Thiết kế bộ điều khiển bền vững thích nghi cho ASV hụt dẫn động trong bài toán bám lỏng dựa trên kỹ thuật bổ sung sai số vị trí và lựa chọn điểm điều khiển mới
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.106.2025.18-27Từ khóa:
ASV hụt dẫn động; Sai số bám; Điểm điều khiển; Di chuyển bám quỹ đạo.Tóm tắt
Điều khiển ASV di chuyển bám quỹ đạo là một thách thức không nhỏ do môi trường ASV hoạt động có cấu trúc thiếu ổn định và thường xuyên chịu ảnh hưởng của nhiễu như gió, sóng biển, dòng hải lưu. Thêm vào đó, mô hình động lực của ASV có độ phi tuyến cao và chứa nhiều yếu tố bất định. Trong công trình này, tác giả xây dựng một bộ điều khiển thích nghi cho bài toán điều khiển ASV bám quỹ đạo trong điều kiện nhiễu bất định. Để giải quyết vấn đề hụt dẫn động, một sai số nhỏ được bổ sung vào sai số bám vị trí, đồng thời áp dụng kỹ thuật thay đổi điểm điều khiển. Các luật dẫn và luật điều khiển cho phần lực được thiết kế và chứng minh tính ổn định dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov. Ngoài chứng minh tính ổn định, các kết quả mô phỏng trên bộ công cụ Matlab-Simulink khẳng định tính đúng đắn của bộ điều khiển đề xuất. Các kết quả mô phỏng cũng so sánh với trường hợp không thay đổi điểm điều khiển và so sánh với bộ điều khiển bám chặt và bộ điều khiển bám lỏng khi sai số bổ sung chọn bằng 0.
Tài liệu tham khảo
[1]. TI Fossen, “An adaptive line-of-sight (ALOS) guidance law for path following of aircraft and marine craft”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol.31, Iss.6, (2023).
[2]. Børhaug E, Pavlov A, Pettersen KY, “Integral LOS control for path following of underactuated marine surface vessels in the presence of constant ocean currents”. In: 47th IEEE Conference on Decision and Control, 4984-4991, (2008).
[3]. Yamasaki T, Enomoto K, Takano H, Baba Y, Balakrishnan SN, “Advanced pure pursuit guidance via sliding mode approach for chase UAV”. AIAA Guid. Navig. Control Conf. Exhib, (2009).
[4]. Xu, H. T., and C. Guedes Soares. "Waypoint-following for a marine surface ship model based on vector field guidance law." Maritime Technology and Engineering 3: 409-418, (2016).
[5]. Kobatake, Kanako, Tadatsugi Okazaki, and Masakazu Arima. "Study on optimal tuning of pid autopilot for autonomous surface vehicle." Ifac-PapersOnLine 52.21: 335-340, (2019).
[6]. Elmokadem, Taha, Mohamed Zribi, and Kamal Youcef-Toumi. "Trajectory tracking sliding mode control of underactuated AUVs." Nonlinear Dynamics 84: 1079-1091, (2016).
[7]. Su Y., Wan L., Zhang D., and Huang F., “An improved adaptive integral line-of-sight guidance law for unmanned surface vehicles with uncertainties”, Appl. Ocean Res. 108, (2021).
[8]. C. Lee, Q. Van Tran, J. Kim, “Safety-guaranteed ship berthing using cascade tubebased model predictive control”. IEEE Trans. Control Syst. Technol., 32(4), pp.1504–1511, (2024).
[9]. Liu, Cheng, Ting Sun, and Xuegang Wang. "Constrained LOS guidance for path following of underactuated marine vehicle with input saturation." Ocean Engineering 307, (2024).
[10]. A. P. Aguiar, J. A. P. Hespanha, “Trajectory-tracking and path-following of underactuated autonomous vehicles with parametric modeling uncertainty”. IEEE Transactions on Automatic Control, 52(8), pp. 1362–1379, (2007).
[11]. Cao Duc Sang et. al., “Điều khiển di chuyển bám quỹ đạo cho phương tiện nổi tự hành hụt dẫn động dựa trên kỹ thuật mô hình dự báo phi tuyến”, Journal of Science and Technology, Hanoi University of Industry, Vol. 61, No. 3, (2025) (in Vietnamese).
[12]. Duc Sang Cao, Quoc Van Tran, “Adaptive path-following control of underactuated surface vessels subject to unknown disturbances with uniform bounded lateral motion”, International Journal of Control, Automation, and Systems, Vol. 23, (2025).
[13]. Fossen T. I., “Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control”, Wiley, (2011).
