Luận án Về một phương pháp nâng cao chất lượng hệ tự động bám sát mục tiêu trên tàu hải quân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
TRẦN VĂN NHÂN 
VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ 
TỰ ĐỘNG BÁM SÁT MỤC TIÊU TRÊN TÀU HẢI QUÂN 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Hà Nội – 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
TRẦN VĂN NHÂN 
VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ 
TỰ ĐỘNG BÁM SÁT MỤC TIÊU TRÊN TÀU HẢI QUÂN 
 Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa 
 Mã số: 9 52 02 16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
1. 
2. TS Lê Trần Thắng 
Hà Nội – 2021 
 GS-TSKH Cao Tiến Huỳnh 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số 
liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất 
kỳ công trình nào khác. Các dữ liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ. 
NGƢỜI CAM ĐOAN 
 Trần Văn Nhân 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Trƣớc tiên tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới hai thầy hƣớng dẫn khoa học: 
Cố GS – TSKH Cao Tiến Huỳnh – Viện Tự động hóa KTQS và TS Lê Trần 
Thắng – Viện Tự động hóa KTQS đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và 
tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận án này. 
 Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ 
quân sự - Bộ quốc phòng, Phòng đào tạo – Viện Khoa học và Công nghệ quân 
sự, Viện Tự động hóa KTQS đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá 
trình thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu sinh. 
 Xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc - Học viện Hải quân và Khoa 
Tên lửa – Pháo tàu đã tạo điều kiện giúp về cơ sở vật chất, giấy tờ công tác để 
tôi thực hiện tốt nhiệm vụ đƣợc giao. 
 Xin cảm ơn các nhà khoa học, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp 
đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận án. 
 Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới mọi thành viên trong gia đình: Bố 
mẹ, vợ và hai con hi sinh vất vả nhiều trong thời gian vừa qua, tạo mọi thuận 
lợi về thời gian, vật chất và tinh thần để cho tôi tập trung nghiên cứu hoàn 
thành luận án. 
TÁC GIẢ 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i 
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ........................................... vii 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ......................................................................... xi 
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................. xiv 
MỞ ĐẦU.......1 
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁM QUANG ĐIỆN TỬ 
TRÊN TÀU HẢI QUÂN ................................................................................. 8 
1.1. Khái quát hệ thống bám quang điện tử trên tàu chiến Hải quân ................ 8 
1.1.1. Vai trò hệ thống bám quang điện tử ................................................. 8 
1.1.2. Tham số chuyển động của mục tiêu và sai số bám sát mục tiêu ..... 10 
1.1.3. Chức năng và nguyên lý hoạt động hệ thống bám quang điện tử .. 12 
1.2. Tổng quan về hệ tự động bám sát mục tiêu trên tàu Hải quân ................ 19 
1.2.1. Các khái niệm cơ bản ...................................................................... 19 
1.2.2. Chế độ điều khiển vị trí (chế độ bám) ............................................ 20 
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của HTĐBSMT .................. 21 
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .............................................. 23 
1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước. .................................................. 23 
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước. .................................................. 27 
1.4. Đặt bài toán ................................................................................................ 33 
1.5. Kết luận chƣơng 1 ..................................................................................... 34 
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CHO HỆ THỐNG 
BÁM QUANG ĐIỆN TỬ TRÊN TÀU HẢI QUÂN ................................... 35 
iv 
2.1. Đặc điểm chung các hệ thống vũ khí trên tàu Hải quân .......................... 35 
2.2. Ảnh hƣởng của góc lắc tới các hệ thống vũ khí trên tàu ................................ 36 
2.2.1. Sóng biển và các đặc trưng của sóng biển ........................................... 36 
2.2.2. Ảnh hưởng của góc lắc dọc tới mặt phẳng cần ổn định ...................... 41 
2.2.3. Ảnh hưởng của góc lắc ngang tới mặt phẳng cần ổn định .................. 42 
2.3. Mô hình của đài quan sát quang điện tử khi gắn trực tiếp trên boong tàu ..... 44 
2.3.1. Phương trình Lagrange của đài quan sát quang điện tử ............... 44 
 2.3.2. Mô hình toán học đầy đủ của đài quan sát ..................................... 47 
