục những hạn chế này, có thể sử dụng các kỹ thuật như lọc nhiễu, giới hạn đầu ra của khâu tích phân (anti-windup) và các phương pháp điều khiển nâng cao khác.

IV. Điều Khiển Thích Nghi Cho Máy Lái Tàu Thủy Giải Pháp Mới

Điều khiển thích nghi là một phương pháp điều khiển tiên tiến, có khả năng tự động điều chỉnh các tham số của bộ điều khiển để thích nghi với sự thay đổi của hệ thống và môi trường. Trong máy lái tàu thủy, điều khiển thích nghi có thể được sử dụng để bù trừ cho sự thay đổi trọng tải của tàu, sự tác động của sóng gió và các yếu tố khác. Các phương pháp điều khiển thích nghi phổ biến bao gồm điều khiển thích nghi trực tiếp, điều khiển thích nghi gián tiếp và điều khiển tự chỉnh (self-tuning control). Ưu điểm của điều khiển thích nghi là có thể đạt được hiệu suất điều khiển tốt trong các điều kiện hoạt động khác nhau, nhưng đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng về lý thuyết điều khiển và các thuật toán ước lượng hệ thống.

4.1. Điều Khiển Thích Nghi Gián Tiếp PID Cho Máy Lái Tàu

Trong điều khiển thích nghi gián tiếp, hệ thống trước tiên ước lượng các tham số của mô hình hệ thống, sau đó sử dụng các tham số này để thiết kế bộ điều khiển. Với máy lái tàu thủy, điều này có nghĩa là ước lượng các thông số động học của tàu (ví dụ: quán tính, lực cản) và sau đó sử dụng các thông số này để điều chỉnh các tham số của bộ điều khiển PID. Ưu điểm của phương pháp này là tương đối đơn giản và dễ hiểu, nhưng hiệu suất phụ thuộc vào độ chính xác của việc ước lượng các tham số.

4.2. Ước Lượng Trực Tuyến Mô Hình Toán Học Của Tàu Thủy

Để thực hiện điều khiển thích nghi gián tiếp, cần có một phương pháp để ước lượng các tham số của mô hình hệ thống một cách trực tuyến (online). Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp bình phương tối thiểu đệ quy (Recursive Least Squares - RLS) và các thuật toán lọc Kalman. Các thuật toán này sử dụng dữ liệu đo được từ hệ thống (ví dụ: góc lái, tốc độ quay) để cập nhật các ước lượng của các tham số theo thời gian thực. Đảm bảo tính ổn định và hội tụ của các thuật toán ước lượng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống điều khiển.

4.3. Điều Khiển Tối Ưu Thích Nghi Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Suất

Điều khiển tối ưu thích nghi kết hợp các ưu điểm của điều khiển tối ưu và điều khiển thích nghi. Phương pháp này sử dụng một hàm mục tiêu (ví dụ: giảm thiểu sai số điều khiển và tiêu thụ năng lượng) và một thuật toán tối ưu hóa để tìm kiếm bộ điều khiển tối ưu. Đồng thời, hệ thống cũng liên tục ước lượng các tham số của mô hình hệ thống và điều chỉnh bộ điều khiển để thích nghi với sự thay đổi của hệ thống và môi trường. Phương pháp này có thể đạt được hiệu suất điều khiển tốt nhất, nhưng đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng về lý thuyết điều khiển tối ưu và các thuật toán tối ưu hóa.

V. Ứng Dụng Và Kết Quả Nghiên Cứu Máy Lái Tàu Thủy Tự Động

Các nghiên cứu về thiết kế bộ điều khiển tự động cho máy lái tàu thủy đã mang lại nhiều kết quả ứng dụng quan trọng. Các hệ thống lái tự động hiện đại có khả năng điều khiển tàu một cách chính xác và ổn định trong các điều kiện hoạt động khác nhau, giúp giảm thiểu sai số điều khiển, tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao an toàn hàng hải. Các nghiên cứu cũng tập trung vào việc phát triển các thuật toán điều khiển thích nghi, có khả năng tự động điều chỉnh các tham số của bộ điều khiển để thích nghi với sự thay đổi của hệ thống và môi trường.

