International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제2권2호
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pp.95-107
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2001
This paper is devoted to the parameter optimization of unmanned aerial vehicle's (UAV) flight control laws. Optimization procedure is based on the ideas of mixed $H_2/H_{\infty}$ control of multi-model plants. By using this approach, some partial $H_2$-terms defining the performance of nominal and parametrically perturbed Flight Control System (FCS) responses to deterministic command signals in stochastic atmosphere as well as $H_{\infty}$-terms defining robustness of the FCS can be incorporated in the composite cost function. Special penalty function imposed on the location of closed-loop system's poles keeps the speed of response and oscillatory properties for both nominal and perturbed FCS in reasonable limits. That is the reason why this procedure may provide reasonable trade-off between the performance and robustness of FCS that are very important especially for UAV. Its practical importance is illustrated by case studies of lateral and longitudinal control of small UAV.
본 연구는 외란하에서 선박 트랙 키핑에 대한 수치시뮬레이션 문제를 다루었다. 이용된 선박 모델은 새누리호 선박을 이용하여, 목포항 입구부터, 목표 부두까지 항로에서의 항로 추종를 자동제어 기법을 이용하여 시뮬레이션 수행하였다. 기존 과거 연구의 선박 트랙 키핑 문제는 주로 정속에서 수행되었으나, 본 연구에서 부두에 접안하기 전 단계까지를 감안하여, 선박 속도를 저하시키며, 접안 하기 직전 선박이 목표 지점에 도달하여 정지할 때까지의 트랙 키핑 문제를 다루었다. 사용 제어 기법은 PID기법, 외란으로 바람 영향을 고려한 트랙키핑 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과 접안 직전 지점까지 적정하게 속도를 저하시키며, 원하는 항로를 따라 자동 제어 됨을 알 수 있었다.
차량동역학제어시스템은 복잡하고 비선형이므로 잠금방지 제동시스템 및 자동주행시스템 개발에 어려움이 있다. 차량절대속도를 추정하기 위해 퍼지 로직 기법이 최근 적용되어 정상적인 조건에서 만족할 만한 결과를 얻고 있다. 그러나 급격한 제동시 추정오차가 크게 발생되었다. 본 논문에서는 휠 속도 센서를 이용하여 무인 컨테이너 운송차량의 절대속도를 추정하기 위해, 뉴럴 네트워크 모델의 방사대칭 기저함수와 주성분 분석법을 적용하여 10개의 추정 알고리즘중 오차를 4% 이내로 추정할 수 있는 알고리즘을 제시하였다.
This paper describes the results of the development of the submarine Free Running Model (FRM). First, the goal of development was set based on the test conditions and the test environment, and the system was obtained accordingly. The target submarine, Joubert BB2 submarine, was selected with a scale of 18.35 in accordance with the development goal. In order to conduct a submarine FRM test underwater, where communication is impossible, the FRM must operate at least semi-autonomously. For this purpose, an Extended Kalman Filter (EKF) based underwater integrated navigation system and control system using a sailplane and an X-shaped sternplane were designed respectively. In addition, a ballast system was designed to enable the model to float to the water surface in case of an emergency. To verify its propulsion, navigation, and control performance, the FRM tests were conducted in both indoor and outdoor basins. As a result, the relationship between propeller RPM and vehicle speed was derived, and it was confirmed that the navigation and control performance met the target value.
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.
유도제어 시스템 체계개발의 초기단계에는 운용 효과도 도출 및 요구사항 적합성 검토를 통한 체계 개략사양도출을 위해 효과도 분석을 수행한다. 본 논문의 목표는 M&S (Modeling & Simulation)를 활용한 운용 효과도 분석을 통해 고속 무인 수중운동체의 목표점 도달 임무를 위한 체계 요구사항 도출이다. 운용 효과도는 대상 수중운동체의 목표점 도달 정확도로 정의한다. 도달 정확도에 가장 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 변수는 항법센서 성능이다. 본 논문에서는 관성항법센서(Inertial Navigation Sensor, INS)와 도플러 속도 측정 장치(Doppler Velocity Log, DVL)를 이용한 복합항법을 고려하였다. 몬테카를로 수치 시뮬레이션을 통해 항법센서 성능에 대한 효과도 분석을 수행한다. 몬테카를로 수치 시뮬레이션 결과는 CEP(Circular Error Probability)와 분산을 이용한 확률분석을 통해 분석한다. 상용 항법센서 가격을 고려하여 최적의 가격대 성능비를 갖는 항법센서 성능을 제시한다.
During the operation of crane system in the container yard, it is necessary to control the crane trolley position so that the swing of the hanging container is minimized. Recently an automatic control system with high speed and rapid transportation is required. Therefore, we designed a controller to control the crane system with disturbances and weight change. In this paper, we present the neural network two degree of freedom PID controller to control the swing motion and trolley position. Then we executed the computer simulation to verify the performance of the proposed controller and compared the performance of the neural network PID controller with our proposed controller in terms of the rope swing and the precision of position control. Computer simulation results show that the proposed controller has better performances than neural network PID with disturbances.
Maritime autonomous surface ships (MASS) has been developed over the years. But, there are many unresolved problems. To overcome these problems, this study proposes connected ship navigation system. The system comprises a slave ship and a master ship that leads the slave ship. To implement this system, communication network, route planning algorithms, and controllers are designed. The communication network is built using the transmission control protocol/Internet protocol (TCP/IP) socket communication method to exchange data between ships. The route planning algorithms calculate the course and distance of the slave ship using the middle latitude sailing method. Nomoto model is used as the mathematical model of the slave ship maneuvering motion. Then, the autoregressive with exogenous variables (ARX) model is used to estimate the parameters of Nomoto model. Based on the above model, the automatic steering controller is designed using a proportional-derivative (PD) control. Also, the speed controller is designed for the slave ship to maintain constant distance from the master ship. Sea experiments are conducted to verify the proposed system with two remodeled boats.
본 논문에서는 $1/{\tau}$에 영향을 받는 간접 벡터 제어 방법으로 유도 전동기의 간접 벡터제어 방법을 모델링하였으며, 회전자 저항의 변화에 따른 자속 및 회전각을 추정하고 이것과 관계있는 속도 추정과 파라미터의 변하에 따른 것들을 Matlab/Simulink를 통하여 시뮬레이션하였다. 제안한 제어시스템의 고속 연산처리를 위하여 마이크로프로세서는 실시간 제어가 가능한 TMS320C31 DSP를 이용하였고, 속도제어 구동시스템의 성능을 알아보기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검토하였으며, 실험을 통해 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 일치함을 보였다. 결과에서 보듯이 빠른 속도추정 특성과 부하변동에 대해서도 강인한 특성을 갖고 있음을 확인하였다. 이와 같은 상태를 시뮬레이션을 하였고 그 결과를 분석을 하여 좋은 시뮬레이션 결론을 얻을 수 있었다.
In this paper, we present a design of optimal 2-DOF PID controller for control of gantry crane which has to control swing motion and trolley position. For tuning the parameter of 2-DOF PID controller, we used evolution strategy(ES). During operate the crane system in yard, the goal is transporting the load to a goal position as quick as possible without rope oscillation. The crane is generally operated by an expert operator, but recently an automatic control system with high speed and rapid transportation is required. However, we developed an optimal controller which has to control the crane system with disturbance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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