The PID controller type autopilot is applied to support shipmaneuvering for course-keeping and heading control. A control constants of autopilot system should be evaluated by promoting energy loss (fuel consumption) from the view point of economic efficiency of the ship. This paper is obtained control constants of autopilot system from the RCGA pursued the minimum energy loss. In addition, the controller which is designed involves a constrained optimization problem. The performance of the proposed method is demonstrated through a set of simulation.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.6
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pp.564-569
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2010
VOR/DME is the short range radio navigation system for much of the world. The navigation with VOR/DME is used for a long time because of its reliability. It can be used for almost all civil aircraft. To simulate the small aircraft's autopilot system based on VOR/DME system, we developed a simulator by using SIMULINK. The output panel of the simulator was developed according to the cockpit instrument of an actual aircraft. To verify the performance of the simulator several scenarios were planned. And we showed that the simulator performed well.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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1996.04a
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pp.77-92
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1996
When an automatic course-keeping is concerned as is quite popular in modern navigation the closed-loop steering system consists of autopilot device power unit (or telemotor unit) steering gear magnetic or gyro compass and ship dynamics. The consideration of irregular disturbances to ship dyanmics and a few non-linear mechanisms involved in the system inevitably or artificially are known to be very important in properly evaluating or analyzing the automatic steering system. In the present study the mathematical model of each element of an automatic steering system is derived which takes account of a fex non-linear mechanisms. PD(Proportional-Derivative) controller and low-pass filter with a weather adjustment are adopted to modelling the characteristics of an autopilot. The calculation method of imposing irregular disturbances to ship dynamics is proposed where irregular disturbances implying irregular wave and the fluctuating component of wind. For he evaluation of automatic steering system of ships in the open seas an important term "performance index" is introduced from the viewpoint of energy saving which derived from the concept of energy loss on ship propulsion. Finally the present methods are applied to two typical types of ship ; an ore carrier and a fishing boat. The various effects of linear and/or non-linear control constants of autopilot on propulsive energy loss are investigated to validate and clarify the present smulation technique.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.7
no.7
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pp.1509-1513
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2003
The autopilot system of vessel is proposed to take service safety and security, to elevate service efficiency, to decrease labor and to improve working environment. Ultimate purpose of the proposed system is to minimize the number of crew by guaranteeing economical efficiency of shipping service. Recently, the research is being achieved to compensate various nonlinear parameters of vessel and apply it to course keeping control, track keeping control, roll-rudder stabilization, dynamic ship positioning and automatic mooring control etc. using optimizing control technique. Relation between rudder angle controlled by steering machine of vessel and ship-heading angle, and load condition of ship is nonlinear, which affects various parameters of shipping service. The speed and direction of waves, velocity and quantity of wind, which also cause the non-linearity of it. Therefore the autopilot system of ship requires the robust control algorithm can overcome various non-linearity. On this paper, we design the autopilot system of ship, which overcomes nonlinear Parameters and disturbance of it using Fuzzy Algorithm, evaluate the proposed algorithm and its excellence through simulation.
