THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tác giả: Đoàn Hữu Khánh
Tên đề tài: Nghiên cứu phát triển thuật toán định tuyến hành trình tàu thuỷ nhằm tối thiểu hóa nhiên liệu tiêu thụ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9520216
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Đinh Anh Tuấn; PGS. TS. Hoàng Đức Tuấn
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
TÓM TẮT NỘI DUNG
1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu là xây dựng thuật toán định tuyến hành trình nhằm tối thiểu hóa nhiên liệu tiêu thụ góp phần nâng cao hiệu quả khai thác và giảm khí thải ô nhiễm ra môi trường. Để đạt được mục đích này, luận án đặt ra các nhiệm vụ chỉnh như sau:
Nghiên cứu xây dựng mô hình động lực học trong môi trường 3D từ các phương trình toán 6 bậc tự do và thông số của tàu thực.
Xây dựng mô hình tỉnh toán nhiên liệu tiêu thụ cho tàu theo thời gian thực.
Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng theo phương pháp HIL. Mô hình này sẽ thực hiện hai nhiệm vụ là tạo ra bộ dữ liệu hoạt động thay thế cho bộ dữ liệu hoạt động trong quá khứ của tàu và thử nghiệm các thuật toán đề xuất.
Nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo lượng nhiên liệu tiêu thụ và thời gian hành trình của tàu sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo truyền thẳng MLP.
Nghiên cứu xây dựng thuật toán định tuyến hành trình tối thiểu hóa nhiên liệu tiêu thụ cho tàu trước mỗi chuyến đi dựa trên thuật toán A* và mô hình dự báo sử dụng mạng nơ-ron. Bên cạnh đó, một thuật toán để gợi ý tốc độ phù hợp giúp tàu có thể tới điểm đến đúng giờ trên tuyến đường tối thiểu nhiên liệu đã tìm được trong những trường hợp thời gian vận chuyển hàng hóa yêu cầu khác nhau cũng được đề xuất.
Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của luận án là những tàu chở hàng rời, trọng tải lớn. Phần thực nghiệm sử dụng các thông số kỹ thuật của tàu The Prosperity, đây là một tàu chở hàng rời có trọng tải 82000 tấn.
2. Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu đưa ra, luận án sử dụng các phương pháp phân tích, tổng hợp, mô hình hóa và mô phỏng, cụ thể như sau:
Phân tích các tài liệu khoa học, các công trình mới nhất đã được công bố trong và ngoài nước liên quan đến vấn đề nghiên cứu của luận án.
Mô hình hóa tàu thực dưới dạng một mô hình động lực học trong môi trường 3D.
Sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp và mô phòng để xây dựng và kiểm chứng các thuật toán đề xuất.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài có ý nghĩa khoa học:
Về mặt phương pháp luận, luận án đưa ra một phương pháp để định tuyến hành trình cho tàu với mục tiêu giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ. Cụ thể, thay vì sử dụng các bộ dữ liệu trong quá trình khai thác tàu trong quá khứ, phương pháp này đề xuất một phương pháp để tạo ra một bộ dữ liệu bằng một mô hình mô phỏng theo phương pháp HIL. Bên cạnh đó, luận án cũng đề xuất những thuật toán để định tuyến hành trình tối thiểu hóa nhiên liệu có ràng buộc thời gian cho tàu dựa trên mạng nơ-ron, thuật toán tìm kiếm A* và bộ dữ liệu đã được tạo ra trước đó.
Để tài có ý nghĩa thực tiễn:
Về mặt thực tiễn, luận án có ý nghĩa thiết thực trong giai đoạn hiện nay khi Việt Nam đang nỗ lực trở thành một quốc gia mạnh về kinh tế biển. Ngoài ra, nếu đề tài được nghiên cứu thành công thì sẽ góp phần giảm ô nhiễm môi trường, đem lại những hiệu quả lớn về kinh tế, nâng cao tỉnh cạnh tranh về giá thuê tàu cho các chủ tàu sở hữu hệ thống này trong điều kiện sự cạnh tranh về cước vận tải đang ngày một lớn.
4. Đóng góp mới của luận án
Luận án có 03 điểm đóng góp mới tiêu biểu, đó là:
Đầu tiên là xây dựng được một mô hình tính toán nhiên liệu tiêu thụ có thể áp dụng cho các tàu chở hàng sử dụng phương pháp nội suy và các công thức bản kinh nghiệm làm việc tin cậy với sai số thấp.
Thứ hai, luận án đã xây dựng được một mô hình dự báo được cả nhiên liệu tiêu thụ và thời gian hành trình sử dụng mạng nơ-ron được huấn luyện bằng bộ dữ liệu được tạo ra từ một mô hình mô phỏng xây dựng theo phương pháp HIL.
Cuối cùng, luận án đề xuất thuật toán định tuyến hành trình tối thiểu hóa nhiên liệu tiêu thụ có ràng buộc thời gian dựa thuật toán tìm kiếm A* và mạng nơ-ron ứng dụng trên một đồ thị di chuyển cong nhằm nâng cao tỉnh chính xác và tin cậy.