2.4. Xây dựng bệ ổn định mặt phẳng ngang cho đài quan sát quang điện tử 
trên tàu Hải quân ............................................................................................. 50 
2.4.1. Mô tả mô hình đài quan sát quang điện tử ..................................... 50 
 2.4.2. Định nghĩa các hệ tọa độ tham chiếu...............................................52 
2.4.3. Phân tích quá trình biến đổi tọa độ từ mặt phẳng tàu tới góc định 
hướng của đài quan sát quang điện tử ..................................................... 53 
2.4.4. Phân tích động hình học từ các xilanh thủy lực tới mặt phẳng ổn 
định OP1P2 ................................................................................................ 59 
2.5. Mô hình của đài quan sát quang điện tử khi gắn trên bệ ổn định mặt 
phẳng ngang .................................................................................................... 63 
2.6. Kết luận chƣơng 2 .................................................................................... 66 
CHƢƠNG 3: TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƢỢT CHO HỆ THỐNG 
BÁM QUANG ĐIỆN TỬ .............................................................................. 68 
3.1. Sự cần thiết của điều khiển trƣợt trong tổng hợp HTBQĐT ................... 68 
3.2. Điều khiển trƣợt và các đặc tính của nó ................................................... 68 
3.2.1. Các khái niệm cơ bản về điều khiển trượt ..................................... 68 
v 
3.2.2. Xử lý thành phần bất định đầu vào ................................................. 72 
3.2.3. Các vấn đề xung quanh mặt trượt và điều kiện trượt ..................... 73 
3.2.4. Hiện tượng rung (chatteting) và điều khiển trượt bậc 2 ................. 75 
3.3. Tổng hợp bộ điều khiển trƣợt và các giải pháp nâng cao chất lƣợng cho 
HTBQĐT trên tàu Hải quân. ........................................................................... 78 
3.3.1. Mô tả hệ thống và các điều kiện ban đầu ....................................... 78 
3.3.2. Đề xuất cấu trúc biến đổi cho điều khiển chế độ trượt ................... 79 
3.3.3. Xây dựng luật điều khiển với cấu trúc biến đổi đề xuất ................. 86 
3.3.4. Giải pháp tối ưu hệ số mặt trượt ..................................................... 88 
3.3.5. Giải pháp giảm chattering dùng hàm thay thế trong vùng gần bề mặt trượt.
 ................................................................................................................... 98 
3.3.6. Giải pháp giảm “chattering” bằng phương pháp nhận dạng và bù trừ 
nhiễu. ........................................................................................................ 101 
3.4. Kết luận chƣơng 3 .................................................................................. 105 
CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG CÁC THUẬT TOÁN TRÊN MÔ HÌNH PHI 
TUYẾN CỦA HỆ THỐNG BÁM QUANG ĐIỆN TỬ ............................ 106 
4.1. Mô hình ĐQS-QĐT và các tham số mô phỏng...................................... 106 
4.2. Kết quả mô phỏng khi sử dụng bộ điều khiển đề xuất PSMC-2 ........... 109 
4.3. Kết quả mô phỏng khi sử dụng bộ điều khiển PSMC-4 sử dụng bộ quan 
sát nhiễu và hàm chuyển mạch đề xuất. ........................................................ 119 
4.4. Kết luận chƣơng 4 .................................................................................. 125 
KẾT LUẬN .................................................................................................. 126 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Đ CÔNG BỐ ......... 128 
vi 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 129 
PHỤ LỤC ..................................................................................................... P-1 
vii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
LOS Trục đƣờng ngắm. 
TBQĐT Thiết bị quang - điện tử . 
ĐQS-QĐT Đài quan sát quang điện tử. 
HTBQĐT Hệ tự động bám sát mục tiêu sử dụng các thiết bị quang điện tử. 
SMC Điều khiển trƣợt (Sliding mode control). 
PVS Cấu trúc biến đổi đề xuất (Proposed Variable Structure). 
PSF Hàm chuyển mạch đề xuất (Proposed Switching Function). 
PSMC Bộ điều khiển trƣợt đề xuất (Proposed Sliding mode 
control). 
D Cự li mục tiêu. 
mt 
Góc hƣớng mục tiêu. 
mt 
Góc tầm mục tiêu. 
( )x t Tín hiệu ra. 
( )e t Tín hiệu sai lệch (sai số). 
u(t) Tín hiệu điều khiển. 
r Góc lắc ngang (Roll). 
p Góc lắc dọc (Pitch). 
 Góc quay trở (Yaw). 
sh 
Mực sóng trung bình. 
sh Độ cao sóng. 
s Bƣớc sóng. 
sT Chu kỳ sóng. 
( , )s s sS   Phổ sóng biển. 
( )s sS  Phổ tần số của sóng biển. 
( , )s s sD   Hàm lan truyền hƣớng sóng. 
viii 
( , , )s s sh x y t Tổng độ cao bề mặt sóng của tất cả các sóng thành phần. 
q 
Giá trị tần số của sóng điều hòa. 
r Góc hƣớng sóng. 
s Khoảng hằng số của tần số s . 
s Khoảng hằng số định hƣớng. 
qr Góc pha của sóng điều hòa; qk là số sóng. 
 1 2 
T
q q q 
Véc tơ các biến khớp. 
