TR

B ăGIÁOăD CăVÀă ÀOăT O
NGă IăH CăBÁCHăKHOAăHÀăN I
--------------------------------------NGỌăTRệăNAMăC

NG

T NGăH PăB ă I UăKHI NăTHệCHăNGHIăCHOăH ăLỄIăT ă

NGăTĨUăTH Y

Chuyên ngành : K ăthu tăđi uăkhi năvƠăt ăđ ngăhóaăăăăăăăăăăăăăă

LU NăV NăTH CăS ăăK ăTHU T

NG
IăH NGăD NăKHOAăH Că:
GS.ăTSăNGUY NăDOẩNăPH C

1


L iăcamăđoană
ơyă lƠă lu nă v nă Th că s k thu tă c aă cáă nhơnă tôiă d
h

iă s ă h

ngă d nă c a giáo viên


1.2ăMôăhìnhătoánăh căđ

cătuy nătínhăhóaăd ngăhƠmătruy nă………………...13

1.3ăMôăhìnhătoánăh căd ngăph
Ch

ngătrìnhăviăphơnăphiătuy n………………….14

ngă2ă:ăXỂYăD NGăTHU TăTOỄNă I UăKHI NăTHệCHăNGHI……………16
2.1ăCácălỦăthuy tăc ăb năđ ăxơyăd ngăthu tătoán……………………………...16
2.2ă i uăkhi năthíchănghi………………………………………………………19
2.2.2ăLu tăthíchănghi…………………………………………………………...21
2.2.3ăThu tătoánăđi uăkhi năthíchănghiătheoătr

ngăpháiăNarendra…………..23

2.3 Xơyăd ngăthu tătoánăđi uăch nhăthamăs ătheoămôăhìnhăchu nă…………...26
Ch

ngă3ăT NGăH PăB ă I UăKHI NăTHệCHăNGHIăCHOăH ăLỄIăT ă

NGă

TĨUăTH Y…………………………………………………………………………...32
3.1ăXơyăd ngăthu tătoánăđi uăch nhăthamăsôătheoămôăhìnhăchu năchoăh ăláiăt ă
đ ngătƠuăth y…………………………………………………………………………..32
3.2ăăXơyăd ngăb ăđi uăkhi năchoătƠuăth yă ăch ăđ ăchu n………………….....36
3.2.1ăCácăph


ngătr căx

v : V năt cătƠuătheoăh

ngătr căy

r : T căđ ăquayăc aătƠu
: Góc bánh lái
:ăGócăhƠnhătrìnhăc aătƠu
X:ăT ngăl cătheoăchi uăd c
Y:ăT ngăl căd t
N:ăT ngămomenăquay
:ăgócăd tă

5


DANHăM CăCỄCăHÌNHăV
Hinh.1.1ă

ngăh cătƠiăth yă

Hình 2.1 Môăt ă năđ nhăLyapunov
Hìnhă2,2.ă2,3a,ă2,3băgi iăthíchătiêuăchu nă năđ nhăLyapuvov
Hình 2.4 H ăth ngăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhăm u.
Hình 2.5 S ăđ ăkh iăc aăb ăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhăm uătr căti p
Hìnhă2.6ăMôăhìnhăsaiăs lu tăMit
Hìnhă2.6ăS ăđ ăc uătrúcătheoăph

ngăphápăđi uăkhi năthíchănghiătheoăNarendara

thayăđ i.

6


Hìnhă3.14ăămôăt ăh ăs ăhi uăch nhăăK2ăăbùăăh ngăs ăth iăgiană

2,

khi

2, thayăđ

i.

Hìnhă3.14ămôăt ăh ăs ăhi uăch nhăK1ăbùăh ngăs ăth iăgianăT1,ăkhiăT1ăthayăđ i
Hìnhă3.15ăs ăđ ămôăph ngă

đ

= 300 cóănhi uăđ uăraălƠăhìnhăsin.

Hìnhă3.16ăđápă ngăđ uăraăc aăh ăkhiăđ tăă
Hìnhă3.17ănhi uăhìnhăsin.
Hình 3.18 đáp ng đ u ra c a h khi đăt

Ch ăđ ăcóăt i

= 300 cóănhi uăđ uăraălƠăhìnhăsin.


1

khi

1 thayăđ

i.
i.

Hìnhă3.23ăS ăđ ăsimulinhămôăph ngă
Hìnhă3.ă24ăăđápă ngăđ uăraăc aăh ăkhiăđ tăă
Hìnhă3.17ănhi uăhìnhăsin.
Hình 3.18 đáp ng đ u ra c a h khi đăt

đ
đ

= 300 cóănhi uăđ uăraălƠăhìnhăsin.

