Luận án Nghiên cứu hệ thống điều khiển phi tuyến bền vững cho cần trục container đặt trên phao nổi

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 
PHẠM VĂN TRIỆU 
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 
PHI TUYẾN BỀN VỮNG CHO CẦN TRỤC CONTAINER 
ĐẶT TRÊN PHAO NỔI 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HẢI PHÒNG – 2019
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 
PHẠM VĂN TRIỆU 
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 
PHI TUYẾN BỀN VỮNG CHO CẦN TRỤC CONTAINER 
ĐẶT TRÊN PHAO NỔI 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC; MÃ SỐ: 9520116 
CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC, BẢO TRÌ TÀU THỦY 
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Anh Tuấn 
 2. TS. Hoàng Mạnh Cường 
HẢI PHÒNG - 2019 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, 
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công 
trình nào khác. 
 Tác giả luận án 
Phạm Văn Triệu 
LỜI CẢM ƠN 
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo 
Sau đại học, Khoa Máy tàu biển, Viện Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Hàng hải, 
trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình 
học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận án. 
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến hai thầy hướng dẫn khoa học là 
PGS. TS. Lê Anh Tuấn và TS. Hoàng Mạnh Cường đã tận tình chỉ bảo, định hướng, 
và hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án. 
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến đồng nghiệp nơi tôi công tác, 
tới nhóm nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật cơ khí động lực, tới bạn bè đã giúp đỡ, động 
viên tôi và đặc biệt là lòng biết ơn gửi tới gia đình tôi đã luôn ở bên động viên và giúp 
đỡ để tôi có thể hoàn thành luận án này. 
 Nghiên cứu sinh 
 Phạm Văn Triệu 
i 
MỤC LỤC 
Trang 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ......................................................... iv 
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................... vii 
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................... viii 
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1 
1. Tính cấp thiết của luận án ................................................................................. 1 
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 3 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 3 
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 3 
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .............................................................. 3 
6. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................... 4 
7. Các nội dung chính của luận án ........................................................................ 4 
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................................... 6 
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 6 
1.1.1. Thực trạng các cảng biển trên thế giới và Việt Nam ................................ 6 
1.1.2. Các phương án trung chuyển container ........................................................ 9 
1.1.3. Trang thiết bị chính tại cảng container ....................................................... 14 
1.1.4. Các bước chính chế tạo cần trục container đặt trên tàu .............................. 15 
1.2. Tình hình nghiên cứu .................................................................................. 17 
1.2.1. Ngoài nước .................................................................................................. 17 
1.2.2. Trong nước .................................................................................................. 26 
1.3. Hướng nghiên cứu....................................................................................... 27 
1.4. Kết luận chương 1 ....................................................................................... 28 
CHƯƠNG II. ĐỘNG LỰC HỌC CẦN TRỤC CONTAINER ĐẶT TRÊN PHAO NỔI ....... 30 
2.1. Xây dựng mô hình dao động ........................................................................ 30 
ii 
2.2. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động ................................................. 33 
2.3. Mô hình không gian trạng thái ..................................................................... 39 
2.4. Phương pháp số giải hệ phương trình vi phân phi tuyến ................................ 40 
2.4.1. Các phương pháp tính toán số trong giải hệ phương trình vi phân phi tuyến . 40 
2.4.2. Phương pháp Newmark trong giải hệ phương trình vi phân phi tuyến ...... 42 
2.5. Phân tích kết quả tính toán ........................................................................... 47 
2.5.1. Các thông số đầu vào .................................................................................. 47 