1q  Góc hƣớng của ĐQS-QĐT. 
2q  Góc tầm của ĐQS-QĐT. 
 Véc tơ chứa các thành phần mô men xoắn (N.m). 
( )q,qgL 
Hàm Lagrange. 
( )qM Ma trận quán tính. 
K 
Động năng của hệ thống. 
P 
Thế năng của hệ thống. 
(q,q)C Véc tơ Coriolis. 
(q)G Véc tơ trọng lực. 
D(t) Nhiễu phụ thuộc thời gian. 
(q,q)F Nhiễu phụ thuộc trạng thái. 
2q,q,q R 
 Biểu diễn các véc tơ vị trí, tốc độ và gia tốc tƣơng ứng. 
(q,q)mC Ma trận của mô men hƣớng tâm và Coriolis. 
2(q) G R 
Véc tơ mô men gây ra bởi gia tốc trọng trƣờng. 
2(q) 
ms
F R 
Véc tơ các thành phần gây ra bởi ma sát. 
2I R 
Véc tơ các dòng điện. 
ix 
2 2x MK R Ma trận các hệ số đặc trƣng cho sự biến đổi điện – cơ. 
2 2x L R 
Ma trận đặc trƣng cho cảm ứng điện từ. 
2 vD R Véc tơ nhiễu điện áp. 
2 cU R 
Véc tơ điện áp phần ứng. 
2(I,q) U R Véc tơ của sức điện động cảm ứng 
và điện áp rơi trên điện 
trở trong. 
(q)cE Sức điện động cảm ứng. 
2 2 dcR R Ma trận các điện trở trong của các động cơ. 
eK Ma trận các hệ số tỷ lệ. 
( ), ( )M M   Mô men quán tính của kênh hƣớng và kênh tầm. 
( ), ( )M q M q  Ảnh hƣởng mô men quán tính của hai kênh lẫn nhau. 
OO1 = d1 Khoảng cách từ mặt phẳng cần ổn định tới mặt boong tàu. 
O1P1P2 Mặt phẳng cần ổn định và chứa ĐQS-QĐT. 
Od Vị trí đặt ĐQS-QĐT. 
,  Lần lƣợt là góc hƣớng và góc tầm của ĐQS-QĐT. 
, ,,d dT T  Các hằng số điện từ. 
, ,,cd cdT T  Các hằng số cơ điện. 
u Tín hiệu điều khiển. 
; s(x,t) s(x)
 Mặt trƣợt. (3.2) 
equ 
Tín hiệu điều khiển tƣơng đƣơng (equivalence principle). 
Nu Tín hiệu làm cho ( )x t tiến về mặt trƣợt. 
( )x x t 
 Véc tơ trạng thái. 
V(.) Hàm Lyapunov. 
sign(.) Hàm dấu signum. 
(.)fL V 
Đạo hàm Lie của hàm Lyapunov. 
x 
 Ma trận hằng số. 
( )t Ma trận hàm. 
sat(.) Hàm bão hòa (saturation function). 
tanh(.) Hàm hyperbolic tangent. 
( , )f x t Thành phần bất định của mô hình. 
d(t) Nhiễu phụ thuộc thời gian. 
 Giá trị lớn nhất của nhiễu loạn. 
( )e t Sai số bám sát theo quỹ đạo. 
1( )e t Sai số bám theo vị trí góc. 
2( )e t Sai số bám theo vận tốc góc. 
0( )e t Tọa độ điểm ban đầu của hệ thống trong không gian sai số. 
c Hệ số mặt trƣợt. 
s3 Mặt trƣợt cơ sở. 
t1 , t2 Thời điểm chuyển quỹ đạo pha. 
1 2 3; ;c c c Hệ số góc tƣơng ứng của s1, s2, s3. 
ttc
 Thời gian tiếp cận. 
 Biên độ hàm chuyển mạch signum. 
AS Ổn định tiệm cận (Asymptotically Stabil). 
IAE Tiêu chuẩn tích phân trị tuyệt đối của sai lệch. 
ITAE Tiêu chuẩn tích phân của thời gian nhân trị tuyệt đối sai lệch. 
ˆ
fd 
Ứớc lƣợng của nhiễu ( )d t . 
