• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제6권1호
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• pp.16-26
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• 2002

In this paper, a motion identification method using neural networks is applied to automatic ship berthing to overcome disturbance effects. Motion identification is used to estimate the effect of environmental disturbance. Two rule-based algorithms have been developed to over-come disturbance. The first rule based-algorithm was designed to overcome lateral disturbance when a ship's lateral speed is affected by it. The second rule-based algorithm was also designed to overcome longitudinal disturbance when a ship's angular velocity is changed by it. Finally, numerical simulations for automatic berthing are carried out, and the suggested control system is proved to be more practical under disturbance circumstances.

• 한국항해학회지
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• 제21권4호
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• pp.21-28
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• 1997

Along with the rapid growth of shipping and transportation , the size of a ship larger and larger. Low speed maneuverabililty of a full ship has been received a great deal of attention concerting about the navigation safety, especially in the harbour area of waterway. And, the iperation of the full ship in harbour area is one fo tehmost difficult technique. Usually highly experienced experts can make a suitable decision considering various propeller ,rudder actions and environmental conditions. The Artificial Neural Network is applied to the automatic berthing control of a ship. The teaching data are made by the berthing simulation of a ship on the computer. And, the layer neural network is used and the 'Error Back-Propagation Algorithm' is used to teach the neural network. Finally, it is shown that the berthing control is successfully done by the established neural network.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권7호
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• pp.1196-1202
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• 2004

To evaluate the unsteady motion in laterally berthing maneuver, it is necessary to estimate clearly the magnitudes and properties of hydrodynamic forces acting on ship hull in shallow water. A numerical simulation has been performed to investigate quantitatively the hydrodynamic force according to water depth for Wigley model using the CFD (Computational Fluid Dynamics) technique. By comparing the computational results with the experimental ones, the validity of the CFD method was verified. The numerical solutions successfully captured some features of transient flow around the berthing ship. The transitional lateral force in a state ranging from the rest to the uniform motion is modeled by using the concept of circulation.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.168-169
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• 2022

In this study, we investigates the auto-berthing problem for the underactuated surface vessel in the presence of constraints of dynamic uncertainties, finite time, transmission load, and environmental disturbance. A novel control scheme is proposed by fusing the finite time control technology and the event-triggered input algorithm. In the algorithm, differential homeomorphism coordinate the transformation is used to solve the problem of underactuation. Then, we apply the finite time technology and event triggered to save the time of the berthing vessel and relieve transmission burden between the controller and the vessel respectively. Moreover, a radial basis function network is used to approximate unknown nonlinear functions, and minimum learning parameters are introduced to lessen the computational complexity. A sufficient effort has been made to verify the stability of the closed-loop system based on the Lyapunov stability theory. Finally, simulation results display the effectiveness of the proposed scheme.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.149-150
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• 2022

항만 계류시설에 작용하는 접안력은 접안에너지에 근거하여 계산하게 된다. 접안력을 결정하는 절대적인 요소로서 현장에서 안전한 도선을 위해 주의해야 할 것이 바로 '선박접안속도'이다. 본 연구에서는 선박접안속도 관련 국내외 동향을 살펴보고, 안전하고 효율적인 부두설계 및 도선운영을 위한 기초자료로 활용하고자 국내부두에서 접안속도 실측데이터를 통계적 수단 및 알고리즘을 통해 분석하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권6호
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• pp.494-500
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• 2020

선박 운용에 있어 가장 어려운 과정 중의 하나가 접안작업이고, 따라서 도선사 및 예인선의 도움이 반드시 필요하다. 그 외 접안작업을 도울 수 있는 도구는 안벽에 설치된 고무형 펜더가 전부라 할 수 있다. 이러한 고무형 펜더의 한계를 극복하기 위해 짧은 범위에서 길이조정이 가능한 펜더기술이 개발되었으나 여전히 접안작업의 불편함은 크게 해소되지 못한 실정이다. 따라서 본 논문에서는, 접안작업의 안전성과 신속성을 개선할 수 있는 새로운 개념의 접안지원기술을 제안한다. 실린더형 펜더와 윈치시스템으로 구성하였으며, 펜더 스트로크 및 윈치-로우프의 장력조정으로 접안선박의 이동속도 및 안벽과의 거리제어가 가능하다. 또한 이동식으로 구성하여 선박의 접안위치에 따라 신속하게 대응할 수 있다. 개발한 시스템의 유용성을 평가하기 위해 실선을 대상으로 한 현장실험을 수행하였으며, 그 결과를 본 논문에서 소개한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권1호
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• pp.45-54
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• 2008

