한국항해항만학회지 (Journal of Navigation and Port Research)

  • 제31권5호
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  • Pages.325-332
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  • 2007
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  • 1598-5725(pISSN)
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  • 2093-8470(eISSN)
한국항해항만학회 (Korean Institute of Navigation and Port Research)
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조이스틱을 이용한 선박의 입출항 및 접이안 시스템의 제어 알고리즘 개발

Development of Control Algorithm for Ship Berthing and Unberthing Systems Using a Joystick

  • 홍성국 (충남대학교 BK2l 메카트로닉스 고급인력양성 산학공동사업단) ;
  • 정윤하 (충남대학교 BK2l 메카트로닉스 고급인력양성 산학공동사업단) ;
  • 김선영 (한국해양연구원 해상교통안전연구사업단) ;
  • 원문철 (충남대학교 BK2l 메카트로닉스 고급인력양성 산학공동사업단)
  • Hong, Seong-Kuk (Dept. of Mechtronics of BK 21 Mechatronics Group, Chungnam National University) ;
  • Jung, Yun-Ha (Dept. of Mechtronics of BK 21 Mechatronics Group, Chungnam National University) ;
  • Kim, Sun-Young (Maritime and Ocean Engineering Research Institute/KORDI) ;
  • Won, Moon-Cheol (Dept. of Mechtronics of BK 21 Mechatronics Group, Chungnam National University)
  • 발행 : 2007.06.30
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초록

본 연구에서는 조이스틱을 이용하여 프로펠러와 타, 선수/선미 쓰러스터를 갖는 선박의 접이안을 위한 제어 알고리즘을 개발하였다. 조이스틱으로부터 전진 방향 및 회전 방향의 속도명령을 받아 전진 방향 및 회전 방향의 속도를 제어하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 비선형 제어 알고리즘을 개발하기 위해 저속 조종수학모형을 사용하였다. 또한, 본 연구에서는 비선형 및 PID 제어기의 성능을 검증하기 위해 선박 접이안 가상 HILS(Hardware in the Loop Simulation) 프로그램을 구현하였다. HILS 프로그램은 LabWindow/CVI를 이용하여 개발하였으며, 사용자는 선박의 현재 위치와 원하는 궤적을 모니터를 통해 본 후 조이스틱을 이용하여 선박의 전진 방향 및 회전방향 속도를 제어함으로서 선박을 조종한다. 시뮬레이션 결과를 보면 비선형 제어기와 PID 제어기는 개루프 조이스틱 제어기보다 타와 쓰러스터의 입력 크기뿐 아니라 선박의 위치오차 면에서도 우수한 성능을 보였다.

This study develops a control algorithm on berthing/unberthing system using a joystick for ships with thrusters and a rudder. A nonlinear mathematical model for low speed maneuvering of typical container ships is used to develop a MIMO(multi-input multi-output) nonlinear control algorithm for velocity feedback joystick control. Also a virtual HILS(hardware in the loop simulation) software program for berthing/unberthing is developed to test the performance of the nonlinear and a PID control algorithm. The program is developed using LabWindow/CVI, and a user can see current position and desired trajectory of ship in a monitor, then he can control forward and yaw velocities of a ship using a joystick. The simulation results show that the nonlinear mfd the PID controller have superior performance over a simple open loop joystick control algorithm.

키워드

참고문헌

  1. IMO 선박 조종성 기준 검토 위원회(2002) "IMO 조종성 기준 개정을 위한 연구", 대한 조선학회. pp.110-226.
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  3. 윤현규, 김선영(2005), "저속시 선체에 작용하는 유체력 수학모형 정립을 위한 모형심험 방안 연구", 대한조선학회 논문집 제 42권 제 2호, pp.98-104. https://doi.org/10.3744/SNAK.2005.42.2.098
  4. Fossen, T.(1994), "Guidance and Control of Ocean Vehicles." pp. 307-321.
  5. Fossen, T.(2002), "Marine control Systems", Marine Cybernetics
  6. HarbourMarine(2006), SmartDock ${\circledR}$ Docking & Piloting Systems http://www.harbourmarine.com/
  7. Hasegawa, K., Kitera, K.(1993), "Automaic Berthing Control System Using Network and Knowledge-base.", Journal of Kansai Society of Naval Architecture of Japan, pp.144-153.
  8. Im, N., Hasegawa, K. (2002) "Motion Identification using Neural Networks and Its Application to Automatic Ship", Journal of Ship and Ocean Technology, pp.16-26.
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  10. Slotine, J. J. and Li, W.(1991), "Applied Nonlinear Control", Prentice Hall.
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피인용 문헌

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  2. Research on the Implementation of Infrared Threat Surrogate for DIRCM Performance Analysis vol.20, pp.3, 2015, https://doi.org/10.9708/jksci.2015.20.3.097