ˆ Ứớc lƣợng vận tốc góc. 
xi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 
 Trang 
Hình 1.1. Hệ thống Palma trên tàu hộ vệ tên lửa Gepard 3.9 9 
Hình 1.2. Tham số mục tiêu trong hệ tọa độ cầu 10 
Hình 1.3. Vị trí của mục tiêu và trục đƣờng ngắm trong chế độ bám 
sát 
11 
Hình 1.4. Hình ảnh màn hình video của HTBQĐT 13 
Hình 1.5. Sơ đồ chức năng của HTBQĐT trong hệ thống máy điều 
khiển bắn pháo tàu 
14 
Hình 1.6. Các góc lắc tác động lên tàu biển 17 
Hình 1.7. Sơ đồ chức năng hệ thống bám quang điện tử 20 
Hình 1.8. Điều khiển chế độ trƣợt 30 
Hình 2.1. Profin sóng và các yếu tố của sóng 37 
Hình 2.2. Các dạng sóng đơn và phổ tần số tƣơng ứng. 40 
Hình 2.3. Trạng thái sóng ngẫu nhiên từ 100 sóng thành phần 40 
Hình 2.4. Phổ của sóng là hàm của tần số và hƣớng sóng [57] 41 
Hình 2.5. Sơ đồ cấu trúc hệ tọa độ ổn định tàu và mặt phẳng thiết bị 42 
Hình 2.6. Ảnh hƣởng của góc lắc dọc tới mặt phẳng thiết bị 42 
Hình 2.7. Ảnh hƣởng của góc lắc ngang tới mặt phẳng thiết bị 43 
Hình 2.8. Khí tài cần ổn định mặt phẳng ngang trên tàu tên lửa 
1241.8 
43 
Hình 2.9. Mô hình ĐQS-QĐT trên tàu Hải quân 51 
Hình 2.10a. Dịch chuyển của các xilanh dƣới tác động góc lắc ngang 
r 
62 
Hình 2.10b. Dịch chuyển của các xilanh dƣới tác động góc lắc dọc p 62 
Hình 2.10c. Dịch chuyển của các xilanh dƣới tác động góc lắc ngang r 
và góc lắc dọc p 
63 
Hình 3.1. Xác định tín hiệu điều khiển tiến về mặt trƣợt 70 
Hình 3.2. Nguyên nhân của hiện tƣợng chattering 76 
Hình 3.3. Hiện tƣợng chattering trên bề mặt trƣợt 76 
xii 
Hình 3.4. Các hàm thay thế cho hàm dấu sign(s) 77 
Hình 3.5. Các đáp ứng sai số trong không gian trạng thái với các 
giá trị c (hệ số mặt trƣợt) khác nhau 
80 
Hình 3.6. Biễu diễn cấu trúc biến đổi đề xuất trong không gian 
sai số (Trƣờng hợp a) 
82 
Hình 3.7. Biễu diễn cấu trúc biến đổi đề xuất trong không gian 
 sai số (Trƣờng hợp b) 
85 
Hình 3.8. Ý nghĩa hình học của hàm chuyển mạch đề xuất ( )sw s 99 
Hình 4.1. Quỹ đạo pha của hệ thống đối với mặt trƣợt truyền thống 109 
Hình 4.2. Quỹ đạo pha của hệ thống với cấu trúc biến đổi đề xuất 110 
Hình 4.3a. Sai số bám vị trí khi sử dụng SMC truyền thống với 
20 
110 
Hình 4.3b. Tín hiệu đặt và tín hiệu bám vị trí khi sử dụng SMC 
truyền thống với 20 
111 
Hình 4.4a. Tín hiệu đặt và tín hiệu bám vị trí khi sử dụng bộ điều 
khiển đề xuất PSMC-2 với 20 
111 
Hình 4.4b. Sai số bám vị trí khi sử dụng bộ điều khiển đề xuất 
PSMC-2 với 20 
111 
Hình 4.5. Sai số bám tốc độ với bộ điều khiển trƣợt truyền thống 
với 20 
112 
Hình 4.6. Sai số bám tốc độ với bộ điều khiển đề xuất PSMC-2 
với 20 
112 
Hình 4.7. Tín hiệu điều khiển với bộ điều khiển trƣợt truyền thống ... ient implementation of Reid's 
multiple hypothesis tracking algorithm and its evaluation for the purpose of 
visual tracking", IEEE Transactions on pattern analysis machine 
intelligence. 18(2), tr. 138-150. 
37. Jinkun Liu, Xinhua Wang (2002), Advanced Sliding Mode Control for 
Mechanical Systems: Design, Analysis and MATLAB Simulation, Springer. 
38. K. Atsuo, I. Hiroshi và S. Kiyoshi (1994), " Chattering reduction of 
disturbance observer based sliding mode control", IEEE Trans. Ind. 30. 
39. Khalil, H.K. (2002), Nonlinear Systems (3rd ed.), Prentice Hall, Upper 
Saddle River. 
40. Kokotovic, P.V. (1992), "The joy of feedback: nonlinear and adaptive", 
IEEE Control Systems Magazine. 12(3), tr. 7–17. 