=

270 cóănhi uăđ uăraăd ngăhìnhăsin

7


M ăđ u:
-LỦădoăch năđ ătƠi
TƠuăth yălƠăm tătrongănh ngăph


ngăbênăngoƠiănh ăsóng,ăgió,ădòngăch y,ăđ ă

sơu,ăt căđ ,ăt iătr ng… nên t ngăh păh ăth ngăt ăđ ngăláiătƠuăth yălƠăbƠiătoánăr tăph că
t pă ph iă gi i quy tă hƠngă lo tă cácă v nă đ ă v ă lỦă thuy tă l nă côngă ngh , hi nă t iă cácă giáă
thƠnhă s nă ph m các hãng n
tr

căngoƠi lƠă r tă cao.ă Trongă nh ngă n mă g nă đơyă theoă ch ă

ngă phátă tri nă ngƠnhă đóngă tƠuă c aă n

că taă cácă c ă s ă nghiênă c uă vƠă s nă xu tă đƣă

khôngăng ngănơngăcaoă s năxuơtăvƠăđóngănhi uăch ngălo iătƠuănh ăđánhăb tăxaăb ,ătƠuă
caoăt c,ătƠuăduăl ch…cùng v iăăđóngăm iălƠătrangăthi tăb ăt ăđ ngăhóaăchoătƠuăth yăănóiă
chungăvƠăh ăth ngăláiătƠuăt ăđ ngănóiăriêng,ăchúngătaăđangăt ngăb

căn iăđ aăhóaăcácă

h ăth ngăthi tăb ,ăvìăv yă vi căch năđ ătƠi” T ng h p b đi u khi n thích nghi cho h
th ng lái t đ ng tàu th y” lƠăr tăh uăíchăhi nănay.
- L chăs ănghiênăc u
Trongănh ngăth păniênăg năđơy,ăv iăs ăphátătri năm nhăm ăc aăk ăthu tăs ăvƠăs ăhoƠnă
thi năh năv ălỦăthuy tăđi uăkhi n,ănhi uăgi ă phápă m iă,ăhi uăqu ă đƣăđ

căđ xu tăđ ă

t ngăh păh ăláiătƠuăt ăđ ng,ăchoăđ nănayăcácăh ăđi uăkhi năăláiătƠuăth yăt ăđ ngă theo
tínhăn ngăs ăd ngăcóăth ăchiaăthƠnhăcácănhóm.
a) Ph

c ngăcóăk tăqu ăt tăth măchíăcóăth ăgơyăraădaoăđ ngăl năchoăh ăth ng.
b) Ph
Ph

ngăphápăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhăm uăRMACă
ngăphápăhi uăqu ăh nălƠăthi tăl pămôăhìnhăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôă

hìnhăm u.ăH ănƠyăcóă uăđi măs ăd ngăđ

cămôăhìnhăphiătuy n,ămôăhinhătuyênă

tínhăthamăs ăthayăđ i vƠănhi u trongăgi iăr ngăc aănhi uălo iătƠu.ă
Nh

căđi măchínhăc a ph

v iăđ iăt

ngăphápănƠyălƠăkhóăxácăđ nhăđ

căt căđ ăthíchănghiă

ngăph căt pănh ăconătƠu.

c) Ph

ngăphápăđi uăkhi nătr

tă



-M căđíchănghiênăc uăc aălu năv n,ăđ iăt

ng,ăph măviănghiênăc u

a)ăm cătiêuănghiênăc u
Lu năv năđ tăraănhi măv ănghiênăc uăt ngăh păb ăđi uăkhi năthíchănghiăchoăh ăláiătƠuă
t ă đ ngă tƠuă th y.ă Trongă môă hìnhă đ ngă h că c aă tƠuă th yă đ

că môă t ă d

iă d ngă hƠmă

truy năcóăthamăs ăthayăđ iătrênăc ăs ănh ăv yălu năv năđ tăraăm cătiêu:

9


 D năraăđ ngăh cătƠuăth yătheoă môăhìnhăd

iăd ngăhƠmătruy năcóă cácăthamăs ă

thayăđ iătheoăth iăgian.
 Xơyăd ngăthu tătoánăhi u ch nhăthamăs ăchoămôăhìnhăđ iăt

ngăcóăthamăs ăthayă

đ i.
 T ngăh păb ăđi uăkhi năchoăh ăth ngăláiăt ăđ ngătƠuăth y.
b)ă


nghiăhi năđ iăđ ăt ngăh păb ăđi uăkhi năthíchănghiăchoăh ăth ngăláiăt ăđ ngătƠuă
th y.


ngăăd ngăcôngăc ămôăph ngăhi năđ iăđ ăphơnătích,ăki mănghi m thu tătoánăă
t ngăh păđ

c.