5.1. Mô Phỏng Máy Lái Tự Động PID và Điều Khiển Thích Nghi

Các thuật toán điều khiển PID và điều khiển thích nghi thường được kiểm chứng thông qua mô phỏng trên máy tính trước khi triển khai trên thực tế. Mô phỏng cho phép đánh giá hiệu suất của các thuật toán trong các điều kiện hoạt động khác nhau và tinh chỉnh các tham số để đạt được hiệu suất tốt nhất. Các phần mềm mô phỏng như MATLAB/Simulink thường được sử dụng để xây dựng các mô hình tàu thủy và mô phỏng các hệ thống điều khiển.

5.2. Thực Nghiệm Trên Mô Hình Tàu Thủy Thu Nhỏ Kiểm Chứng

Để kiểm chứng tính hiệu quả của các thuật toán điều khiển, thường tiến hành thực nghiệm trên các mô hình tàu thủy thu nhỏ. Mô hình tàu thủy thu nhỏ cho phép thực hiện các thử nghiệm trong điều kiện kiểm soát và thu thập dữ liệu thực nghiệm để đánh giá hiệu suất của hệ thống điều khiển. Các kết quả thực nghiệm giúp xác định các vấn đề tiềm ẩn và tinh chỉnh các thuật toán để đạt được hiệu suất tốt nhất trong điều kiện thực tế. Luận văn đã “trình bày việc thiết kế mô hình và thiết kế thực nghiệm cho máy tự động số cho mô hình tàu thủy thực nghiệm bao gồm mạch vi điều khiển, các Ø1ao tiếp và giao diện điều khiển người dùng, với độ tin cậy và thời gian thực cao, làm cơ sở cho kiểm chứng thực nghiệm các thuật toan điều khiển.”

5.3. Phân Tích Kết Quả Mô Phỏng Và Thực Nghiệm So Sánh

Việc phân tích và so sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm là rất quan trọng để đánh giá độ tin cậy của mô hình và hiệu suất của hệ thống điều khiển. Nếu có sự khác biệt đáng kể giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm, cần phải xem xét lại mô hình và các giả định để tìm ra nguyên nhân và điều chỉnh cho phù hợp. Việc so sánh kết quả cũng giúp xác định các hạn chế của hệ thống và đề xuất các hướng cải tiến.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Máy Lái Tàu Thủy Tự Động

Nghiên cứu và phát triển máy lái tàu thủy tự động là một lĩnh vực đầy tiềm năng, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn và bền vững của ngành hàng hải. Các hệ thống lái tự động hiện đại không chỉ giúp điều khiển tàu một cách chính xác và ổn định mà còn có khả năng thích nghi với sự thay đổi của hệ thống và môi trường. Trong tương lai, có thể kỳ vọng vào sự phát triển của các hệ thống lái tự động thông minh hơn, có khả năng tự học, tự ra quyết định và tích hợp với các hệ thống khác trên tàu, hướng tới mục tiêu tự động hóa hoàn toàn hoạt động của tàu biển.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Đã Đạt Được

Các nghiên cứu về thiết kế bộ điều khiển tự động cho máy lái tàu thủy đã đạt được nhiều kết quả quan trọng, bao gồm việc phát triển các thuật toán điều khiển PID và điều khiển thích nghi hiệu quả, xây dựng các mô hình tàu thủy chính xác và triển khai các hệ thống lái tự động trên thực tế. Các kết quả này đã góp phần nâng cao hiệu suất, an toàn và bền vững của ngành hàng hải.