2.5.2. Kết quả tính toán ......................................................................................... 48 
2.6. Kết luận chương 2 ....................................................................................... 52 
CHƯƠNG III. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ........................................................................ 53 
3.1. Đặc điểm đối tượng điều khiển .................................................................... 53 
3.1.1. Đặc điểm ..................................................................................................... 53 
3.1.2. Tách hệ động lực ......................................................................................... 53 
3.2. Điều khiển trượt bậc hai .............................................................................. 54 
3.2.1. Thuật toán điều khiển ................................................................................. 54 
3.2.2. Phân tích ổn định ........................................................................................ 56 
3.3. Điều khiển trượt tích hợp bộ quan sát ...................................................... 57 
3.3.1. Thuật toán điều khiển ................................................................................. 58 
3.3.2. Phân tích ổn định ........................................................................................ 59 
3.4. Điều khiển trượt tích hợp mạng nơ ron ......................................................... 60 
3.4.1. Thuật toán điều khiển ................................................................................. 60 
3.4.2. Cấu trúc thích nghi ...................................................................................... 61 
3.4.3. Phân tích ổn định ..................................................................................... 63 
3.5. Mô phỏng ................................................................................................... 64 
3.5.1. Các thông số đầu vào .................................................................................. 64 
3.5.2. Kết quả mô phỏng ....................................................................................... 65 
iii 
3.5.3. Tính bền vững của hệ thống điều khiển ...................................................... 70 
3.6. Kết luận chương 3 ....................................................................................... 74 
CHƯƠNG IV. THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 75 
4.1. Mô hình thực nghiệm ................................................................................ 75 
4.1.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm .............................................................. 75 
4.1.2. Các lưu ý ..................................................................................................... 77 
4.2. Hệ thống điều khiển .................................................................................... 78 
4.2.1. Tổng quan về hệ thống ................................................................................ 78 
4.2.2. Các thành phần của hệ thống điều khiển cần trục ...................................... 81 
4.2.3. Đế kích động ............................................................................................... 85 
4.3. Kết quả thực nghiệm ................................................................................... 86 
4.4. Thực nghiệm tính bền vững của hệ thống điều khiển .................................... 90 
4.5. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm ................................................... 92 
4.6. Kết luận chương 4 ....................................................................................... 96 
KẾT LUẬN ............................................................................................................................ 97 
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 99 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN 
CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ......................................................................................... 100 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 102 
PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 1 
Phụ lục 1. Chương trình điều khiển viết cho vi điều khiển nhúng MyRIO-1900 PL-1 
Phụ lục 2. Giao diện người dùng trên phần mềm Labview ............................... PL-1 
Phụ lục 3. Mô hình Simulink thuật toán điều khiển SOSMC .......................... PL-2 
Phụ lục 4. Mô hình Simulink thuật toán điều khiển NN-SOSMC .................... PL-3 
Phụ lục 5. Mô hình Simulink thuật toán điều khiển SOSMC tích hợp bộ quan sát 
trạng thái ..................................................................................................... PL-4 
