• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.187-187
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• 2022

최근 선박의 자율운항기술이 활발하게 연구되어 오면서, 경로추종 제어 및 충돌회피 등의 자율운항 기술 연구가 많이 진행되고 있으며 그에 따른 시뮬레이션과 실해역 시험 등도 활발하게 수행되고 있다. 이러한 자율운항기술 중 본 연구에서는 AUV(Autonomous Underwater Vehicle) 진회수 시 모함에 활용되며 쌍동선형을 갖는 쌍동형 무인수상선을 대상으로 경로추종 제어에 대한 실해역 시험을 수행한 내용을 소개한다. 대상선인 쌍동형 무인수상선은 배수량이 약 10ton, 최대속도 10knots를 기준으로 설계된 선형이며 Sail drive 타입의 쌍축 추진기를 탑재하고 있으며 Fig. 1에 나타내었다. 실해역 시험은 경기도 화성시에 위치한 제부마리나 전면 해역에서 여러 속도에 대해 Fig. 2의 경로(빨간색)를 활용하여 수행되었다. 해당 경로는 변침각이 45도까지 이루어져 있다. 경로추종 제어 알고리즘은 목표경유점을 향하기 위해 선수각을 제어하는 부분과 목표속도로 추진하기 위해 속도를 제어하는 부분으로 나뉘어져 있다. 선수각 제어 시 경로와 무인선과의 위치 오차를 줄이는 방향으로 선수각이 향할 수 있도록 알고리즘이 설계되었다. 속도 제어의 경우 RPM 별로 실제 속도를 계측하여 데이터화 한 후, 실제 속도가 명령 속도와 다를 경우 RPM을 가감하여 명령 속도로 추진하기 위해 제어할 수 있도록 하였다. Fig. 2에서 파란색 선은 설계한 알고리즘을 활용하여 경로추종 제어를 한 결과의 궤적을 보여준다.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권1호
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• pp.35-41
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• 2009

워터젯이 탑재된 RIB(Rigid Inflatable Boat)형태의 무인수상선을 인한 경유점 추적 제어 알고리즘을 설계하였고, 성능 검증을 위해 실해역 시험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 RIB형 무인수상선의 경유점 추적제어를 위해서는 방향제어를 위해 버킷각을 제어하여야 한다. 우선, 육상 관제소에 미리 입력된 경유점들의 위경도 등의 위치정보들을 바탕으로, 목표 방향각을 실시간 계산한다. 그리고, 무인수상선에 탑재된 마그네틱 콤파스 등의 센서로부터 받은 선수각 및 선수각속도의 값과 PD 제어기법을 이용하여, 버킷각 명령을 실시간 계산한다. 본 연구에서는, 바람 등의 외력으로 인한 표류각을 보정하기 위해 일정속도 이상에서는 실침로(Course Of Ground, COG)를 사용하였다. 또한, 설계된 경유점 추적 제어 알고리즘을 검증하기 위해 부산 광안대교 근처 해역에서 육상관제소를 설치하고, 실선 시험을 수행하였다. 본 논문에서는, 설계된 무인 경유점 추적 제어 알고리즘의 시험결과를, 유인으로 제어한 결과 및 상용추적제어기로 제어한 결과들과 비교 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2020년도 추계학술대회
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• pp.82-84
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• 2020

• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.178-188
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• 2019

When burying underwater cables using robots, heading control is one of the key functions for the robots to improve task efficiency. This paper addresses the heading control issue for URI-T, an ROV for underwater construction tasks, including the burial and maintenance of cables or small diameter pipelines. Through modeling and identifying the heading motion of URI-T, the dynamic characteristics and input limitation are analyzed. Based on the identification results, a PD type controller with appropriate input treatment is designed for the heading control of URI-T. The performance of the heading controller was verified in water tank experiments. The field applicability of the proposed controller was also evaluated through the sea trial of URI-T at the East Sea, with a water depth of 500 m.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.38-44
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• 1994

1960년대 Auto-Pilot 시스템이 대양을 항해하는 선박에 장착되면서 운항경제성 및 선원 승선감의 견지에서 Auto-Pilot시스템의 제어 알고리듬이 연구되기 시작하였다. 초기에는 PD제어로 시작하였으나 잦은 타동작으로 인한 기구 마모를 줄이기 위해 실제 선수각과 설정선수방위 차가 어느 상한치 이상에서만 타각을 조작하는 on-off 제어를 도입하였다. 본 논문에서는 Auto-Pilot 시스템의 제어 알고리듬에 optimal제어, adaptive제어 등을 적용하여 제어기법간의 비교를 cost function을 통하여 수행함으로써 Auto-Pilot 시스템에 대한 최적의 제어기법을 조사하였다. Adaptive 제어를 위한 선박 조종운동방정식의 parameterization 과정을 검토하였고 adaptive 알고리듬의 장점이 파라미터 추정이 잘못된 경우의 수치시뮬레이션 결과로부터 분명히 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.19-26
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• 1997

