NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CHO THIẾT BỊ ĐẶT TRÊN TÀU

Tóm tắt

Bài báo này tập trung vào việc nghiên cứu và thiết kế điều khiển cho hệ thống ổn định dao động thiết bị trên tàu biển nhằm duy trì độ ổn định đường ngắm (LOS) cho các thiết bị quan sát, trinh sát và điều khiển hỏa lực ứng dụng trong các lĩnh vực dân sự hoặc quân sự khi đặt trên tàu. Trong môi trường biển, hoạt động của các thiết bị nói trên thường xuyên bị ảnh hưởng bởi nhiễu động từ sóng biển và các chuyển động đa bậc tự do của thân tàu, gây mất ổn định cho dữ liệu quan sát, theo dõi, đo đạc từ cảm biến và đường ngắm của thiết bị điều khiển hỏa lực.
Để giải quyết vấn đề này, tác giả thực hiện mô hình hóa hệ thống ổn định dao động dựa trên nền tảng cơ hệ Gimbal 2 bậc tự do và phân tích sự ảnh hưởng của các thành phần nhiễu lên độ chính xác ổn định của thiết bị. Nghiên cứu đi sâu vào việc thiết kế các thuật toán điều khiển hiện đại nhằm tách biệt hoàn toàn chuyển động của thiết bị khỏi các rung động cơ học, dao động lắc của tàu trên biển và các nhiễu động khác ảnh hưởng đến hệ thống. Tính ổn định và hiệu năng của hệ thống được đánh giá thông qua tốc độ đáp ứng và độ chính xác ổn định. Toàn bộ quy trình thiết kế điều khiển và kiểm chứng thuật toán được mô phỏng trên môi trường Matlab/Simulink, cho thấy hệ thống có khả năng triệt tiêu nhiễu động hiệu quả, đảm bảo tính ổn định với độ chính xác cao cho các thiết bị trong điều kiện vận hành thực tế trên biển. 

Title

RESEARCH AND DESIGN OF STABILIZATION CONTROL ALGORITHM FOR SHIPBOARD EQUIPMENT

Abstract

 This article focuses on researching and designing the control for equipment vibration stabilization systems on ships to maintain Line-of-Sight (LOS) stability for observation, reconnaissance, and fire control equipment applied in civil or military fields when placed on ships. In the marine environment, the operation of the aforementioned equipment is frequently affected by disturbances from sea waves and multi-degree-of-freedom movements of the ship's hull, causing instability for observation data, tracking, measurements from sensors, and the line-of-sight of fire control equipment.
To solve this problem, the author performs modeling of the vibration stabilization system based on a 2-degree-of-freedom Gimbal mechanical system and analyzes the influence of disturbance components on the stabilization accuracy of the equipment. The research goes deep into designing modern control algorithms to completely separate the equipment's motion from mechanical vibrations, ship oscillations at sea, and other disturbances affecting the system. The stability and performance of the system are evaluated through response speed and stabilization accuracy. The entire control design process and algorithm verification are simulated in the Matlab/ Simulink environment, showing that the system has the ability to effectively cancel disturbances, ensuring stability with high accuracy for equipment in actual operating conditions at sea.