Phụ lục 6. Bản vẽ mặt cắt mẫu tàu MH-A1-250 do Viện KAIST đề xuất ......... PL-5 
iv 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 
Ký 
hiệu/viết tắt 
Tiếng Anh Diễn giải Đơn vị 
SOSMC 
Second-Order Sliding 
Mode Control 
Điều khiển trượt bậc hai - 
NN-SOSMC 
Neural Network integrated 
Second-Order Sliding 
Mode Control 
Điều kiển trượt bậc hai tích 
hợp mạng nơ ron 
- 
OB-SOSMC 
Observer based on Second-
Order Sliding Mode 
Control 
Điều khiển trượt bậc hai tích 
hợp bộ quan sát 
- 
SMC Sliding Mode Control Điều khiển trượt - 
RBFN 
Radial Basis Function 
Network 
Mạng hàm hướng kính cơ sở - 
RBF Radial Basis Function Hàm hướng kính cơ sở - 
MIMO 
Multiple-Input and 
Multiple-Output 
Hệ nhiều đầu vào và nhiều 
đầu ra 
- 
PWM Pulse Width Modulation Điều biến độ rộng xung - 
IDE 
Integrated Development 
Environment 
Môi trường thiết kế hợp nhất - 
I/O Input/Output Đầu vào/Đầu ra - 
KAIST 
Korea Advanced Institute 
of Science and Technology 
Viện Khoa học và Công nghệ 
tiên tiến Hàn Quốc 
- 
DWT Deadweight Tonnage Tải trọng của tàu Tấn 
RMG 
Rail Mounted Gantry 
Crane 
Cổng trục bánh sắt di chuyển 
trên ray 
- 
RTG 
Rubber Tyred Gantry 
Crane 
Cổng trục bánh lốp - 
QC Quay Crane 
Cẩu giàn QC dùng ở tuyến 
tiền phương 
- 
TEU 
Twenty-foot Equivalent 
Units 
Đơn vị đo của hàng hóa được 
container hóa tương đương 
với một container tiêu chuẩn 
20 ft (dài) × 8 ft (rộng) × 
8,5 ft (cao) (khoảng 39 m³ thể 
tích) 
- 
1a Vị trí tọa độ ban đầu xe con m 
2a 
Khoảng cách từ trọng tâm tàu 
đến dầm chính cần trục 
container 
m 
v 
Ký 
hiệu/viết tắt 
Tiếng Anh Diễn giải Đơn vị 
3a 
Khoảng cách từ trọng tâm tàu 
đến chân đế bên trái 
m 
4a 
Khoảng cách từ trọng tâm tàu 
đến chân đế bên phải 
m 
1k 
Độ cứng của đệm đàn hồi bên 
trái 
N/m 
2k 
Độ cứng của đệm đàn hồi bên 
phải 
N/m 
3k Độ cứng của cáp nâng N/m 
1b 
Độ cản của đệm đàn hồi bên 
trái 
Ns/m 
2b 
Độ cản của đệm đàn hồi bên 
phải 
Ns/m 
3b Hệ số cản của cáp nâng Ns/m 
tb Hệ số cản dịch chuyển xe con Ns/m 
tm Khối lượng xe con kg 
bm Khối lượng tàu kg 
cm Khối lượng container kg 
mJ 
Mô men quán tính khối lượng 
tời 
kgm2 
bJ 
Mô men quán tính khối lượng 
thân tàu 
kgm2 
b Góc lắc tàu độ 
 Góc lắc cáp nâng độ 
m Góc quay tời độ 
l Chiều dài cáp nâng m 
tx Vị trí xe con m 
wM Mô men gây ra góc lắc tàu Nm 
wF 
Lực gây ra dịch chuyển thân 
tàu 
N 
mr Bán kính tời m 
mM Mô men quay tời Nm 
s Độ dãn cáp nâng m 
tu Lực kéo xe con N 
s 
Độ biến dạng ban đầu của của 
lò xo có độ cứng 3k 
m 
vi 
Ký 
hiệu/viết tắt 
Tiếng Anh Diễn giải Đơn vị 
y 
Độ biến dạng ban đầu của của 
lò xo có độ cứng 
1k và 2k 
m 
mtx 
Tọa độ suy rộng trục X gắn 
với xe con 
m 
mty 
Tọa độ suy rộng trục Y gắn 
với xe con 
m 
Cx 
Tọa độ suy rộng trục X gắn 
với container 
m 
Cy 
Tọa độ suy rộng trục Y gắn 
với container 
m 
vii 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
Trang 
Bảng 1.1. Các thông số cơ bản của ba mẫu tàu do Viện KAIST đề xuất [141] ........ 12 
Bảng 2.1. Thông số tính toán động lực học ............................................................... 48 
Bảng 3.1. Các thông số mô phỏng ............................................................................. 64 
 Các thiết bị vật tư phục vụ thiết kế mô hình cần trục container ............... 79 
 Thông số các động cơ điện ........................................................................ 82 
 Chi tiết đấu nối các đường tín hiệu với các chân của vi điều khiển .......... 83 
 So sánh đáp ứng của các thuật toán điều khiển ......................................... 95 
viii 
DANH MỤC CÁC HÌNH 
Trang 
Hình 1.1. Tỷ trọng hàng container trong vận tải biển [134] ....................................... 7 
Hình 1.2. Thực trạng các cảng trên thế giới [140] ...................................................... 7 
Hình 1.3. Luồng hàng hóa vận chuyển đi và đến Việt Nam [137] ............................. 8 
Hình 1.4. Độ sâu luồng vào cảng Hải Phòng [136] .................................................... 9 
Hình 1.5. Mô hình cảng nổi ...................................................................................... 10 
Hình 1.6. Mô hình cảng trung chuyển ngoài khơi [135] ........................................... 11 
Hình 1.7. Mô hình cảng di dộng (Mobile Harbor) [140] .......................................... 11 
Hình 1.8. Ba mẫu tàu do Viện KAIST đề xuất [141] ................................................ 13 
Hình 1.13. Các bước chính chế tạo cần trục container đặt trên tàu ............................ 16 
Hình 1.18. Mô hình thực nghiệm điều khiển cổng trục đặt trên nền cứng của hãng 
INTECO [133] ............................................................................................ ...  Mansour A Karkoub and Mohamed Zribi, Robust control schemes for an 
overhead crane. Journal of Vibration and Control, 2001. 7(3): p. 395-416. 