6.2. Hướng Phát Triển Của Công Nghệ Autopilot Tàu Thủy

Trong tương lai, công nghệ Autopilot tàu thủy có thể sẽ phát triển theo các hướng sau: tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) để tạo ra các hệ thống lái tự động thông minh hơn, có khả năng tự học, tự ra quyết định và thích nghi với các tình huống bất ngờ; phát triển các hệ thống lái tự động dựa trên cảm biến và thông tin từ nhiều nguồn khác nhau (ví dụ: radar, AIS, camera) để tăng cường khả năng nhận biết môi trường và tránh va chạm; và tích hợp các hệ thống lái tự động với các hệ thống khác trên tàu (ví dụ: hệ thống quản lý năng lượng, hệ thống bảo trì) để tạo ra một hệ thống điều khiển toàn diện và tối ưu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp vận tải biển đóng vai trò then chốt trong phát triển kinh tế toàn cầu, với hàng triệu tấn hàng hóa được vận chuyển mỗi ngày qua đường biển. Trong bối cảnh đó, việc nâng cao hiệu quả và an toàn vận hành tàu thủy trở thành yêu cầu cấp thiết. Máy lái tự động cho tàu thủy là một trong những thiết bị quan trọng giúp giữ hướng di chuyển chính xác, giảm thiểu thao tác thủ công của thủy thủ, tiết kiệm nhiên liệu và rút ngắn thời gian hành trình. Tuy nhiên, đặc tính động của tàu thủy thay đổi liên tục do tải trọng, tốc độ và điều kiện môi trường biển, gây khó khăn cho việc duy trì hiệu suất điều khiển ổn định.

Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển số cho máy lái tự động tàu thủy thu nhỏ, ứng dụng thuật toán PID truyền thống và các thuật toán điều khiển thích nghi nhằm thích ứng với sự thay đổi đặc tính tàu trong quá trình vận hành. Phạm vi nghiên cứu thực hiện trong năm 2014 tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, với mô hình tàu thủy thu nhỏ thực nghiệm và mô phỏng trên phần mềm Matlab. Mục tiêu chính là phát triển bộ điều khiển có độ tin cậy cao, thời gian thực nhanh, đồng thời kiểm chứng hiệu quả qua mô phỏng và thực nghiệm.

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, góp phần nâng cao năng suất vận tải biển, giảm tiêu hao nhiên liệu và hạn chế sai sót do con người. Đồng thời, luận văn xây dựng nền tảng cho phát triển các hệ thống máy lái tự động thích nghi tại Việt Nam, thúc đẩy ứng dụng công nghệ điều khiển hiện đại trong ngành hàng hải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Mô hình toán học SISO ARX và ARMAX: Mô hình rời rạc mô tả mối quan hệ giữa tín hiệu vào (góc bánh lái) và tín hiệu ra (tốc độ thay đổi góc yaw hoặc hướng di chuyển). Mô hình ARX tập trung vào mối quan hệ tuyến tính giữa đầu vào và đầu ra, trong khi ARMAX bổ sung mô hình hóa nhiễu bằng thành phần Moving Average.

• Thuật toán ước lượng bình phương tối thiểu đệ quy (Recursive Least Squares - RLS): Phương pháp ước lượng trực tuyến các tham số mô hình ARX, giúp cập nhật liên tục đặc tính tàu trong quá trình vận hành.

• Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative): Cấu trúc điều khiển kinh điển với ba thành phần tỉ lệ, tích phân và vi phân, được rời rạc hóa để thực thi trên vi điều khiển. Thuật toán PID được tối ưu hóa thông qua phương pháp Ziegler-Nichols và giải thuật di truyền (Genetic Algorithm - GA).

• Điều khiển thích nghi gián tiếp: Kết hợp ước lượng trực tuyến mô hình tàu và thiết kế bộ điều khiển PID hoặc điều khiển tối ưu dựa trên mô hình cập nhật, nhằm thích ứng với sự thay đổi đặc tính tàu.

• Điều khiển tối ưu tuyến tính-quadratic (LQ): Thiết kế bộ điều khiển tối ưu dựa trên hàm mục tiêu cân bằng giữa sai số theo dõi và năng lượng điều khiển, giải phương trình Riccati đại số để tìm ma trận điều khiển.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ mô hình tàu thủy thu nhỏ thực nghiệm, bao gồm tín hiệu góc bánh lái (đầu vào) và tốc độ thay đổi hướng (đầu ra). Dữ liệu được xử lý và nhập vào Matlab System Identification Toolbox để nhận dạng mô hình toán học.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng mô phỏng Matlab để thiết kế và kiểm thử các thuật toán điều khiển PID, PID tối ưu bằng GA, điều khiển thích nghi gián tiếp PID và điều khiển thích nghi gián tiếp tối ưu. Các thuật toán được đánh giá qua các tiêu chí như thời gian xác lập, sai số ổn định, vọt quá và khả năng chống nhiễu.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu bắt đầu từ tháng 1/2014 với việc thu thập dữ liệu và nhận dạng mô hình, tiếp theo là thiết kế thuật toán điều khiển và mô phỏng trong các tháng tiếp theo. Tháng 5-6/2014 tiến hành chế tạo mô hình thực nghiệm và kiểm chứng thực tế.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình tàu thu nhỏ được sử dụng làm đối tượng nghiên cứu thực nghiệm, dữ liệu thu thập trong nhiều kịch bản điều động zigzag với góc đặt từ -20° đến +20°, đảm bảo tính đại diện cho đặc tính vận hành thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ước lượng mô hình toán học chính xác: Sử dụng Matlab System Identification Toolbox, mô hình ARX được ước lượng với độ phù hợp (Best Fit) đạt khoảng 90%, cho phép mô phỏng chính xác đặc tính động của mô hình tàu thu nhỏ.

