Tiến Sĩ Phân tích thuỷ động lực học và thiết kế hệ thống điều khiển theo công nghệ hướng đối tượng cho phươn

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NĂM 2015
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Phương tiện tự hành dưới nước (AUV)[7] đang ngày càng được sử dụng bởi
các nhà khai thác dân sự và quốc phòng cho các nhiệm vụ phức tạp và nguy hiểm.
Điều này có được là do các đặc tính cơ bản về an toàn và hiệu quả khi so sánh với
phương tiện có người lái[58],[67]. AUV không yêu cầu điều hành của con người
và phải chịu các điều kiện và các mối nguy hiểm vốn có trong môi trường dưới
nước. AUV hiệu quả hơn so với phương tiện có người lái cả về thời gian và tài
chính do phương tiện nhỏ hơn và không cần các hệ thống để duy trì sự sống dưới
nước. Điều này cũng dẫn đến qui mô yêu cầu thực hiện bảo trì thường xuyên cần
thiết sẽ nhỏ hơn nhằm duy trì cho một phương tiện hoạt động.Với các đặc trưng
nổi bật như trên, các loại AUV đã được sử dụng thành công và hiệu quả trong
ngành công nghệ hàng hải cho cả mục đích dân sự và quân sự[7],[19].
Ngày nay, cùng với sự phát triển chung của đất nước, ngành kinh tế biển
ngày một đóng vai trò quan trọng.Việc nghiên cứu về đại dương cũng rất cần các
phương tiện tự hành dưới nước nhằm mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế xã hội
trong dân sự cũng như các trang thiết bị hải quân[56]; ví dụ: tìm hiểu các nguồn
sinh vật học của đại dương, cảnh báo thiên tai và sóng thần, các thiết bị quân sự tự
hành dưới nước.Một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ tàu
thủy và kỹ thuật dưới nước đang được phát triển rất nhanh tại nước ta. Nhiều nhà
máy và xí nghiệp chế tạo tàu thủy đã phải nhập khẩu từ nước ngoài nhiều thiết bị
để chế tạo những tàu lớn và hiện đại; đặc biệt là phải nhập khẩu những thiết bị điều
khiển, ví dụ: hệ thống lái tàu thủy tự động có điều khiển theo chương trình, hệ
thống điều khiển từ xa cho buồng máy. Như thế, chi phí để hoàn thành một phương
tiện dưới nước sẽ rất cao. Hơn thế nữa, việc nghiên cứu tác động của môi trường
biển tới đời sống kinh tế xã hội của dân sinh rất cần thiết đối với nước ta ví dụ như là: cảnh báo thiên tai và sóng thần, khảo sát hệ sinh thái dưới biển, vận tải biển
bằng tàu thủy; cũng như việc phát triển các trang thiết bị cho hải quân. Các hoạt
động trên đòi hỏi phải có các phương tiện tự hành dưới nước thì mới đáp ứng được
mục tiêu. Do đó, việc nghiên cứu sản xuất các phương tiện này trong nước sẽ tăng
được tính chủ động trong sản xuất hàng loạt, giảm chi phí nhập khẩu từ nước ngoài
và hạn chế được việc lệ thuộc vào bí mật công nghệ đặc biệt là trong lĩnh vực quân
sự. Đã có một số trường đại học và cao đẳng trong nước nghiên cứu và chế tạo mô
hình về hệ thống lái tự động, tuy nhiên nếu các thiết bị này được sản xuất công
nghiệp thì việc sử dụng các chuẩn để phân tích, thiết kế và thi hành hệ thống điều



khiểncần phải được xem xét đến. Việc tái sử dụng và tùy biến các mô đun điều
khiển đã phát triển được áp dụng cho hệ thống ứng dụng mới là rất quan trọng,
nhằm giảm chi phí, thời gian và nhân công sản xuất[1]. Ở nước ta, việc xem xét sử
dụng các chuẩn dùng để phân tích thiết kế hệ thống điều khiển, tái sử dụng và tùy
biến các mô đun điều khiển đã phát triển vẫn còn hạn chế.
Trên thế giới có nhiều nước đã và đang phát triển rất mạnh về điều khiển các
phương tiện tự hành dưới nước với công nghệ điều khiển tích hợp cao như là Na
Uy, Mỹ, Nga và Pháp. Các phương tiện này được sử dụng trong mục đích dân sự,
như là thăm dò các nguồn tài nguyên thiên nhiên dưới biển, do nguồn tài nguyên
trên đất liền đang cạn kiệt dần và nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống của con người
ngày càng tăng cao. Các phương tiện tự hành dưới nước cũng được sử dụng cho
mục đích quân sự riêng cho từng quốc gia nhằm bảo vệ toàn vẹn chủ quyền lãnh
thổ của quốc gia đó, đặc biệt là các vùng biển đảo, cũng như là mục đích quân sự
chung như là chống khủng bố và hải tặc quốc tế.