10


Ch

ngăI:

1.1ă

ngăh cătàuăth yătrênăm tăph ngăn măngangă

Hinh.1.1

MỌăHÌNHă

NGăH CăC AăTÀUăTH Y.

ngăh cătƠiăth yă

m(


ngătr căx,ăvăv năt cătƠuătheoăh

ngăc aătƠu,ăX,ăYăvƠăNăt

ngătr căy,ărăt căđ ăquayă

ngă ngălƠăt ngăc aăcácăl căvƠămomenăth yă

căt oăb iăăchuy năđ ngăc aătƠu,ăc aă bánhălái,ăchơnăv t,ăgióăvƠăsóngă

bi n v iăgi ăthi tălƠănh pănhô,ăl căl ănh iăsóngătrongăm tăph ngăngangălƠănh ăăvƠăcóăth ă
b ăqua [7] [8].

11


Trongăđi uăki năbi năl ngăcóăth ăbi uădi năX,Y,Nă ăd ng.
,

, ,

, , ,

=

(1.4)

Trongă(1.4)ăd uăph yăphíaătrênăcácăđ iăl



+ 1/2

2

+ +(

(1.5)
+ 1/2

2

Qu ăđ oăt aăđ ătr ng tâm c aătƠuătrênăm tăph ngăn măngangăđ

căvi tă

)

(

=

) +
Ph

3

+ 1/6
+ 1/6


+

(1.9)

ngătrìnhă(1.5,ă1.6,ă1.7)ăđ

căg iălƠă h ăph

tàu th yătrênăm tăph ngăn măngangăvi tăd

ngătrinhă môăt ăchuy năđ ngă c aă

iăd ngăkhôngăth ănguyên.

T ăhìnhă1.1ăvƠăcácăcôngăth că1.5,ă1.6,ă1.7ătrongăkhuônăkh ălu năv năcóăth ăd năraăhaiă
môăhinhămôăt ăchuy năđ ngătƠuăth yăd

iăđơy.

12


1.2ăMôăhìnhătoánăh căđ
T ăhìnhă1.1ăcácăph
=

Góc d t

cătuy nătínhăhóaăd ngăhàmătruy nă



31

+ ( ,

21 , 21 , 21 ,

Các thành ph n F( ,
t căđ ăgócă

) =0

v i

=

31 , 31 , 31

), ( ,

(1.9)

) =0 (1.10)
đ

căxácăđ nhătrongătƠiăli u…

) trong 1.9 1.10 là các hàm phi tuy n c a góc d t

c aătƠuăth y.ăTheoătƠiăli uă nhăh

iăd ngă

2

+ 2

2

+

+ f( ) = -

31

+

(1.11)

Trongăđóă
2 =

21

+

31

=

21 31 -


c s d ng đ thi t k h đi u

khi n thích nghi cho h lái tàu t đ ng.

13


B ngă1.2ăThamăs ăhƠmătruy năc aătƠuăth yă6000Tăki uăk ăs ăA.Puctoskin
Ph ăt iătƠu

T căđ ,ăh iălỦ

Khôngăt i

Cóăt i

2,
2

10,7

1,7.10

8,5

2.1. 10

6,5


2

22

150

2

37

245

57

430

2
2

2

ngătrìnhăviăphânăphiătuy n

M tă gi iă phápă khácă tácă gi [9] môă t ă l iă 1.12ă ă d ngă ph

ngă trìnhă viă phơnă cóă thêmă

ph năhi uăch nhăphiătuy n.ăV iăgi ăthi tăl căđ yătrongăquáătrìnhăl aăh
đ i,ăăđ ngăth iăt căđ ăc aăbánhăláiăđ
(


năđ nhăhayăkhôngă năđ nhătrênăhƠnhătrìnhăc aăconătƠu.
Môăhìnhă1.13ăcácătácăgi [9] S ăd ng ph

ngăphápăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhă

m uăăcóătínhăy uăt ăphiătuy năđuaăthƠnhăt căđ ăph năh iăvƠoătrongăhƠmăphiătuy n:
(

) =a

2

+b

+ Kd

(1.14)

KdălƠăh ăs ăkh chăđ iăc aăb ăđi uăch nhăviăphơn
Môăhìnhăm uăđ
=

cătácăgi ăch năcóăd ng:
+

+K’(a

2


( )

=

( 2 2 + 1 ±1)

(1.12)

ăthi tăk ăh ăđi uăkhi năthíchănghiăchoăh ăláiătƠuăt ăđ ng.