2. Hiệu quả bộ điều khiển PID truyền thống: Bộ điều khiển PID với hệ số được xác định theo phương pháp Ziegler-Nichols có thời gian xác lập khoảng 16.6 giây với góc đặt 90°, sai số ổn định gần 0°, tuy nhiên có hiện tượng vọt quá lớn khi không sử dụng anti-windup.

3. Tối ưu hệ số PID bằng giải thuật di truyền: Thuật toán GA giúp giảm thời gian xác lập xuống còn 11.12 giây (góc đặt 90°) và 21 giây (góc đặt 180°), đồng thời giảm vọt quá và sai số ổn định về 0°, cải thiện rõ rệt so với PID truyền thống.

4. Bộ điều khiển thích nghi gián tiếp PID: Thuật toán ước lượng trực tuyến cập nhật hệ số PID liên tục, giúp duy trì ổn định hệ thống khi đặc tính tàu thay đổi trong quá trình vận hành. Mô phỏng cho thấy đáp ứng ổn định với thời gian xác lập khoảng 17 giây, không có vọt quá lớn.

5. Điều khiển thích nghi gián tiếp tối ưu: Kết hợp ước lượng trực tuyến và điều khiển tối ưu tuyến tính-quadratic, bộ điều khiển này đạt hiệu suất cao hơn, giảm sai số và năng lượng điều khiển, phù hợp với môi trường vận hành biến đổi phức tạp.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy việc áp dụng thuật toán ước lượng trực tuyến và điều khiển thích nghi giúp máy lái tự động duy trì hiệu suất ổn định trong điều kiện đặc tính tàu thay đổi liên tục. So với các nghiên cứu trước đây chỉ dừng lại ở mô phỏng offline hoặc bộ điều khiển PID cố định, luận văn đã mở rộng phạm vi ứng dụng với mô hình thực nghiệm và thuật toán thích nghi trực tuyến.

Việc sử dụng giải thuật di truyền để tối ưu hệ số PID cũng chứng minh hiệu quả trong việc cải thiện thời gian đáp ứng và giảm vọt quá, phù hợp với yêu cầu vận hành thực tế. Các biểu đồ mô phỏng đáp ứng góc bánh lái, sai số hướng và tín hiệu điều khiển minh họa rõ sự khác biệt giữa các phương pháp điều khiển, giúp trực quan hóa hiệu quả của từng thuật toán.

Những đóng góp này không chỉ nâng cao chất lượng máy lái tự động mà còn tạo tiền đề cho phát triển các hệ thống điều khiển thông minh hơn trong ngành hàng hải Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai bộ điều khiển thích nghi gián tiếp trên tàu thực tế: Khuyến nghị các đơn vị vận tải biển áp dụng bộ điều khiển thích nghi gián tiếp PID hoặc điều khiển tối ưu để nâng cao hiệu quả vận hành, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng độ an toàn. Thời gian thử nghiệm đề xuất trong 6-12 tháng.

2. Phát triển hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu trực tuyến: Đầu tư vào hệ thống cảm biến và phần mềm thu thập dữ liệu thời gian thực để hỗ trợ thuật toán ước lượng trực tuyến, đảm bảo cập nhật chính xác đặc tính tàu trong mọi điều kiện vận hành.

3. Nâng cao năng lực nghiên cứu và đào tạo về điều khiển thích nghi: Các trường đại học và viện nghiên cứu nên tăng cường đào tạo chuyên sâu về điều khiển thích nghi và tối ưu, đồng thời phối hợp với doanh nghiệp để chuyển giao công nghệ.

4. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng điều khiển thích nghi cho các loại tàu khác nhau: Nghiên cứu tiếp tục áp dụng và điều chỉnh thuật toán cho tàu lớn, tàu chở khách và tàu quân sự nhằm đa dạng hóa ứng dụng và nâng cao tính linh hoạt của hệ thống.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ điện tử, Điều khiển tự động: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về mô hình toán học, thuật toán ước lượng và điều khiển thích nghi, phù hợp cho nghiên cứu và phát triển đề tài liên quan.

2. Doanh nghiệp vận tải biển và đóng tàu: Các công ty vận tải và đóng tàu có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến hệ thống máy lái tự động, nâng cao hiệu quả vận hành và giảm chi phí.

3. Cơ quan quản lý và phát triển công nghệ hàng hải: Tài liệu giúp định hướng chính sách phát triển công nghệ điều khiển tự động trong ngành hàng hải, thúc đẩy đổi mới sáng tạo và nâng cao năng lực cạnh tranh.

4. Các kỹ sư và chuyên gia phát triển hệ thống điều khiển nhúng: Luận văn trình bày chi tiết về thiết kế mạch vi điều khiển, giao diện người dùng và thuật toán điều khiển số, hỗ trợ phát triển các sản phẩm điều khiển tự động trong thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy lái tự động thích nghi gián tiếp khác gì so với bộ điều khiển PID truyền thống?
   Máy lái thích nghi gián tiếp sử dụng thuật toán ước lượng trực tuyến để cập nhật liên tục các tham số điều khiển PID dựa trên đặc tính thực tế của tàu, giúp duy trì hiệu suất ổn định khi đặc tính tàu thay đổi. Trong khi đó, PID truyền thống có hệ số cố định, không thích ứng với biến đổi môi trường.

2. Giải thuật di truyền được áp dụng như thế nào trong tối ưu hệ số PID?
   Giải thuật di truyền mô phỏng quá trình tiến hóa tự nhiên để tìm bộ hệ số PID tối ưu, giảm sai số và thời gian xác lập. Quá trình gồm khởi tạo quần thể, chọn lọc, lai ghép, đột biến và đánh giá độ thích nghi dựa trên hàm mục tiêu sai số và năng lượng điều khiển.

3. Phương pháp ước lượng bình phương tối thiểu đệ quy có ưu điểm gì?
   Phương pháp này cho phép cập nhật tham số mô hình liên tục theo thời gian thực, giảm ảnh hưởng của dữ liệu cũ nhờ hệ số quên, giúp mô hình phản ánh chính xác đặc tính động thay đổi của tàu trong quá trình vận hành.

4. Làm thế nào để hạn chế hiện tượng windup trong bộ điều khiển PID?
   Hiện tượng windup xảy ra khi thành phần tích phân tích lũy quá mức do giới hạn cơ cấu chấp hành. Luận văn áp dụng kỹ thuật tracking anti-windup, giới hạn tín hiệu điều khiển và điều chỉnh lại thành phần tích phân để tránh hiện tượng này.

5. Kết quả thực nghiệm trên mô hình tàu thu nhỏ có thể áp dụng cho tàu thật không?
   Mô hình thu nhỏ giúp kiểm chứng lý thuyết và thuật toán trong điều kiện kiểm soát, tuy nhiên cần điều chỉnh tham số và kiểm tra thêm trên tàu thật do sự khác biệt về kích thước, trọng tải và môi trường vận hành. Luận văn đề xuất mở rộng nghiên cứu và thử nghiệm thực tế.

Kết luận

• Luận văn đã thiết kế thành công bộ điều khiển số cho máy lái tự động tàu thủy thu nhỏ, bao gồm bộ điều khiển PID truyền thống, PID tối ưu bằng giải thuật di truyền và các bộ điều khiển thích nghi gián tiếp.

• Phương pháp ước lượng mô hình toán học trực tuyến bằng thuật toán bình phương tối thiểu đệ quy giúp cập nhật chính xác đặc tính tàu trong quá trình vận hành.

• Kết quả mô phỏng và thực nghiệm chứng minh bộ điều khiển thích nghi gián tiếp và điều khiển tối ưu nâng cao hiệu quả điều khiển, giảm thời gian xác lập và sai số, đồng thời tăng khả năng chống nhiễu.

