International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.1
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pp.98-118
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2014
An auto weather-vaning system for a Dynamic Positioning (DP) vessel is proposed. When a DP vessel is operating, its position keeping is hindered by ocean environmental disturbances which include the ocean current, wave and wind. Generally, most ocean vessels have a longitudinal length that is larger than the transverse width. The largest load acts on the DP vessel by ocean disturbances, when the disturbances are incoming in the transverse direction. Weather-vaning is the concept of making the heading angle of the DP vessel head toward (or sway from) the disturbance direction. This enables the DP vessel to not only perform marine operations stably and safely, but also to maintain its position with minimum control forces (surge & sway components). To implement auto weather-vaning, a nonlinear controller and a disturbance observer are used. The disturbance observer transforms a real plant to the nominal model without disturbance to enhance the control performance. And the nonlinear controller deals with the kinematic nonlinearity. The auto weather-vaning system is completed by adding a weather-vaning algorithm to disturbance based controller. Numerical simulations of a semi-submersible type vessel were performed for the validation. The results show that the proposed method enables a DP vessel to maintain its position with minimum control force.
This paper proposes a formation control method by which multi-mining robots maintain a specified formation and follow a path. To secure the path tracking performance, a pure-pursuit algorithm is considered for each individual robot, and to minimize the deviation from the reference path, speed reduction in the steering motion is added. For the formation, in which two robots are parallel in a lateral direction, the robots track the specified path at a constant distance. In this way, the Leader-Follower method is adopted and the following robot knows the position and heading angle of the leader robot. Through the experimental test using two ground vehicle models, the performance is verified.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.30
no.4
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pp.8-16
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1993
Auto-Pilot System uses heading angle information via the position sensor and the rudder device to control the ship direction. Most of the control logics are composed of the state estimation and control algorithms assuming that the measurement device and the actuator have no fault except the measurement noise. But such asumptions could bring the danger in real situation. For example, if the heading angle measuring device is out of order the control action based on those false position information could bring serious safety problem. In this study, the control system including improved method for processing the position information is applied to the Auto-Pilot System. To show the difference between general state estimator and F.D.F., BJDFs for the sensor and the actuator failure detection are designed and the performance are tested. And it is shown that bias error in sensor could be detected by state-augmented estimator. So the residual confined in the 2-dim in the presence of the sensor failure could be unidirectional in output space and bias sensor error is much easier to be detected.
In this paper, a high performance underwater vehicle which can be manufactured at low cost is designed and fabricated, and its performance is verified through experiments. To improve efficiency, the Myring equation is used to design the appearance and the duct structure including the thruster is planned to increase the propulsion efficiency while reducing the drag force. Through various methods, it is secured stable waterproof performance, and also is devised to have high speed movement and turning performance. The developed underwater vehicle is equipped with a high output BLDC motor to achieve a linear speed of up to 2 m/s and can change direction rapidly with stability through four rudders. The rudders are driven by coupling a timing belt and a pulley by extending the axis of a servo motor, and are equipped at the end of the body to turn heading. In addition, for stable posture control, the roll keeps its internal center of gravity low and maintains its stability due to restoring force. By controlling the four rudders, pitch and yaw are handled by the PID controller and show stable performance. To investigate the horizontal turning performance, it is confirmed that the yaw rate controller is designed and stable yaw rate control is performed.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.5
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pp.450-456
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2013
This paper suggests the target tracking method improved for the collaboration of the quad rotor type UAV (Unmanned Aerial Vehicle) and omnidirectional Unmanned Ground Vehicle. If UAV shakes or UGV moves rapidly, the existing method generates a phenomenon that the tracking object loses the tracking target. To solve the problems, we propose an algorithm that can track continually when they lose the target. The proposed algorithm stores the vector of the landmark. And if the target was lost, the control signal was inputted so that the landmark could move continuously to the direction running out. Prior to the experiment, Proportional and integral control were used in 4 motors in order to calibrate the Heading value of the omnidirectional mobile robot. The landmark of UGV was recognized as the camera adhered to UAV and the target was traced through the proportional-integral-derivative control. Finally, the performance of the target tracking controller and proposed algorithm was evaluated through the experiment.
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.
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.
Kim, Min-Ji;Baek, Woon-Kyung;Ha, Kyoung-Nam;Joo, Moon-Gab
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.30
no.3
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pp.221-226
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2016
An attitude controller for a 6-DOF hovering autonomous underwater vehicle (HAUV) is implemented. We add a vertical thruster, an underwater camera, a wireless communication device, and a DVL to the HAUV that was developed a year ago. The HAUV is composed of 5 thrusters, 2 servo-motors, and 4 apparatus parts. Two rotating thrusters control the surge, heave, and roll of the vehicle. The vertical thruster controls the pitch, and two horizontal thrusters control the sway and yaw of the vehicle. The HAUV’s movement in each direction is controlled by 6 PID controllers. Each PID controller controls the propulsive force and angle of a thruster. In a horizontal and vertical movement experiment, we showed the feasibility of the proposed controller by maintaining a given depth and heading angle of the HAUV.
The IMO has adopted emission standards that strictly restrict the use of bunker C oil for vessels. Accordingly, research and bunkering pilot projects for LNG fueled ships are being actively carried out, which is expected to substantially reduce environmental pollution. In this study, we have adopted the turret moored Floating LNG Bunkering Terminal (FLBT) designed to receive the LNG from LNGCs and to transfer LNG to LNG bunkering shuttles in ship to ship moored condition. Numerical simulations have been performed with a 1-year return period of wind, wave, and current. Damping values of numerical model were adjusted from the results of model tests to obtain accurate simulation results. The results confirm safe berthing operation during the 1-year return period of environmental condition. Safety depends on the direction of environment, with increasingly stable operation facilitated by the application of heading-control function of FLBT to avoid beam-sea conditions.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.25
no.1
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pp.48-56
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2015
In the paper, a smartphone-controlled personal mobility system(PMS) based on a compass sensor is developed. The use of a magnetic compass sensor makes the PMS move according to the heading direction of a smartphone controlled by a rider. The proposed smartphone-controlled PMS allows more intuitive interface than PMS controlled by pushing a button. As well, the magnetic compass sensor makes a role in compensating for the mechanical characteristics of motors mounted on the PMS. For adequate control of the robot, two methods: absolute and relative direction methods based on the magnetic compass sensor and wireless communication are presented. Experimental results show that the PMS is conveniently and effectively controlled by the proposed two methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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