108 
61. K Kawada, et al. Evolutionary computation in designing a robust PD sway 
controller for a mobile crane. in Control Applications, 2002. Proceedings of the 
2002 International Conference on. 2002. IEEE. 
62. K Kawada, H Sogo, and T Yamamoto. Variable gain PD sway control of a lifted 
load for a mobile crane. in American Control Conference, 2001. Proceedings of 
the 2001. 2001. IEEE. 
63. Kazuo Kawada, Toru Yamamoto, and Y Mada, Gain scheduled PD sway control 
of a lifted load for a mobile crane. Control and intelligent systems, 2005. 33(1): 
p. 48-54. 
64. Kazuo Kawada, et al., Robust PD sway control of a lifted load for a crane using 
a genetic algorithm. IEEJ Transactions on Industry Applications, 2004. 123: p. 
1097-1103. 
65. Arash Khatamianfar and Andrey V Savkin. A new tracking control approach for 
3D overhead crane systems using model predictive control. in Control 
Conference (ECC), 2014 European. 2014. IEEE. 
66. Dongho Kim and Youngjin Park, Tracking control in xy plane of an offshore 
container crane. Journal of Vibration and Control, 2017. 23(3): p. 469-483. 
67. Jae-Jun Kim, et al., Second-order sliding mode control of a 3D overhead crane 
with uncertain system parameters. International journal of precision engineering 
and manufacturing, 2014. 15(5): p. 811-819. 
68. Wieslaw Krawcewicz and Jianhong Wu, Theory and applications of Hopf 
bifurcations in symmetric functional differential equations. Nonlinear Analysis: 
Theory, Methods & Applications, 1999. 35(7): p. 845-870. 
69. Sebastian Küchler, et al., Active control for an offshore crane using prediction of 
the vessel’s motion. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2011. 16(2): p. 
297-309. 
70. Tuan Anh Le, Soon-Geul Lee, and Sang-Chan Moon, Partial feedback 
linearization and sliding mode techniques for 2D crane control. Transactions of 
the Institute of Measurement and Control, 2014. 36(1): p. 78-87. 
109 
71. Arie Levant, Principles of 2-sliding mode design. automatica, 2007. 43(4): p. 
576-586. 
72. Changpin Li and Chunxing Tao, On the fractional Adams method. Computers & 
Mathematics with Applications, 2009. 58(8): p. 1573-1588. 
73. Peng Li, Zongwei Li, and Yuguo Yang. The application research of ant colony 
optimization algorithm for intelligent control on special crane. in 
Instrumentation, Measurement, Computer, Communication and Control 
(IMCCC), 2012 Second International Conference on. 2012. IEEE. 
74. Cheng Liu, Haizhou Zhao, and Yang Cui. Research on application of fuzzy 
adaptive PID controller in bridge crane control system. in Software Engineering 
and Service Science (ICSESS), 2014 5th IEEE International Conference on. 
2014. IEEE. 
75. Diantong Liu, et al., Adaptive sliding mode fuzzy control for a two-dimensional 
overhead crane. Mechatronics, 2005. 15(5): p. 505-522. 
76. MJ Maghsoudi, et al. An experiment for position and sway control of a 3D gantry 
crane. in Intelligent and Advanced Systems (ICIAS), 2012 4th International 
Conference on. 2012. IEEE. 
77. Mohammad Javad Maghsoudi, et al., An optimal performance control scheme for 
a 3D crane. Mechanical Systems and Signal Processing, 2016. 66: p. 756-768. 
78. Ehsan Maleki and William Singhose, Swing dynamics and input-shaping control 
of human-operated double-pendulum boom cranes. Journal of Computational and 
Nonlinear Dynamics, 2012. 7(3): p. 031006. 
79. Ziyad N Masoud, Nader A Nayfeh, and Ali H Nayfeh. Sway reduction on 
container cranes using delayed feedback controller: Simulations and 
experiments. in ASME 2003 International Design Engineering Technical 
Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. 2003. 