Kim, Young-Hwi;Bae, Gyu-Han;Park, Jae-Hyung;Kang, Sin-Chool;Lee, Ihn-Yong;Lim, Young-Do
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2003.10a
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pp.296-300
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2003
The autopilot system targets decreasing labor, working environment improvement, service safety security and elevation of service efficiency. Ultimate purpose is minimizing number of crew for guarantee economical efficiency of shipping service. Recently, being achieving research about Course Keeping Control, Track Keeping Control, Roll-Rudder Stabilization. Dynamic Ship Positioning and Automatic Mooring Control etc. which compensate nonlinear characteristic using optimizing control technique. And application research is progressing using real ship on actual field. Relation of Rudder angle which adjusted by Steering Machine and ship-heading angle are non-linear. And Load Condition of ship as non-linear element that influence to Parameter of ship. Also, because the speed of a current and direction of waves, velocity and quantity of wind etc. that is disturbance act in non-linear from, become factor who make serv ice of shipping painfully. Therefore, service system of shipping requires robust control algorithm that can overcome nonlinearity. In this paper, Using fuzzy algorithm ,Design autopilot system of ship that could overcome the non-linear factor of ship and disturbance and examined result through simulation.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2003.10a
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pp.801-804
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2003
The autopilot system of vessel is proposed to take service safety sorority, to elevate service efficiency, to decrease labor and to improve working environment. Ultimate purpose of it is to minimize the number of crew by guaranteeing economical efficiency of shipping service. Recently, the research is being achieving to compensate various nonlinear parameters of vessel and apply it is course keeping control, track keeping control, roll-rudder stabilization, dynamic ship positioning and automatic mooring control etc. using optimizing control technique. Relation between rudder angle controlled by steering machine of vessel and ship-heading angle, and load condition of ship are nonlinear, which affect various parameters of shipping service. The speed and direction of waves, velocity and quantity of wind, which also cause the non-linearity of it. Therefore the autopilot system of ship requires the robust control algorithm can overcome various non-linearity. On this paper, we design the autopilot system of ship, which overcome nonlinear parameters and disturbance of it using Fuzzy Algorithm, evaluate the proposed algorithm and its excellence through simulation
Ship motion is a complex controlled process with several hydrodynamic parameters that vary in wide ranges with respect to ship load condition, speed and surrounding conditions (such as wind, current, tide, etc.). Therefore, to effectively control ships in a designed track is always an important task for ship masters. This paper presents an effective adaptive autopilot ships that ensure the optimal accuracy, economy and stability characteristics. The PID control methodology is modified and parameters of a PID controller is designed to satisfy conditions for an optimal objective function that comprised by heading error, resistance and drift during changing course, and loss of surge velocity or fuel consumption. Designing of the controller for course changing process is based on the Model Reference Adaptive System (MRAS) control theory, while as designing of the automatic course keeping process is based on the Self Tuning Regulator (STR) control theory. Simulation (using MATLAB software) in various disturbance conditions shows that in comparison with conventional PID autopilots, the designed autopilot has several notable advantages: higher course turning speed, lower swing of ship bow even in strong waves and winds, high accuracy of course keeping, shorter time of rudder actions smaller times of changing rudder direction.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.4
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pp.365-370
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2011
This paper presents the air-to-air missile autopilot design for a $180^{\circ}$ heading reversal maneuver during boost-phase. The missile's dynamics are linearized at a set of operating points for which angle of attack controllers are designed to cover an extended flight envelope. Then, angle of attack controllers are designed for this set of points, utilizing a pole-placement approach. The controllers' gains in the proposed configuration are computed from aerodynamic coefficients and design parameters in order to satisfy designer-chosen criteria. These design parameters are the closed-loop frequency, damping ratio, and time constant; these represent the characteristics of the control system. To cope with highly nonlinear and rapidly time varying dynamics during boost-phase, the global gain-scheduled controller is obtained by interpolating the controllers' gains over variations of the angle of attack, Mach number, and center of gravity. Simulation results show that the proposed autopilot design provides satisfactory performance and possesses good [ed: or "sufficient" or "excellent"] capabilities.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.34
no.3
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pp.19-26
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1997
This paper is concerned with the design of neural-network based autopilot control system. The back-propagation neural network introduced in the previous paper by authors is applied to the autopilot control system. As a result, two neural-network controllers are developed, which are the model reference adaptive neural controller and the instantaneous optimal neural controller. The model reference adaptive neural controller is the control technique that the heading angle and angular velocity are controlled by the rudder angle to follow the output of the reference model. The instantaneous optimal neural controller optimizes the transition from one state to the next state. These control techniques are applied to a simple ship maneuvering model and their effectiveness is proved by numerical examples.
A nonlinear tracking control technique developed for the control of nonlinear systems has been applied to the autopilot design of missile system. The difficulties in the application of inversion based control methods such as input-output feedback linearization and sliding mode control due to nonminimum phase characteristics are discussed. To avoid the stability problem associated with unstable zero dynamics, the input-output feedback linearization is applied with output-redefinition method to normal acceleration control. The output-redefinition method gives an indirect way to apply the nonlinear controls to nonminimum phase plants by redefining the plant output such that the tracking control of the modified output ensures the asymptotic tracking of the original output. The numerical simulation shows satisfactory results both for nominal and for slightly perturbed missile systems adopting the sliding mode control technique. However, the robustness problem in this method is briefly investigated and verified with the simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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