41. Koskinen Kristian (2013), Numerical simulation of ship motion due to 
waves and manoeuvring, Project in Naval Architecture, Stockholm, Sweden 
42. Krstíc M, Kanellakopoulos I và Kokotovíc P (1995), Nonlinear and 
Adaptive Control Design, John Wiley & Sons, Inc, New York 
43. Kuo, Benjamin C (1987), Automatic control systems, Prentice Hall PTR. 
44. L.Fridman, A. Levant (2002), High-Order Sliding Modes Sliding Modes 
Control in Engineering, New York. 
45. LaSalle, J.P. ( 1960), "Some extensions of Liapunov's second method" IRE 
Transactions on Circuit Theory. CT-7, tr. 520–527. 
133 
46. Lozano, Brogliato (1992), "Adaptive control of robot manipulators with 
flexible joints", IEEE Transactions on Automatic Control. 37, tr. 174–181. 
47. MacFarlane, A (1979), "The development of frequency-response methods 
in automatic control [Perspectives]", IEEE Transactions on Automatic 
Control. 24(2), tr. 250-265. 
48. McNinch Lucas và cộng sự (2009), Optimal specification of sliding mode 
control parameters for unmanned surface vessel systems, 2009 American 
Control Conference, IEEE, tr. 2350-2355. 
49. Mittal Anurag, Paragios Nikos (2004), Motion-based background 
subtraction using adaptive kernel density estimation, Proceedings of the 
2004 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern 
Recognition, 2004. CVPR 2004., Ieee, tr. II-II. 
50. Ogata Katsuhiko, Yang Yanjuan (2002), Modern control engineering, 
Vol. 4, Prentice hall India. 
51. Padula, Mariarosaria (2002), "On direct Lyapunov method in continuum 
theories", Nonlinear problems in mathematical physics and related topics I, 
Springer, tr. 289-302. 
52. Patrick Hamill (2014), A Student‟s Guide to Lagrangians and 
Hamiltonians, Cambridge University Press. 
53. Rigatos Gerasimos và cộng sự (2016), "Control of DC–DC converter and 
DC motor dynamics using differential flatness theory", Springer 
Science+Business Media Singapore. 2(4), tr. 371-380. 
54. Robert-Inacio và cộng sự (2007), "Multispectral target detection and 
tracking for seaport video surveillance", Proceedings of the IVS Image 
Vision Computing New Zealand, tr. 169-174. 
55. Salamci, Banks (1997), Optimal sliding surfaces design for a class of 
nonlinear systems, ACES Research Report 697, The university of Sheffield. 
56. Shtessel và cộng sự (2013), "Continuous adaptive finite reaching time 
134 
control and second-order sliding modes". 30(1), tr. 97-113. 
57. Sørensen, Asgeir J. (2013), Marine Control Systems: Propulsion and 
Motion Control of Ships and Ocean Structures, Department of Marine 
Technology Norwegian University of Science and Technology. 
58.Spong Mark, Vidya (1998), Robot dynamic and control, Wiley, New York. 
59. Sumimoto Tetsuhiro và cộng sự (1994), Machine vision for detection of 
the rescue target in the marine casualty, Proceedings of IECON'94-20th 
Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, IEEE, tr. 723-726. 
60. Taylor D (1989), "Composite control of direct – drive robots", Proc. of 
IEEE Conf. Decision and control, tr. 1670 – 1675. 
61. Utkin V và cộng sự (2017), Sliding Mode Control in Electro-Mechanical 
Systems, Boca Raton: CRC Press. 
62. Utkin, V. (1966), "On compensation of the forced term of motion in 
vatiable-structure control systems ", AN SSSR "Tekhnicheskaya 
Kibernetika" series. 4, tr. 169-173. 
63. Utkin, V. ( 1977), "Variable structure systems with sliding modes," IEEE 
Transactions on Automatic Control. 22(2), tr. 212-222. 
64. Utkin Vadim (1993), "Sliding mode control design principles and 
applications to electric drives", IEEE transactions on industrial electronics. 
40(1), tr. 23-36. 
65. Utkin Vadim (1992), Sliding modes in optimization and control problems, 
Springer Verlag, New York. 
66. Utkin Vadim và cộng sự (2017), Sliding mode control in electro-
mechanical systems, CRC press. 
67. Utkin V.I, Yang K.D (1978), "Methods for construction of discontinuity 
planes in multidimensional variable structure systems", Avtomatika i 
Telemekhanika(10), tr. 72-77. 
68. V. Emelyanov (1967), Variable Structure Automatic Control Systems, 
135 
Moscow: Nauka, (in Russian). 
69. Vadim Utkin (1978), Sliding modes and their application in variable 
structure systems, MIR Publishers, Moscow. 
70. Van den Broek, Sebastiaan P và các cộng sự. (2012), Persistent maritime 
surveillance using multi-sensor feature association and classification, Signal 
Processing, Sensor Fusion, and Target Recognition XXI, International 
Society for Optics and Photonics, tr. 83920O. 
