대양 항행하는 거의 모든 선박에서 항해사를 도와 선박의 회두각 유지 및 변침을 목적으로 사용되는 일반적인 오토파일럿 시스템용 대부분 PID형 제어기가 장착되어 있다. 오토파일럿 시스템의 제어상수는 운항 경제성 관점에서 선박의 추진 에너지 손실량(연료소비량)으로써 평가해야 한다. 본 논문에서는 선박 자동 조타 시스템의 정량적인 평가함수를 바탕으로 추진 에너지 손실량이 최소가 되도록 오토파일럿의 제어상수를 구하고자 한다. 이 때 제약조건, 즉 설계사양을 고려한 RCGA를 이용하여 제어상수를 탐색하고, 제안한 방법을 시뮬레이션을 통해 검증한다.
디지털 오토파일럿은 전자해도상에서 선박의 운항예정 코스를 설정하여 입력시킨 후, 자동운항 모드로 세트하면 선박이 운항코스의 경로를 따라 자동으로 항행하는 시스템이다. 워터젯시스템은 엔진과 연결된 임펠러(회전익)를 구동하여 선저에 선수방향으로 설치된 흡입구를 통하여 해수를 흡입하여 압력을 높인 후, 노즐을 통하여 가속된 해수를 선저의 선미방향으로 분사시키므로써 선체를 조향하고 추진시키는 장치이다. 그러므로 워터젯시스템은 수심이 낮은 해역에서도 운항이 가능하며, 고효율의 고속추진, 상대적으로 낮은 진동과 유동소음 등의 환경에서 매우 효과적이므로 새로운 추진시스템으로 수요가 확대되고 있다. 그러나 워터젯시스템의 전기적인 제어신호는 표준화되어있지 않으므로 디지털 오토파일럿의 표준화된 인터페이스를 제공하지 않는다. 본 논문은 표준화된 오토파일럿과 워터젯시스템 사이에서 연동하므로써 고속선박을 신뢰성 있게 조향할 수 있는 피드백 제어인터페이스 모듈을 설계하였다.
2020년 1월 1일부터 국제해사기구(IMO)는 전 세계 모든 해역을 지나가는 선박을 대상으로 선박연료유의 황 함유량 상한선을 3.5 %에서 0.5 %로 낮춰 선박으로 인해 발생하는 대기오염을 줄이기 위한 강력한 규제를 실시한다. 황 함유량이 낮은 연료유를 사용하여 대기오염 물질을 줄이는 것도 중요하지만 선박을 경제적으로 운영하여 불필요한 에너지 낭비를 줄이는 것 또한 대기오염 물질을 줄이는데 큰 도움이 된다. 따라서 선박은 잡음의 영향을 받더라도 항로를 정확하게 유지하여야 한다. 항로를 정확하게 추종하기 위해 오토파일럿 시스템이 사용되지만 오토파일럿 시스템의 성능이 아무리 우수하다 하더라도 잡음의 영향을 받게 된다면 성능에 한계를 가진다. 실제 환경에서는 자이로스코프에서 측정잡음이 더해진 회두각이 오토파일럿 시스템의 입력으로 들어가 오토파일럿 시스템의 성능을 저하시킨다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 상태추정에 쓰이는 Kalman Filter를 적용하여 잡음의 영향을 줄여주는 기법이 있지만 이 또한 역시 잡음의 영향을 완전히 제거시키는 것이 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 잡음제거 성능을 더욱 더 개선시키기 위해 전진방향 구간에서는 인공지능 기술 중 하나인 다층퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron; MLP)를 적용하고, 회전구간에서는 Kalman Filter를 적용하여 Kalman Filter만을 사용한 경우보다 우수한 잡음제거 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방법이 Kalman Filter만을 사용한 경우보다 조타기의 오동작을 방지하여 선박의 전진방향 운동이 개선됨을 확인할 수 있다.