15


Ch

ngă2 : XỂYăD NGăTHU TăTOÁNă I UăKHI NăTHệCHăNGHI.

2.1ăCácălỦăthuy tăc ăb năđ ăxâyăd ngăthu tătoán
- năđ nhăLyapunov
nhăngh aă2.1(Lyapunov)
.

X f (x,u)
y g(x,u)
H ă2.1ăđ

(2.1)

căg iălƠă năđ nhăLyapunov,ă hayăđ năgi nălƠă năđ nhăti măc năt iăđi mă



cáchătr căti pătrongăkhôngăgianătr ngăthái.
T ăph

ngădi năn ngăl

toánăb oătoƠnăn ngăl

ng,ătaăcóăth ăxemănh ăph
ngăc aăh ăv tălỦ.ăN ngăl

tácăđ ngăt căth iăbênă ngoƠiăđ aăvƠoăđ

ngăphápăLyapunovătrênăc ăs ăbƠiă

ngăcònăt năt iăbênătrongăh ăv tălỦădoă

căđoăb iăm tăhƠmăkhôngă ơm.ă H ăs ă năđ nhă

“ti măc n”ă ătr ngătháiăcơnăb ngăc aănóăn uănh ătrongălơnăc năđi măcơnăb ngăđóăhƠmă
đoăn ngăl
Ph

ngănƠyăc aăh ăcóăxuăh

ngăphápăLyapunovăđ

cóăh ăcácăđ

ngăgi măd năv ăkhông.ă

dV
 0 (đ oăhƠmăxácăđ nhăơm)
dt
V iăx lƠănghi măt ădoăc aăh ăth ngăthìăh ăs ă năđ nh.
Ch ngăminhă:
HƠmăxácăđ nhăd

ngăV(x)ăcóătínhăch tălƠăkhiătaăc tănóăb ngăm tăm tăph ngăVă=ăkăsongă

songă v iă đáyă vƠă chi uă thi tă di nă xu ngă đáyă taă s ă đ
ch aăg căto ăđ ăO,ăđ

că m tă đ

ngă congă khépă kínă vk

ngăcong ngăv iăkăn măbênătrongăk1 < k2 (hình2 .3a).

17


Doăđó,ăvect ăvuôngăgócăv iăđ
v  graphV  (

ngăcongăvk vƠăch ăchi uăt ngătheoăkălƠ

V T
V
V
)  ( ,..., )T


ngăt ăngoƠiăvƠo.

18


2.2ă i uăkhi năthíchănghi
2.2.1ăH ăth ngăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhăm uă(MRAS)
Mô hình MRAS (Hình 2.4)ăđ uătiênăđ
t

ngăm iăđ

căđuaăra:ătr

căđ ăngh ăb iăWhitakerăvƠoăn mă1958ăv iăhaiăỦă

căh tăth căhi nă c aăh ă th ng đ

hình th ăhaiăsaiăs ăc aăb ăđi uăkh năđ

căxácăđ nhă b iăm tămôă

c hi uăch nhăb iăsaiăs ăc aămôăhìnhăm uăvƠăh ă

th ng.ăC uătrúcăh ăth ngăđi u khi năhìnhă2.4 g iălƠăh ăMRASăsongăsong.

Hình 2.4 H ăth ngăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhăm u
Môăhìnhăm uăđ


că c pă nh tă tr că ti pă b iă m tă lu tă thíchă nghi,ă ng

đi ukhi nă giánă ti pă (IRMAC:ă Indirectă Modelă Adaptiveă Control)ă ă đ
m iăth iăđi mătăb ngăcáchăgi iăph
ăv iăs ă

căl

că l i,ă trongă b ă
că tínhă toánă t iă

ngătrìnhăđ iăs ănƠoăđoăcóăm iăquanăh ăc aăthamăs ă

ngătr cătuy năcácăthamăs ăc aăh ăth ng.