71. Vecchio C (2010), Sliding mode control: Theoretical developments and 
application to uncertain mechanical systems, Universita Studi di Pavia. 
72. Westall Paul và cộng sự. (2008), Evaluation of maritime vision techniques 
for aerial search of humans in maritime environments, 2008 Digital Image 
Computing: Techniques and Applications, IEEE, tr. 176-183. 
73. Young, Kar-Keung David (1993), "Variable structure control for robotics 
and aerospace applications". 
74. Z.L. Szpak và J.R.Tapamo (2011), "Maritime surveillance: Tracking ships 
inside a dynamic background using a fast level-set", Expert systems with 
applications. 38(6), tr. 6669-6680. 
75. Zhong, Jing (2003), Segmenting foreground objects from a dynamic 
textured background via a robust kalman filter, Proceedings Ninth IEEE 
International Conference on Computer Vision, IEEE, tr. 44-50. 
76. Zinober, Alan SI (1989), Deterministic control of uncertain systems, 
Proceedings. ICCON IEEE International Conference on Control and 
Applications, IEEE, tr. 645-650. 
Tiếng Nga 
77. Анатолий Ерофеев (2017), Теория автоматического управления, 
Litres. 
78. Александр Н. Лукин (2005), Теория автоматического управления. 
79. Анатолий А. Первозванский (2015), Курс теории автоматического 
136 
управления, Издательство Лань. 
80. Евгений П. Попов (1989), Теория линейных систем автоматического 
регулирования и управления, Наука. 
81. ДП Ким (2007), Теория автоматического управления. Том 2. 
Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. 
Учебник. 
82. Дмитрий Пе. Ким (2003), Теория автоматического управления, 
Физматлит. 
83. Смольников П.П (1987), Синтез квазиопти- мальных систем 
aвтоматического управления. Энергия, Ленинград. 
Trang web 
84. https://voer.edu.vn/m/song-bien/b5df5914. 
1 
PHỤ LỤC 
1. Mô phỏng HTBQĐT hi sử dụng bộ điều hiển PSMC-2. 
1.1. Sơ đồ mô phỏng dùng m-file 
1.2. Thuật toán bộ điều hiển PSMC-2 trong m-file 
function [sys,x0,str,ts] = PSMC2(t,x,u,flag) 
switch flag, 
case 0, 
 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; 
case 3, 
 sys=mdlOutputs(t,x,u); 
case {2,4,9} 
 sys=[]; 
otherwise 
 error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); 
end 
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes 
sizes = simsizes; 
sizes.NumContStates = 0; 
sizes.NumDiscStates = 0; 
sizes.NumOutputs = 3; 
sizes.NumInputs = 3; 
sizes.DirFeedthrough = 1; 
sizes.NumSampleTimes = 0; 
sys = simsizes(sizes); 
x0 = []; 
str = []; 
ts = []; 
P-1 
P-1 
2 
function sys=mdlOutputs(t,x,u) 
r=u(1); 
dr=cos(t); 
ddr=-sin(t); 
th=u(2); 
dth=u(3); 
e=r-th; 
de=dr-dth; 
global dde; % dde la gia tri vi phan cua de 
% s'=c*de+dde la dao ham cua s 
a=4.48; 
b=9.54; 
fx=-a*dth; 
epc=20;k1=55;k2=20; 
if t<0.175 
 c=15; 
 s=c*e+de-3.4; 
ut=(1/b)*(k1*s+k2*(c*de+dde)+epc*sign(s)+c*de+ddr-fx); 
elseif t>0.37 
 c=15; 
 s=c*e+de; 
M=2 
if M==1 
 ut=(1/b)*(k1*s+k2*(c*de+dde)+epc*sign(s)+c*de+ddr-fx); 
elseif M==2 
 if s>0.02 
ut=(1/b)*(k1*s+k2*(c*de+dde)+epc*sign(s)+c*de+ddr-fx); 
 else 
ut=(1/b)*(k1*s+k2*(c*de+dde)+epc*sin(2*s)*50+c*de+ddr-fx); 
 end 
end 
 else 
 c=-15; 
 s=c*e+de+3.4; 
ut=(1/b)*(k1*s+k2*(c*de+dde)+epc*sign(s)+c*de+ddr-fx); 
 end 
sys(1)=ut; 
sys(2)=e; 
sys(3)=de; 
1.3. Mô hình ĐQS-QĐT trong m-file 