American Society of Mechanical Engineers. 
80. Yuri A Mitropolsky and Nguyen Van Dao, Applied asymptotic methods in 
nonlinear oscillations. Vol. 55. 2013: Springer Science & Business Media. 
110 
81. Predictor Corrector Modes, Predictor Corrector Methods−. 2014. 
82. Kunihiko Nakazono, et al., Vibration control of load for rotary crane system 
using neural network with GA-based training. Artificial Life and Robotics, 2008. 
13(1): p. 98-101. 
83. Ali H Nayfeh, Ziyad N Masoud, and Nader A Nayfeh. A delayed-position 
feedback controller for cranes. in IUTAM Symposium on Chaotic Dynamics and 
Control of Systems and Processes in Mechanics. 2005. Springer. 
84. Ali H Nayfeh and Dean T Mook, Nonlinear oscillations. 2008: John Wiley & 
Sons. 
85. Quang Hieu Ngo and Keum-Shik Hong, Sliding-mode antisway control of an 
offshore container crane. IEEE/ASME transactions on mechatronics, 2012. 
17(2): p. 201-209. 
86. Quang Hieu Ngo, et al., Fuzzy sliding mode control of container cranes. 
International Journal of Control, Automation and Systems, 2015. 13(2): p. 419-
425. 
87. Ngo Phong Nguyen, Quang Hieu Ngo, and Quang Phuc Ha. Active control of an 
offshore container crane. in Control, Automation and Systems (ICCAS), 2015 
15th International Conference on. 2015. IEEE. 
88. Quoc Chi Nguyen and Won-Ho Kim. Nonlinear adaptive control of a 3D 
overhead crane. in Control, Automation and Systems (ICCAS), 2015 15th 
International Conference on. 2015. IEEE. 
89. F Omar, et al., Autonomous overhead crane system using a fuzzy logic controller. 
Modal Analysis, 2004. 10(9): p. 1255-1270. 
90. Huimin Ouyang, et al., Load vibration reduction in rotary cranes using robust 
two-degree-of-freedom control approach. Advances in Mechanical Engineering, 
2016. 8(3): p. 1687814016641819. 
91. Endre Pap, et al. Pseudo-analysis application in complex mechanical systems 
modelling of container quay cranes. in Intelligent Systems and Informatics 
(SISY), 2010 8th International Symposium on. 2010. IEEE. 
111 
92. Hahn Park, Dongkyoung Chwa, and K Hong, A feedback linearization control of 
container cranes: Varying rope length. International Journal of Control 
Automation and Systems, 2007. 5(4): p. 379. 
93. P Petrehuş, Zs Lendek, and Paula Raica, Fuzzy modeling and design for a 3D 
Crane. IFAC Proceedings Volumes, 2013. 46(20): p. 479-484. 
94. Dianwei Qian and Jianqiang Yi, Hierarchical sliding mode control for under-
actuated cranes. 2016: Springer. 
95. Leila Ranjbari, et al., Designing precision fuzzy controller for load swing of an 
overhead crane. Neural Computing and Applications, 2015. 26(7): p. 1555-1560. 
96. VS Renuka and Abraham T Mathew, Precise Modelling of a Gantry Crane 
System Including Friction 3D Angular Swing and Hoisting Cable Flexibility. Int. 
J. Theor. Appl. Res. Mech. Eng., 2013. 2: p. 119-125. 
97. Hamed Saeidi, Mahyar Naraghi, and Abolghasem Asadollah Raie, A neural 
network self tuner based on input shapers behavior for anti sway system of 
gantry cranes. Journal of Vibration and Control, 2013. 19(13): p. 1936-1949. 
98. Shigenori Sano, et al., LMI approach to robust control of rotary cranes under 
load sway frequency variance. Journal of System Design and Dynamics, 2011. 
5(7): p. 1402-1417. 
99. Kuo-Kai Shyu, Cheng-Lung Jen, and Li-Jen Shang. Design of sliding-mode 
controller for anti-swing control of overhead cranes. in Industrial Electronics 
Society, 2005. IECON 2005. 31st Annual Conference of IEEE. 2005. IEEE. 