현행 $\ulcorner$항만 및 어항 설계기준$\lrcorner$ 상 부두의 접안능력은 하기재화중량톤수를 사용하여 나타내고 있으나 접안가능 최대 선박의 결정에 영향을 미치는 요인은 재화중량톤수보다는 선박의 질량이나 길이 및 폭 등이다. 따라서 안전하고 효율적인 항만 운영을 위해 현재의 기준을 개선할 필요가 있으며, 이 연구는 합리적인 접안능력 기준을 제시하기 위하여 수행되었다. 부두의 적정 접안능력을 검토 하기 위하여 울산항의 3개 부두를 선정하고, 통항 및 접안 안전성과 선체동요 및 구조 안정성을 종합적으로 평가하였다. 배수톤수가 일정한 경우 선박의 크기가 다소 증가하더라도 선박조종이나 계류 및 구조 안전성에 미치는 영향은 미미하였으며, 검토 대상 선박에서는 선박의 크기에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 평가 결과 배수톤수에 차이가 없다면 20,000 DWT급 선박은 부두접안가능능력의 50%, 40,000 DWT급 선박은 25%, 그리고 150,000 DWT급 선박은 13% 정도 선박의 크기를 증가시키더라도 부두 축조시의 설계기준에 적합한 것으로 검토되었다. 따라서 항로폭, 선회장, 선석 길이 및 계류라인의 배치 등에 문제가 없다면 재화중량톤수 대신에 배수톤수를 적용하여 부두 접안가능 최대 선박을 조정할 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제2권1호
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• pp.90-101
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• 1999

본 논문은 선박자동 항로 추적제어기와 자동접이안 제어기를 포함하는 선박자동운항시스템 설계와 관련이 있다. 자동항로 추적제어기의 설계를 위해서는 최적제어기가 사용되었는데 선형화된 선박조종식이 사용되었다. 수치예는 자동항로 추적제어기가 선장이 미리정한 way point를 추적할 수 있음을 보여주고 있다. 자동접이안 제어기의 설계를 위해서는 비중앙화 방식의 제어기가 사용되었다. 자동접이안 제어기는 자동 항로 추적 제어기에 전진속도에 대한 퍼지 로직 제어기가 추가 되어 실현되었다 수치예는 자동접이안 제어기가 성공적으로 사용되었음을 보여준다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권2호
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• pp.10-17
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• 2010

Conventionally, because it is difficult to control a ship in shallow water and because attempting to do so creates unwanted environmental effects, maneuvering ships in the harbor area for berthing is usually done with the assistance of tugboats. In this paper, we propose a new method for berthing ships automatically by using bow and stern thrusters. Specifically, a steering motion model of a ship is considered, and parameters in the equation are evaluated by the system identification technique. An optimal controller based on observations was designed from the linearization of the non-linear ship motion in the horizontal plane. It is used to reduce the uncertainty about the ship's dynamics and reduce measurement requirements. The performance of the controller was also analyzed for its robustness relative to avoiding disturbing the environment due to winds, currents, and wave-drift forces. Experiments were conducted to estimate the potential for identifying result and the design of the controller. Specifically, in this paper, the system modeling and tracking control approach are discussed based on a two-degree-of-freedom (2DOF) servo-system design.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권5호
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• pp.525-536
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• 2017

Course keeping is hard to implement under the condition of the propeller stopping or reversing at slow speed for berthing due to the ship's dynamic motion becoming highly nonlinear. To solve this problem, a practical Maneuvering Modeling Group (MMG) ship mathematic model with propeller reversing transverse forces and low speed correction is first discussed to be applied for the right-handed single-screw ship. Secondly, a novel PID-based nonlinear feedback algorithm driven by bipolar sigmoid function is proposed. The PID parameters are determined by a closed-loop gain shaping algorithm directly, while the closed-loop gain shaping theory was employed for effects analysis of this algorithm. Finally, simulation experiments were carried out on an LPG ship. It is shown that the energy consumption and the smoothness performance of the nonlinear feedback control are reduced by 4.2% and 14.6% with satisfactory control effects; the proposed algorithm has the advantages of robustness, energy saving and safety in berthing practice.