• Luận văn góp phần phát triển công nghệ máy lái tự động tại Việt Nam, tạo nền tảng cho ứng dụng thực tiễn trong ngành vận tải biển.

• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng trên tàu thật, phát triển hệ thống thu thập dữ liệu trực tuyến và đào tạo nguồn nhân lực chuyên sâu về điều khiển thích nghi. Các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp vận tải biển được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả vận hành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM NGUYEN LÊ NHẬT THẮNG THIET KE BO DIEU KHIỂN SỞ CHO MAY LAI TỰ ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Co điện tử Mã số: 605268 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA - ĐẠI HỌC QUOC GIA-HCM (Ghi rõ họ tên, học ham, học vi và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Hoc Bách Khoa, DHQG Tp.

Thanh phan hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 2 4 5 Xác nhận của chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng khoa quan ly chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYEN LE NHẬT THẮNG MSHV: 11394657 Ngày, thang, năm sinh: 29/09/1988 Noisinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số: 605268 I. TÊN DE TÀI: THIẾT KE BO DIEU KHIỂN SO CHO MAY LAI TỰ DONG Il.

NHIEM VU VA NOI DUNG: - Thiết kế máy lái động tàu thủy dùng thuật điều khiến PID. - Thiết kế máy lái tự động tàu thủy dùng thuật điều khiển thích nghi. - Mô phỏng thuật điều khiển trên máy tính. - Thiết kế thực nghiệm trên mô hình tàu thủy thực nghiệm thu nhỏ.

NGÀY GIAO NHIỆM VU: 20/01/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 20/06/2014 v. CÁN BỘ HƯỚNG DAN (Ghi rõ học ham, học vị, họ, tên): TS. NGUYÊN PHÙNG HƯNG Tp.năm 2014 CÁN BỘ HUONG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên và chữ ký) LOI CAM ON Tôi xin chân thành cảm on Thay hướng dẫn, TS.

Nguyễn Phùng Hung, đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong thời gian hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn quý Thây cô bộ môn Cơ điện tử đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báo cho tôi. Xin cảm ơn Cô Bảy, chủ hỗ cá Hải Long Vương đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực nghiệm luận văn này. Xin cảm ơn những bạn bè và đồng nghiệp luôn quan tâm và giúp đỡ tôi trong thời gian qua.

Xin cam on Gia đình đã luôn bên cạnh tôi. Trân trọng cảm ơn! Tp. HCM, ngày 14 tháng 6 năm 2014 Nguyễn Lê Nhật Thắng TOM TAT LUẬN VĂN Luận văn trình bảy việc thiết kế mô hình và thiết kế thực nghiệm cho máy lái tự động số cho mô hình tàu thủy thực nghiệm bao gồm mạch vi điều khiển, các Ø1ao tiếp và giao diện điều khiển người dùng, với độ tin cậy và thời gian thực cao, làm cơ sở cho kiểm chứng thực nghiệm các thuật toan điều khiển. Trình bày việc nhận dạng mô hình toán cho mô hình tàu thủy bằng phương pháp thực nghiệm offline với Matlab System Identification Toolbox.

Từ mô hình nhận dạng này, thuật toán PID được thiết kế cho máy lái tự động tàu thủy, các hệ số bộ điều khiển PID được tìm theo hai phương pháp, phương pháp Ziegler Nichols và phương pháp sử dụng giải thuật di truyén. Trinh bay thuật toán nhận dang mô hình toán con tàu trực tuyến, làm cơ sở cho việc thiết kế bộ điều khiển thích nghi cho máy lái tự động, máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID và máy lái tự động thích nghi gián tiếp dùng điều khiển tối ưu. Tat cả các thuật toán điều khiển được thiết kế kiểm chứng qua mô phỏng Matlab và thực nghiệm trên mô hình tàu thủy thu nhỏ thực nghiệm. ABSTRACT This thesis presents a design of real practical model of small scale ship including: microcontroller board, communication interface and graphical user interface, which has a high reliability and realtime in working.