현존하는 유도탄은 대륙간탄도탄(ICBM)과 같은 유도탄(Ballistic Missile)에서부터 비행기에 흡사한 순항유도탄(Cruise Missile)에 이르기까지 종류가 다양하다. 유도탄은 사용목적에 따라 전략유도탄과 전술유도탄으로 구분되는데, 전략유도탄은 핵탄두를 갖고 있으며 전쟁억제를 목적으로 하고 전술유도탄은 실전에 사용하기 위해 만들어진 것이다. 이 글에서는 주로 전술유도탄을 중심으로 흔히 오토파일럿(Automatic Pilot)이라 부르는 기술현황과 그 개발추세를 살펴보기로 한다
시설물 점검은 사람이 직접 들어가거나 올라가 확인하는 방식이 일반적이다. 본 연구에서는 시설물 점검을 보다 안전하고 신속하게 하는 것을 전제로 하여 현재 상용화 되고 있는 드론과 아두이노를 이용한 센서를 적용하고자 한다. 본 논문은 기존의 어려운 조작의 드론에 건물 내부에서 호버링이 가능하게 하는 옵티컬 플로어 센서를 장착아여 조작을 보다 쉽게 한다. 또한, 외부 비행 시 GPS센서를 사용하여 좌표지정을 통한 자동비행을 가능하게 하고 아두이노의 센서와 펌프를 적용한 "오토파일럿이 가능한 시설물 관리 드론" 기술을 제안한다. 기존의 드론과 다르게 카메라와 센서를 이용해 시설물 관리를 대신하고, 외부 시설물 관리나 농업 등에서 사용할 때 좌표를 지정해 사용자가 직접 조작하지 않아도 지정한 좌표로 드론이 이동하여 관리 및 임무를 수행한다. 센서들의 값을 앱으로 전송받아 핸드폰으로 받아 볼 수 있다.
A design method of robust controller for the longitudinal autopilot of BTT missile is considered. The difficulties are a set of linearized dynamic models which corresponds to different operating points has a wide range of parameters and it has even Non-Minimum Phase(NMP) zeros. In this paper, such a family of models is expressed by an interval plant. Then a robust control design method using QFT is represented. A simulation result shows that the proposed controller satisfies the given specification well.
선박 원격제어신호를 실제 선박에 적용하려면 대상 선박마다 연결가능한 형태가 되어야 한다. 따라서, 제어신호 수신부와 액추에이터와 연결되는 인터페이스부로 나누어, 원격제어신호 수신시 신호를 변환하는 컨버터와 그 신호가 표현될 수 있는 모델 디스플레이부를 개발하였으며, 다양한 실선 환경에 연동할 수 있도록 인터페이스 방식을 연구하였다. 또한, 선박 원격제어시 명령이 송신되는 시점과 응답이 수신되는 시점이 가시적으로 표시 되도록 하여, 원격 제어자가 직관적으로 제어상태를 파악할 수 있도록 하였다.
고정익 UAV는 다른 항공기 플랫폼보다 항속거리와 항속시간에서 큰 이점을 가진다. 이러한 이유로 군에서 정찰용으로 많이 사용된다. 본 연구에서는 랜딩기어를 포함한 고정익 UAV의 모델링을 실시하고, 비행조종컴퓨터에 사용될 유도 및 제어기 설계 및 HILS 환경 구축을 실시하였다. 또한 이륙, 순항, 착륙의 모든 과정을 자동으로 수행하는 오토파일럿 시스템을 제작하였다. 연구에 사용한 고정익 UAV를 Datcom 및 AVL 공력해석 소프트웨어를 사용하여 공력계수를 추출하고 6자유도 모델링을 실시하였다. 비행조종컴퓨터는 항공기의 16개의 비행모드를 분별하여 Carrot Chasing 기반 유도 명령을 생성하는 유도기와 Nonlinear Dynamic Inversion 기법을 사용한 제어기로 구성되어있다. SIMULINK를 사용하여 구현된 모델링과 비행조종컴퓨터는 RTNgine을 사용하여 HILS 환경을 제작하여 고정익 UAV의 통합 시뮬레이션 환경을 제작하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권6호
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pp.760-769
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2006
This paper proposes an autopilot system using a fuzzy PID controller to satisfy performances required for the automatic navigation of ships under various marine circumstances. The existing autopilot system using a PD type controller has difficulties in eliminating a steady-state error and compensating nonlinear characteristics of ships. The autopilot system using the proposed fuzzy PID controller has a self-tuning ability, an ability to compensate nonlinear characteristics, and an ability to turn at constant angular velocity. Therefore. it can naturally make a steady-state error zero, compensate nonlinear dynamic effect of ships, have an adaptability to parameter variation owing to shallow water effect, and have an ability to turn ship's course rapidly without overshoot through procedures of acceleration, constant, and deceleration of angular velocity for large course-changing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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