Điều khiển bám quỹ đạo chính xác cho Tàu mặt nước không người lái (USV) đặt ra một thách thức lớn do đặc tính thủy động lực học phi tuyến cao và các nhiễu động môi trường khó lường như gió và sóng. Các phương pháp truyền thống như Điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính (LQR) thường gặp phải sai số xác lập dưới tác động của nhiễu hằng số, trong khi các phương pháp tiếp cận thích nghi dựa trên Logic mờ (Fuzzy Logic) lại phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm chuyên gia và có xu hướng tiêu tốn năng lượng điều khiển. Bài báo này đề xuất một chiến lược tinh chỉnh tham số tối ưu cho bộ điều khiển Tích phân Tuyến tính (LQI) sử dụng thuật toán Tối ưu hóa Bầy đàn (PSO) nhằm giải quyết bài toán đánh đổi giữa độ chính xác bám quỹ đạo và mức tiêu thụ năng lượng. Thuật toán PSO được áp dụng để tìm kiếm toàn cục các ma trận trọng số tối ưu (Q, R), từ đó triệt tiêu sai số bám đồng thời giảm thiểu hiện tượng bão hòa cơ cấu chấp hành. Kết quả mô phỏng so sánh dưới các điều kiện nhiễu gió khắc nghiệt chứng minh rằng phương pháp PSO-LQI đề xuất có hiệu năng vượt trội đáng kể so với LQR tham số cố định và bộ điều khiển Fuzzy-LQI thích nghi. Cụ thể, chiến lược PSO-LQI giảm Sai số toàn phương trung bình (RMSE) xuống chỉ còn 0.663 mét (đạt mức cải thiện 92% so với LQR và 42.2% so với Fuzzy-LQI), đồng thời tiết kiệm 21.2% năng lượng điều khiển so với giải pháp Fuzzy. Những kết quả này khẳng định PSO-LQI là một phương pháp tiếp cận bền vững, hiệu quả về năng lượng và mang tính khả thi cao để thay thế cho các quy trình tinh chỉnh thủ công phức tạp.
TCDN.2026.3(27).14-27 - Lê Quyết Thắng