Also presents a method to obtain a ship model based on offline system identification by using Matlab System Identification Toolbox. A classical PID controller has been designed based on this estimated model, PID parameters are found by using method of Ziegler Nichols and by using genetic algorithm. Also presents an algorithm for online system identification of ship and two indirect adaptive controls has been designed for ship autopilot, indirect adaptive PID and indirect adaptive optimal control. All algorithms have been verified by Matlab simulation and real experiment.

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Phùng Hưng. Các kết quả trình bay là trung thực, các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

HCM, ngày 14 tháng 6 năm 2014. Nguyễn Lê Nhật Thắng MỤC LỤC Trang LOI CẢM ƠN. L1 112121111 111 11 H11 11 111g rsa | TOM TAT LUẬN VĂN. L1 1 n1 111 111 H111 1111 111 na 5 MỤC LỤC.

St E111 1111121111011 Ẹ1 1101111111 11011 1 11 na 6 DANH MỤC HINH ANH. c5: 1 E11 EE1111211112111101111111111 1 tre 9 DANH MỤC BANG BIEU. ST TH HH1 ra 14 1.1 LY do chọn để tải.2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .3 Ý nghĩa khoa học và thực tiỄn.---:-ccscxcEEEEEE111 121111 cExcrrree 15 CHUONG 2. 5c TT HE 1 1101211 ae 16 2.1 Giới thiệu chung về điều khiến tàu bi6N oo.

Đánh giá tinh hình nghiên cứỨu.1 Các nghiên cứu liên quan mật thiẾt.2_ Vấn dé còn ton tại cần giải qUyẾT. UOC LUONG THONG SO oooooocccccccccccscscsscctsscetstsesteeeereeeeeens 19 3.1 Mô hình toán được sử dụng trong bài toán ước lượng.1 Mô hình toán SISO ARRX.2 Mô hình toán SISO ARMAX. St SE re 20 3.2 _ Ước lượng thông SỐ. Ước lượng thông số cho mô hình tàu thí nghiệm sử dung Matlab Identification System 'Iolbox.

MAY LAI TỰ DONG DUNG THUẬT TOÁN PID VA DIEU KHIỂN TÔI UU ooocccccccccccccccccccececsececcececsesessesessusvesusersvssteveese. 24 Al Bộ điều khiển PID .oooococccccccccccccccccceccccscecssccsssccetsecsececsscecstvaseeesteaveseeees 24 AVL TOng Quatt.2 Hạn chế của khâu vi phân Do.3 Hiện tượng windup do khâu tích phân Ï.4 Bộ điều khiển PID rời rạc.2 Ung dụng giải thuật di truyền tối ưu hệ số bộ điều khiển PID cho máy Tai tự động tàu thủỦy.-- St 121EEE11121E1EE12111111111111 11111111 11Errrkg 27 4.2 Ứng dụng giải thuật di truyền tối ưu hệ số bộ điều khiển PID cho máy lái tự động tàu thủỦy.011 1112222 111111 xxx xe 29 43 May lái tự động dùng điều khiển tối ưu. MÁY LÁI TỰ ĐỘNG THÍCH NGHI CHO TAU THỦY. - ST 1H 1 1111 11 1111211 ng tr r ng 32 5.2 __ Máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID.1 Giải thuật điều khiến thích gián tiếp PID.2 Ước lượng trực tuyến mô hình toán của con tàu.3 Phương trình đặc trưng mong muỒn.4 Trình tự thực hiện bộ điều khiển tự chỉnh gián tiếp PID.

Máy lái tự động thích nghi gián tiếp dùng điều khiển tối wu. KET QUÁ MO PHONG VÀ THỰC NGHIỆM TREN MO HÌNH TAU THUY THU NHỎ THÍ NGHIỆM .1 Kết quả mô phỏng.1 Mô phỏng máy lái tự động PII.2 Mô phỏng máy lái tự động PID với hệ số được tối ưu băng giải thuật di truyỂn .---: c c tt E TS E1EE21112121111111 E1 Htreg 44 6.3 Mô phỏng máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID .4 Mô phỏng máy lái tự động thích nghỉ gián tiếp điều khiển tối ưu.2 Kết quả thực nghiệm.-- + St EEE E1 EEEE111111111111 5101 11tr.1 Mô hình tàu thủy thu nhỏ thực nghiệm.2 Thực nghiệm ước lượng mô hình thông số con tàu thực nghiệm bang Matlab System Identification Toolbox.3 Kết quả thực nghiệm máy lái tự động PIID.4 Ước lượng trực tuyến cho mô hình tàu thủy thực nghiệm thu nhỏ.5 Máy lái tự động thích nghi gián tiếp PID.6 Máy lái tự động thích nghi gián tiếp điều khiển tối ưu. KET LUẬN VA KIÊN NGHLI. c2 HT HH HH ra 90 7.2 Hướng phát triển của dé tải.