100. Bhupender Singh, Bhaskar Nagar, and Anuj Kumar, Modeling and finite element 
analysis of crane boom. International Journal of Advanced Engineering Research 
and Studies, 2011. 3(2): p. 306-309. 
101. William Singhose, et al., Effects of hoisting on the input shaping control of 
gantry cranes. Control engineering practice, 2000. 8(10): p. 1159-1165. 
102. Jaroslaw Smoczek and Janusz Szpytko, Particle swarm optimization-based 
multivariable generalized predictive control for an overhead crane. IEEE/ASME 
Transactions on Mechatronics, 2017. 22(1): p. 258-268. 
112 
103. Jaroslaw Smoczek, Experimental verification of a GPC-LPV method with RLS 
and P1-TS fuzzy-based estimation for limiting the transient and residual 
vibration of a crane system. Mechanical Systems and Signal Processing, 2015. 
62: p. 324-340. 
104. Jaroslaw Smoczek and Janusz Szpytko, Evolutionary algorithm-based design of 
a fuzzy TBF predictive model and TSK fuzzy anti-sway crane control system. 
Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2014. 28: p. 190-200. 
105. Jaroslaw Smoczek, Fuzzy crane control with sensorless payload deflection 
feedback for vibration reduction. Mechanical Systems and Signal Processing, 
2014. 46(1): p. 70-81. 
106. Mahmud Iwan Solihin, MAS Kamal, and Ari Legowo. Objective function 
selection of GA-based PID control optimization for automatic gantry crane. in 
Computer and Communication Engineering, 2008. ICCCE 2008. International 
Conference on. 2008. IEEE. 
107. Mahmud Iwan Solihin, MAS Kamal, and Ari Legowo. Optimal PID controller 
tuning of automatic gantry crane using PSO algorithm. in Mechatronics and Its 
Applications, 2008. ISMA 2008. 5th International Symposium on. 2008. IEEE. 
108. Michael P Spathopoulos and Dimosthenis Fragopoulos, Control design of a 
crane for offshore lifting operations, in Nonlinear control in the year 2000 
volume 2. 2001, Springer. p. 469-486. 
109. MP Spathopoulos* and D Fragopoulos, Pendulation control of an offshore crane. 
International Journal of Control, 2004. 77(7): p. 654-670. 
110. John Stergiopoulos, George Konstantopoulos, and Anthony Tzes. Experimental 
verification of an adaptive input shaping scheme for hoisting cranes. in Control 
and Automation, 2009. MED'09. 17th Mediterranean Conference on. 2009. 
IEEE. 
111. Jin-Ho Suh, et al., Anti-sway position control of an automated transfer crane 
based on neural network predictive PID controller. Journal of Mechanical 
Science and Technology, 2005. 19(2): p. 505-519. 
113 
112. Ning Sun, et al., Slew/translation positioning and swing suppression for 4-DOF 
tower cranes with parametric uncertainties: Design and hardware 
experimentation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016. 63(10): p. 
6407-6418. 
113. Ning Sun, Yongchun Fang, and He Chen, Adaptive antiswing control for cranes 
in the presence of rail length constraints and uncertainties. Nonlinear Dynamics, 
2015. 81(1-2): p. 41-51. 
114. Ning Sun, Yongchun Fang, and He Chen. Adaptive control of underactuated 
crane systems subject to bridge length limitation and parametric uncertainties. in 
Control Conference (CCC), 2014 33rd Chinese. 2014. IEEE. 
115. Ning Sun, et al., Adaptive nonlinear crane control with load hoisting/lowering 
and unknown parameters: Design and experiments. IEEE/ASME Transactions 
on Mechatronics, 2015. 20(5): p. 2107-2119. 
116. Rui Tang and Jie Huang, Control of bridge cranes with distributed-mass 
payloads under windy conditions. Mechanical Systems and Signal Processing, 
2016. 72: p. 409-419. 
117. József K Tar, et al., Adaptive tackling of the swinging problem for a 2 DOF 
crane–payload system, in Computational Intelligence in Engineering. 2010, 
Springer. p. 103-114. 
118. Mustafa Tinkir, et al. Modeling and control of scaled a tower crane system. in 
Computer Research and Development (ICCRD), 2011 3rd International 
Conference on. 2011. IEEE. 