Hình 2.5 S ăđ ăkh iăc aăb ăđi uăkhi năthíchănghiătheoămôăhìnhăm uătr căti p

20


2.2.2ăLu tăthíchănghi
TheoăIonnaouăandăSun,ă(1996),ăb ăđi uăkhi năthíchănghiăcóăth ăđ
h păc aăm tăb ă
nóă nh nă đ

căl

că t ă tr

nhi uăki uă


ngăphápăbìnhăph

ng,ăph

căs ăd ngăđ ăthi tă
ngăphápăgradientă

ngăbéănh tăd aătrênătiêuăchíăđánhăgiáăhƠmăchiăphíăsaiăl chă

bám.
- Ph
Ph
l

ngăphápăđ ănh yă(lu tăMIT)
ngăphápăđ ănh yăđ

ngăđ

nghiăđ

căs d ngăđ ăthi tăk ălu tăthíchănghiăsaoăchoăcácăthamăs ă

căđi uăch nhătheoăh

că

ngăt iăthi uăhóaăm tăhƠmăđ cătínhănƠoăđó.ăLu tăthíchă



ngă phápă nƠyă lƠă lu tă thíchă nghiă

căt oăraăon-line.

ngăđ ăcóăth ăth căhi năđ

c d năđ năcácăs ăđ ăđi uă

khi năthíchănghiămƠătínhă năđ nhăc aănóăr tăth păho căkhôngăth ăthi tăl păđ
Lu tăMITăch ăđ

căth căhi năt tăn uăđ ăl iăthíchănghiă ălƠănh .ă

vƠoăbiênăđ ăc aătínăhi uăm uăvƠăđ ăl iăc aăđ iăt

c.ă

ăl năc aă ăph ăthu că

ng.ăVìăv y,ăkhôngăth ăcóăm tăgi iă

h năanătoƠn.ăDoăđó,ălu tăMITăcóăth ăchoăm tăvòngăkínăkhôngăanătoƠn.ăS ăthi uă năđ nhă
c aălu tăMITăchoănênăcácănhƠănghiênăc uăđƣătìmăraăcácăph
lu tă thíchă nghiă nh ă ph
ph
-

ngă phápă Lyapunovă ho că ph


ngăđ iă

s ălƠmăđ ngăc ăthúcăđ y vi căl aăch nă m tă hƠmăchiăphíăg nă đúngă J( )ămƠănóălƠă m tă
hƠmăl iătrongătoƠnăb ăkhôngăgianăc aă (t).ăSauă đó,ăhƠmăchiăphíăs ăđ
theoăthamăs ă (t)ăb iăph
ph

ngăbéănh tălƠăm tăph

ngăphápăgradientănh ăsau:ă)(ă.ă ăứ=ă
ngăphápăkháăx aăđ

Jă ăPh

căc căti uăhóaă
ngăphápăbìnhă

căphátătri năb iăGaussă ăth ăk ă18,ămƠă

ăth iăđi măđóăôngătaăs ăd ngăđ ăxácăđ nhăqu ăđ oăc aăcácăhƠnhătinh.ăụăt
c aăph

ngăc ăb nă

ngăphápănƠyălƠăxácăđ nhăm tămôăhìnhătoánăh căv iăm tăchu iăcácăd ăli uăquană

sátăb ngăcáchăc căti uăhóaăt ngăbìnhăph

ngăc aăcácăhi uăs ăgi aăd ăli uăquanăsátăvƠă



2.2.3ăThu tătoánăđi uăkhi năthíchănghiătheoătr

ngăpháiăNarendra

Khiă kh oă sátă cácă đi uă ki nă đ ă h ă đi uă khi nă th aă mƣnă cácă tiêuă chu nă nă đ nhă
Lyapunov,ăxơyăd ngăđ

cănh ngăthu tătoánăđi uăkhi năkhiăcácăthôngătinăv ăđ iăt

b ăgi iăh n.ăM tătrongănh ngăđ iădi nălƠătheoătr
Xétăđ iăt
=

ngăđ ngăh căđ
+ (

.

cămôăt ăb iăph

.

)

ngă

ngăpháiăNarendra.

ngătrinh.

(2.3)

TrongăđóăP,ăQăcácămaătr năxácăđ nhăd

ngănxnăvƠămxm;

Quáătrìnhăs ă năđ nhătheoăLyapunov,ăkhi:
< 0 (2.4)

23


T ă2.3ătaăcó
+

=

+2

(2.4)

T ă2.2ătaăcó
+ [ (

=

)] (2.5)

-


+

+2[ (

]

+2

(2.7)

Theoăb ăđ ăKalmanăậ Yacubovitsăn u:
1

=

(2.8)

Thì
] =0

Hay

24


lim
lim

[

+

] =0

2

= 0 (2.11)

Nghĩa là có năđ nhătr ngăthái.

Cóăth ăvi tă2.8ăd

iăd ng

T ă2.11ăcóăth ăvi t
lim

=0 (2.12)