Nghiên Cứu Ứng Dụng Bộ Điều Khiển PID Thích Nghi Dựa Trên Mạng Nơ Ron Nhân Tạo Cho Hệ Thống Điều Khiển Tàu Thủy

• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Bộ Điều Khiển PID Dựa Trên Mạng Nơ-Ron Nhân Tạo Thích Nghi Cho Hệ Thống Điều Khiển Tàu Thủy
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• Phần mở đầu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ MẠNG NƠ- RON NHÂN TẠO TRONG ĐIỀU KHIỂN
• 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu của luận án
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới liên quan đến luận án
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước liên quan đến luận án
• 1.4. Mạng nơ-ron nhân tạo trong điều khiển
• 1.4.1. Cấu trúc mạng nơ-ron nhân tạo
• 2. CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN PID NƠ-RON THÍCH NGHI DỰA TRÊN MẠNG NƠ-RON LAN TRUYỀN NGƯỢC CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HƯỚNG ĐI TÀU THỦY
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• Phần kết luận và kiến nghị
• Danh mục các công trình khoa học đã công bố liên quan đến luận án
• Tài liệu tham khảo
• Phần phụ lục
• Phụ lục 1. Mô hình toán học tàu thủy
• Phụ lục 2. Phụ lục 2
• Phụ lục 3. Phụ lục 3

I. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu về bộ điều khiển PID trong điều khiển tàu thủy là một vấn đề quan trọng. Các phương pháp điều khiển truyền thống như PID vẫn được ưa chuộng nhờ vào cấu trúc đơn giản và tính bền vững. Tuy nhiên, việc cải tiến chất lượng của bộ điều khiển PID trong các hệ thống điều khiển tàu thủy vẫn là một thách thức lớn. Đặc biệt, các tính năng động học của tàu thủy thường mang tính phi tuyến và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố nhiễu loạn bên ngoài. Điều này dẫn đến việc cần phải xây dựng các cấu trúc và tham số không xác định, yêu cầu kỹ thuật điều khiển tiên tiến. Các nhà nghiên cứu hiện nay đang tìm kiếm các giải pháp cải tiến, bao gồm việc kết hợp mạng nơ ron nhân tạo với bộ điều khiển PID để tạo ra bộ điều khiển PID thông minh. Bộ điều khiển này không yêu cầu mô hình toán học chính xác và có khả năng thích nghi tốt hơn với các điều kiện thực tế.

II. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là phát triển ứng dụng bộ điều khiển PID dựa trên mạng nơ ron nhân tạo thích nghi cho hệ thống điều khiển hướng đi của tàu thủy. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc cải tiến chất lượng của bộ điều khiển PID thông qua việc áp dụng các thuật toán điều khiển thích nghi. Đối tượng nghiên cứu là hệ thống máy lái tự động của tàu thủy, với phạm vi nghiên cứu bao gồm việc phát triển thuật toán và ứng dụng vào thiết kế máy lái tự động. Phương pháp nghiên cứu sẽ kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng và kiểm chứng tính khả thi của các thuật toán được đề xuất.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc xây dựng cơ sở lý thuyết kết hợp giữa bộ điều khiển PID và mạng nơ ron nhân tạo. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần hoàn thiện lý luận trong lĩnh vực điều khiển tự động, đồng thời đề xuất các thuật toán mới nhằm nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển hướng đi của tàu thủy. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu sẽ cung cấp tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo, đặc biệt là trong việc ứng dụng công nghệ điều khiển thông minh vào hệ thống dẫn đường tàu thủy, giúp cải thiện độ chính xác và khả năng thích nghi với các yếu tố môi trường.

IV. Những điểm đóng góp mới

Luận án đã phát triển lý thuyết và ứng dụng kỹ thuật bộ điều khiển PID kết hợp với mạng nơ ron nhân tạo trong điều khiển tàu thủy. Những điểm đóng góp mới bao gồm việc tận dụng khả năng điều khiển của bộ điều khiển PID để thiết kế sơ bộ, kết hợp với mạng nơ ron nhằm điều khiển hướng đi tàu thủy. Việc điều chỉnh các tham số PID bằng mạng nơ ron lan truyền ngược giúp tăng cường độ chính xác và khả năng thích nghi của hệ thống. Phương pháp huấn luyện mạng trực tuyến trong quá trình điều khiển là một điểm mới, chưa có tác giả nào thực nghiệm trước đó trong lĩnh vực này.