119. Mohamed B Trabia, Jamil M Renno, and Kamal AF Moustafa. A general anti-
swing fuzzy controller for an overhead crane with hoisting. in Fuzzy Systems, 
2006 IEEE International Conference on. 2006. IEEE. 
120. Le Anh Tuan, et al., Robust controls for ship-mounted container cranes with 
viscoelastic foundation and flexible hoisting cable. Proceedings of the Institution 
of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 
2015. 229(7): p. 662-674. 
114 
121. MZ Mohd Tumari, et al., H-Infmity Controller with LMI Region Schemes for a 
Lab-Scale Rotary Pendulum Crane System. Int. J. Syst. Signal Control Eng. 
Appl, 2012. 5(1): p. 14-20. 
122. N Uchiyama, S Takagi, and S Sano. Robust control of rotary cranes based on 
pole placement approach. in Advanced Motion Control, 2006. 9th IEEE 
International Workshop on. 2006. IEEE. 
123. Pham Van Trieu. Combined controls of floating container cranes. in Control, 
Automation and Information Sciences (ICCAIS), 2015 International Conference 
on. 2015. IEEE. 
124. Joshua Vaughan, Ajeya Karajgikar, and William Singhose. A study of crane 
operator performance comparing PD-control and input shaping. in American 
Control Conference (ACC), 2011. 2011. IEEE. 
125. Milan Vukov, et al. Experimental validation of nonlinear MPC on an overhead 
crane using automatic code generation. in American Control Conference (ACC), 
2012. 2012. IEEE. 
126. Gabriel David Weymouth, Robert Vance Wilson, and Frederick Stern, RANS 
computational fluid dynamics predictions of pitch and heave ship motions in 
head seas. Journal of Ship Research, 2005. 49(2): p. 80-97. 
127. Zhou Wu, Xiaohua Xia, and Bing Zhu, Model predictive control for improving 
operational efficiency of overhead cranes. Nonlinear Dynamics, 2015. 79(4): p. 
2639-2657. 
128. Z Xi and T Hesketh, Discrete time integral sliding mode control for overhead 
crane with uncertainties. IET control theory & applications, 2010. 4(10): p. 
2071-2081. 
129. Jung Hua Yang and Shih Hung Shen, Novel approach for adaptive tracking 
control of a 3-D overhead crane system. Journal of Intelligent & Robotic 
Systems, 2011. 62(1): p. 59-80. 
130. Wen Yu, Xiaoou Li, and Francisco Panuncio, Stable Neural PID anti-swing 
control for an overhead crane. Intelligent Automation & Soft Computing, 2014. 
20(2): p. 145-158. 
115 
131. Menghua Zhang, et al., Adaptive tracking control for double-pendulum overhead 
cranes subject to tracking error limitation, parametric uncertainties and external 
disturbances. Mechanical Systems and Signal Processing, 2016. 76: p. 15-32. 
132. NĐ Zrnić, K Hoffmann, and SM Bošnjak, Modelling of dynamic interaction 
between structure and trolley for mega container cranes. Mathematical and 
computer modelling of dynamical systems, 2009. 15(3): p. 295-311. 
C. Các website 
133.  
134. https://www.drewry.co.uk/. 
135.  
136.  
137.
FPTS.pdf. 
138.  
139.  
140.  
141. https://brasembseul.files.wordpress.com/2011/06/enmh_briefre_0323.pdf. 
142. https://www.liebherr.com/shared/media/mobile-and-crawler-
cranes/brochures/wind-influences/liebherr-influence-of-wind-p403-e04-2017.pdf. 
PL-1 
PHỤ LỤC 
Phụ lục 1. Chương trình điều khiển viết cho vi điều khiển nhúng MyRIO-1900 
Phụ lục 2. Giao diện người dùng trên phần mềm Labview 
PL-2 
Phụ lục 3. Mô hình Simulink thuật toán điều khiển SOSMC 
PL-3 
Phụ lục 4. Mô hình Simulink thuật toán điều khiển NN-SOSMC 
PL-4 
Phụ lục 5. Mô hình Simulink thuật toán điều khiển SOSMC tích hợp bộ quan sát trạng thái
PL-5 
Phụ lục 6. Bản vẽ mặt cắt ngang mẫu tàu MH-A1-250 do Viện KAIST đề xuất