9] TÀI LIEU THAM KHẢO. c3 3E E551 515321511515 EEEEEEEEEEEEEEEEttrrrrrrree 92 PHU LUC A. 5c 2111211112111 2211 11111 n1 n1 n1 1 rea 93 PHU 00 0:1 95 LÝ LICH TRÍCH NGANG. 98 DANH MỤC HINH ANH Hình 2.2-Mô hình tổng quan hệ thống máy lái tự động tàu thủy.1-Cau trúc bộ điều khiến thích nghi giántiếp.2-Giao diện Matlab System Identification Toolbox.1-Cau trúc bộ PID nối tiếp.2-PID với tracking antrwindup.3-Mô tả kết quả rời rac khâu I theo 3 phương pháp rời rac khác nhau.4- Sơ đồ khối thuật toán điều khiển tối ưu cho MLTD dùng điều khiển Hình 5.1- Sơ đồ khối bộ điều khiến thích nghi giántiếp.2: Sơ đồ khối bộ điều khiến thích nghi gián tiếp PID.3: Sơ đồ khối bộ điều khiến thích nghi gián tiếp dùng điều khiển tối ưu.1- Máy lái tự động dùng bộ điều khiển PID.2- Mô hình bánh lái.3- Sơ đồ Simulink xác định Ku vàTu.5- Dap ứng ng6 ra con tau theo các gia trị Tị khác nhau.6- Tín hiệu điều khiển của góc bánh lái với các giá trị Tt khác nhau .7- Mô phỏng đáp ung hệ thống với BDK PIDvới góc đặt 90°.8- Mô phỏng đáp ứng con tàu với điều PID có Anti-windup và PID không Hình 6.9- Kết quả mô phỏng MLTD PID khi có gió tác động -2 độ/giây .10- Sự thay đổi hàmthích nghi qua các thế hệ .11- May lái tự động GA PID với góc đặt 90”.12- Máy lái tự động GA PID với góc đặt 180°.13- So sánh máy lái tự động GA PID va PID với góc đặt 180”.14- Mô phỏng đáp ứng hệ thống với các cặp cực khác nhau .15- Chương trình Simulink bộ điều khiến thích nghỉ gián tiếp PID.16- Dap ứng của con tàu với bộ điều khiến thích nghi PID có P(0)=10I3,3 và Hình 6.17- Ba thông số b0,al và a2 được ước lượng theo thời gian.18- Ngõ ra điều khiển góc bánh lái và sai $6 error.19- Dap ứng của con tàu với BDK thích nghị PID có P(0)=100013,3 và Hình 6.20- Ba thông số b0,al và a2 được ước lượng theo thời gian.21- Ngõ ra điều khiển góc bánh lái và sai sỐ error.22- Đáp ứng của con tàu với BDK thích nghi PID có P(0)=1013,3 và Hình 6.23- Ba thông số b0,al và a2 được ước lượng theo thời gian.24- Ngõ ra điều khiển góc bánh lái và sai sỐ error.25- Đáp ứng của con tàu với bộ điều khiển thích nghi PID khi đặc tính con tàu thay đối trong quá trình di chuyển .26- Ba thông số b0,al và a2 được ước lượng theo thời gian.27- Ngõ ra điều khiển góc bánh lái và sai số error.28- Chương trình mô phỏng Simulink bộ điều khiển thích nghỉ gián tiếp điều khiển tối ưu.29- Đáp đứng con tàu theo góc đặt với BDK thích nghi dùng thuật toán tối Hình 6.30- Sai số và tín hiệu điều khiến bánh lái theo thời gian.31- Các thông số ước lượng theo thờigian.32- Dap đứng con tàu theo góc đặt với bộ điều khiển thích nghi dùng thuật Hình 6.33- Sai số và tín hiệu điều khiến bánh lái theo thời gian.34- Các thông số ước lượng theo thời gian.