function [sys,x0,str,ts]=DQS-QDT(t,x,u,flag) 
switch flag, 
case 0, 
 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; 
case 1, 
 sys=mdlDerivatives(t,x,u); 
case 3, 
 sys=mdlOutputs(t,x,u); 
case {2, 4, 9} 
P-2 
P-1 
3 
 sys = []; 
otherwise 
 error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); 
end 
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes 
sizes = simsizes; 
sizes.NumContStates = 2; 
sizes.NumDiscStates = 0; 
sizes.NumOutputs = 2; 
sizes.NumInputs = 1; 
sizes.DirFeedthrough = 0; 
sizes.NumSampleTimes = 0; 
sys=simsizes(sizes); 
x0=[0.15 1.15]; 
str=[]; 
ts=[]; 
function sys=mdlDerivatives(t,x,u) 
a1 = randi(5,1,1);%gia tri a1,a2,a3,a4 luon trong khoang[1,5] 
a2 = randi(5,1,1); 
a3 = randi(5,1,1); 
a4 = randi(5,1,1); 
dt=a1*sin(2*t)+a2*cos(3*t)+a3*sin(2*x(1))+a4*cos(x(2))+0,0001
36sin(t); 
% TdTcd d(dx2)/dt= -6,1*0,223E-04*sin(t)=-1,36E-04*sin(t) 
a=4.48; 
b=9.54; 
sys(1)=x(2); 
sys(2)=-a*x(2)+b*u+dt; 
function sys=mdlOutputs(t,x,u) 
sys(1)=x(1); 
sys(2)=x(2); 
1.4. Vẽ các đồ thị trong m-file 
close all; 
figure(1); 
plot(t,y(:,1),'k',t,y(:,2),'r:','linewidth',2); 
legend('Tin hieu dat','Goc huong'); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Goc huong'); 
grid; 
figure(2); 
plot(t,u(:,1),'k','linewidth',0.01); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Tin hieu dieu khien (v)'); 
grid; 
figure(3); 
c=15; 
plot(e,de,'r',e,-c'.*e+3.4,'k','linewidth',2); 
xlabel('e1(t)');ylabel('e2(t)'); 
hold on 
 c=-15; 
plot(e,de,'r',e,-c'.*e-3.4,'k','linewidth',2); 
P-3 
P-1 
4 
hold on 
 c=15; 
plot(e,de,'r',e,-c'.*e,'k','linewidth',2); 
grid; 
figure(4); 
plot(t,de,'k','linewidth',2); 
legend('Sai so bam toc do'); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Sai so bam toc do (rad/s)'); 
grid; 
figure(5); 
plot(t,e,'k','linewidth',2); 
legend('Sai so bam vi tri '); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Sai so bam vi tri (rad)'); 
grid; 
figure(6); 
plot(t,dt,'r','linewidth',2); 
legend('Tin hieu nhieu'); 
xlabel('Thoi gian (s)');ylabel('Bien do nhieu'); 
grid; 
figure(7); 
plot(t,cos(t),'k',t,u(:,3),'r:','linewidth',2); 
legend('Tin hieu dat','Toc do goc'); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Toc do goc'); 
grid; 
2. Mô phỏng HTBQĐT hi sử dụng bộ điều hiển PSMC-4. 
2.1. Sơ đồ mô phỏng dùng m-file 
2.2. Thuật toán bộ điều hiển PSMC-4 trong m-file 
function [sys,x0,str,ts]= PSMC-4(t,x,u,flag) 
switch flag, 
case 0, 
P-4 
P-1 
5 
 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; 
case 1, 
 sys=mdlDerivatives(t,x,u); 
case 3, 
 sys=mdlOutputs(t,x,u); 
case {1, 2, 4, 9} 
 sys = []; 
otherwise 
 error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); 
end 
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes 
sizes = simsizes; 
sizes.NumDiscStates = 0; 
sizes.NumOutputs = 1; 
sizes.NumInputs = 5; 
sizes.DirFeedthrough = 1; 
sizes.NumSampleTimes = 0; 
sys=simsizes(sizes); 
x0=[]; 
str=[]; 
ts=[]; 
function sys=mdlOutputs(t,x,u) 
thd=u(1);dthd=cos(t);ddthd=-sin(t); 
th=u(2); 
dth=u(3); 
dp=u(5); 
a=4.48 
b=9.54; 
fx=-a*dth; 
k1=55;k2=20; 
e=thd-th; 
de=dthd-dth; 
global dde; % dde la gia tri vi phan cua de 
% s'=c*de+dde la dao ham cua s 
c=15; 
s=c*e+de; 
xite=1; 
if t<0.163 
 c=15; 