본 논문에서는 신경망을 이용한 선박자동조타장치의 개발에 관한 연구결과를 소개한다. 앞의 논문에서 소개된 Back-Propagation 알고리즘을 이용하여 선박의 자동운항을 위한 자동제어방법을 개발하였으며 그 결과 기준모델추구신경망제어기와 순간최적제어기를 설계하였다. 기준모델추구신경망제어기는 선수각과 선수각속도가 주어진 기준모델을 추구하도록 타각을 제어하도록 하였으며, 순간최적제어기는 현 상태에서 다음상태로의 천이를 최적화하도록 하였다. 신경망에 근거한 이들 제어기법을 간단한 선박조종수치모델에 적용한 결과 그 효용성을 확인할 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.951-957
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• 2015

This Paper considers the heading and depth control problem for an underactuated AUV (Autonomous Underwater Vehicle) HW200. The HW200 is a torpedo-type AUV that is developed from Hanwha corporation R&D Center for military operation such as MCM (Mine Counter Measures). The HW200 controls horizontal and vertical motion with two stern plane and two rudder plane. It is well known that fine control of an AUV motion is not easy because of model uncertainties, highly nonlinear and coupled motions. To overcome those kind of uncertainties, a number of control methods have been presented. In this paper, the motion controllers of the HW200 are designed using PD controller design method based on the linear and perturbed model of the typical 6-DOF equations of an AUV, and confirmed the effectiveness of the controller through simulations and field test.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.33-43
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• 2001

드릴쉽과 셔틀탱커등 특수선의 건조가 활발해지면서 정해진 위치에서 장시간 작업해야 할 목적으로 동적 자기위치 유지시스템(Dynamic Positioning System)을 장착하는 선박이 늘어나고 있다. 본 논문에서는 DP 시스템의 구성 요소를 소개하고, 수조에서 실험한 결과를 바탕으로 제어이론과 필터이론에 따른 DP성능을 비교하였다. 실험에 사용한 선박은 10만톤급 드릴쉽으로 모델의 길이가 4m이며, 방향이 고정된 3개의 추진기를 사용하였다. 실험 내용은 명령에 따라 주어진 궤적을 이동하는 능력과 파도가 있는 외란조건에서 원하는 선수각을 유지할 수 있는지를 살펴보았다. 추진력을 구하기 위하여 PID 이론을 적용하였고, 제어게인의 변화에 따른 제어특성을 살펴보았다. 선형운동성분과 계측잡음을 제거하기 위하여 칼만 필터와 디지털 필터를 적용하였고, 각각의 필터성능을 비교 검토하였다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.351-354
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• 2006

In underwater environment, the control of AUV is difficult, because of the existence of parameter uncertainties and disturbances as well as highly nonlinear and coupled system dynamics. The requirement for the simple and robust controller which works satisfactorily in those dynamical uncertainties, call for a design using the PD or sliding mode controller. The PD controller is very popular controller in the industrial field and the sliding mode controller has been used successfully for the AUV controller design. In this paper, the two controllers arc designed for ISiMI(Integrated Submergible Intelligent Mission Implementation) AUV and the performances are compared by numerical simulation under the modeling uncertainty and disturbances. The design process of PD and sliding mode controller for ISiMI AUV and simulation results are included to compare the performances of the two controllers.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.15-16
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• 2014

최근 국제 무역량의 증가에 따라 항만 시스템의 안전하고 효과적인 운용이 중요한 과제로 부각되고 있다. 이러한 배경에서 선박의 접안과정에 대한 시간변위 자동 시뮬레이션 프로그램의 개발이 진행되어 왔고 선박의 속도와 방향 제어를 위해 PD (Proportional Derivative) 제어기가 이용되었다. 이번 연구는 선박 접안과정의 시간 변위 시뮬레이션 프로그램 개발 중 서로 다른 수학적 모델, 즉 선박의 전진속도가 저속일 경우를 위한 Kose (1984)의 모델과 일반적인 전진속도일 경우를 위한 MMG 모델을 이용하여 초기 선수 방향과 선박 위치의 다양한 변화를 적용한 시뮬레이션을 통해 각 방정식의 장점 및 단점을 분석하며 시뮬레이션 구현의 타당성을 검토한다.