 s=c*e+de-3.4; 
ut=1/b*(k1*s^3+k2*(c*de+dde)+xite*sign(s)+ddthd+c*de-dp-fx); 
elseif t>0.35 
 c=15; 
 s=c*e+de; 
M=2 
if M==1 
ut=1/b*(k1*s^3+k2*(c*de+dde)+xite*sign(s)+ddthd+c*de-dp-fx); 
elseif M==2 
 if s>0.02 
ut=1/b*(k1*s^3+k2*(c*de+dde)+xite*sign(s)+ddthd+c*de-dp-fx); 
P-5 
P-1 
6 
 else 
ut=1/b*(k1*s^3+k2*(c*de+dde)+xite*sin(2*s)*50+ddthd+c*de-dp-fx) 
 end 
end 
 else 
 c=-15; 
 s=c*e+de+3.4; 
ut=1/b*(k1*s^3+k2*(c*de+dde)+xite*sign(s)+ddthd+c*de-dp-fx); 
 end 
2.3. Mô hình ĐQS-QĐT trong m-file 
function [sys,x0,str,ts]= DQS-QDT(t,x,u,flag) 
switch flag, 
case 0, 
 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; 
case 1, 
 sys=mdlDerivatives(t,x,u); 
case 3, 
 sys=mdlOutputs(t,x,u); 
case {2, 4, 9} 
 sys = []; 
otherwise 
 error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); 
end 
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes 
sizes = simsizes; 
sizes.NumContStates = 2; 
sizes.NumDiscStates = 0; 
sizes.NumOutputs = 3; 
sizes.NumInputs = 1; 
sizes.DirFeedthrough = 0; 
sizes.NumSampleTimes = 0; 
sys=simsizes(sizes); 
x0=[0.15 1.15]; 
str=[]; 
ts=[]; 
function sys=mdlDerivatives(t,x,u) 
ut=u(1); 
a=4.48; 
b=9.54; 
d=14*sin(t)+6*cos(2*t)+7*sin(3*t); 
ddth=-a*x(2)+b*ut+d; 
sys(1)=x(2); 
sys(2)=ddth; 
function sys=mdlOutputs(t,x,u) 
d=14*sin(t)+6*cos(2*t)+7*sin(3*t); 
sys(1)=x(1); 
sys(2)=x(2); 
sys(3)=d; 
P-6 
P-1 
7 
2.4. Xây dựng bộ quan sát nhi u trong m-file 
function [sys,x0,str,ts]=s_function(t,x,u,flag) 
switch flag, 
case 0, 
 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; 
case 1, 
 sys=mdlDerivatives(t,x,u); 
case 3, 
 sys=mdlOutputs(t,x,u); 
case {2, 4, 9} 
 sys = []; 
otherwise 
 error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); 
end 
function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes 
sizes = simsizes; 
sizes.NumContStates = 2; 
sizes.NumDiscStates = 0; 
sizes.NumOutputs = 1; 
sizes.NumInputs = 4; 
sizes.DirFeedthrough = 0; 
sizes.NumSampleTimes = 0; 
sys=simsizes(sizes); 
x0=[0;0]; 
str=[]; 
ts=[]; 
function sys=mdlDerivatives(t,x,u) 
ut=u(1); 
dth=u(3); 
Phi1=100000; 
Phi2=100; 
a=-4.48; 
b=9.54; 
sys(1)=Phi1*(x(2)-dth); 
sys(2)=-x(1)+b*ut-Phi2*(x(2)-dth)-a*dth; 
function sys=mdlOutputs(t,x,u) 
sys(1)=x(1); % uoc luong d 
2.5. Vẽ các đồ thị trong m-file 
close all; 
figure(1); 
plot(t,y(:,1),'k',t,y(:,2),'r:','linewidth',2); 
legend('Tin hieu dat','Tin hieu ra'); 
grid; 
figure(2); 
plot(t,y(:,1)-y(:,2),'k:','linewidth',2); 
legend('Sai so bam vi tri'); 
grid; 
figure(3); 
P-7 
P-1 
8 
plot(t,cos(t),'k',t,y(:,3),'r:','linewidth',2); 
legend('Toc do dat','Toc do ra'); 
grid; 
figure(4); 
plot(t,cos(t)-y(:,3),'k:','linewidth',2); 
legend('Sai so bam toc do'); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Sai so bam toc do (rad/s)'); 
grid; 
figure(5); 
plot(t,p(:,3),'k',t,p(:,4),'r:','linewidth',2); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Nhieu va uoc luong nhieu'); 
legend('Nhieu d','Uoc luong d'); 
grid; 
figure(6); 
plot(t,p(:,3)-p(:,4),'k','linewidth',2); 
xlabel('Thoi gian (s)');ylabel('Sai so uoc luong nhieu'); 
legend('Sai so uoc luong d'); 
grid; 
figure(7); 
plot(t,ut(:,1),'k','linewidth',2); 
xlabel('Thoi gian(s)');ylabel('Tin hieu dieu khien u (v)'); 
grid; 
P-8 
P-1