• 제목/요약/키워드: ship autopilot

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추사피중에서 자동조타로써 항행하는 선박의 추진에너지 손실량 평가에 관한 연구 (A Study on Prediction of Propulsive Energy Loss Related to Automatic Steering of Ships in Following Seas)

  • 이경우;손경호
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 1996년도 The Korean Institute of Navigation 1996년도 춘계학술발표회 논문집
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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.

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퍼지제어 알고리즘을 이용한 선박의 자율운항 시스템 설계 (Design of The Autopilot System of vessel using Fuzzy Algorithm)

  • 이민수;추연규;이광석;김현덕;박연식
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2003년도 추계종합학술대회
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    • pp.801-804
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    • 2003
  • 선박 자율운항 시스템은 운항 안전성 확보, 운항능률의 향상, 선내 노동력 감소 및 작업환경 개선에 목표로 두고 있으며, 궁극적으로는 운항 경제성 확보를 통한 승선 인원의 최소화에 그 목적이 있다. 최근에는 적응제어방법 등을 응용하여 선박의 다양한 비선형성을 보상하고 선박의 희두각 유지제어, 항로 추적제어, 롤-타각제어, 선박 위치제어, 선박 자동접이안 등의 분야에 관한 연구가 수행중이며 실제 선박을 대상으로 한 응용연구가 진행중에 있다. 선박의 Steering Machine에 의해 조정되는 Rudder angle과 선박의 회두각의 관계와 Load Condition은 선박운항 파라메터에 영향을 주는 비선형적인 요소로서 작용한다 또한 외란요소인 파도의 유속과 방향, 풍속과 풍량 등은 선박의 운항을 힘들게 하는 주요 요인이 된다. 따라서 선박 자율운항 시스템에는 다양한 비선형성을 극복할 수 있는 강인한 제어 알고리즘을 필요로 한다. 본 논문에서는 퍼지 알고리즘을 이용하여 선박의 비선형적인 요인 및 외란을 극복할 수 있는 선박 자율운항 시스템을 설계하고 시뮬레이션을 통행 제안된 알고리즘의 우수성을 확인하였다.

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퍼지제어 알고리즘을 이용한 선박의 자율운항 시스템 설계 (Design of The Autopilot System of vessel using Fuzzy Algorithm)

  • 이민수;추연규;이광석;김현덕;박연식
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제7권7호
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    • pp.1509-1513
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    • 2003
  • 선박 자율운항 시스템은 운항 안전성 확보, 운항능률의 향상, 선내 노동력 감소 및 작업환경 개선에 목표로 두고 있으며, 궁극적으로는 운항 경제성 확보를 통한 승선 인원의 최소화에 그 목적이 있다. 최근에는 적응제어방법 등을 응용하여 선박의 다양한 비선형성을 보상하고 선박의 회두각 유지제어, 항로 추적제어, 롤-타각제어, 선박 위치제어, 선박 자동접이안 등의 분야에 관한 연구가 수행중이며 실제 선박을 대상으로 한 응용연구가 진행 중에 있다. 선박의 Steering Machine에 의해 조정되는 Rudder angle과 선박의 회두각의 관계와 Load Condition은 선박운항 파라메터에 영향을 주는 비선형적인 요소로서 작용한다. 또한 외란 요소인 파도의 유속과 방향, 풍속과 풍량 등은 선박의 운항을 힘들게 하는 주요 요인이 된다. 따라서 선박 자율운항 시스템에는 다양한 비선형성을 극복할 수 있는 강인한 제어 알고리즘을 필요로 한다. 본 논문에서는 퍼지 알고리즘을 이용하여 선박의 비선형적인 요인 및 외란을 극복할 수 있는 선박 자율운항 시스템을 설계하고 시뮬레이션을 통행 제안된 알고리즘의 우수성을 확인하였다.

자동조타로써 항행하는 선박의 추진 에너지 손실량 평가법에 관한 연구 (A Study on the Prediction Method of Propulsive Energy Loss Related to Automatic Steering of Ships)

  • 손경호;이경우;황승욱;배정철
    • 한국항해학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.11-19
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    • 1995
  • When an automatic course keeping is introduced, as is quite popular in modern navigation, the closed-loop control system consists of autopilot device, power unit, steering gear, ship dynamics, and magnetic or gyrocompass. We derive mathematical models of each element of the automatic steering system. We provide a method of theoretical analysis on the propulsive energy loss related to automatic steering of ships in the open seas, taking account of the on-off(non-linear) characteristics of power unit. Also we paid attention to non-linear element installed in autopilot device, which is normally called weather adjuster. Next we make numerical calculation of the effects of autopilot control constants on the propulsive energy loss for two kinds of ship, a fishing boat and an ore carrier. Realistic sea and wind disturbances are employed in the calculation.

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자동조타로써 항행하는 선박에 작용하는 불규칙 외란 추정법에 관한 고찰 (Evaluation of Irregular Disturbances to Ships in Autopilot Navigation)

  • 이경우;손경호;김진형
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 1995년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.65-92
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    • 1995
  • The final aim of our research project is a study on assessment of automatic steering system of ships in open seas. In order to achieve this aim we need to know the characteristics of each component of the system and also to know the characteristics of disturbance to ship dynamcis. In this paper we provide calculation method of irregular disturbance to ships in autopilot navigation in open seas and also show calculation examples about two kinds of ship ore carrier and fishing boat. The disturbance consists of irregular wave and random wind, The disturbance is calculated as equivalent yaw angular velocity. Each spectrum and time history of disturbance are reasonably evaluated. Further investigation concerning to performance index of autopilot system and energy loss related to automatic course keeping will be dealt with in another paper,

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자동조타로써 항행하는 선박에 작용하는 불규칙 외란 추정법에 관한 고찰 (Evaluation of Irregular Disturbances to Ships in Autopilot Navigation)

  • 손경호;이경우;김진형
    • 한국항해학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.1-12
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    • 1995
  • The final aim of our research project is a study on assessment of automatic steering system of ships in open seas. In order to achieve this aim, we need to know the characteristics of each component of the system, and also to know the characteristics of disturbance to ship dynamics. In this paper, we provide calculation method of irregular disturbance to ships in autopilot navigation in open seas, and also show calculation examples about two kinds of ship, ore carrier and fishing boat. The disturbance consists of irregular wave and random wind. The disturbance is calculated as equivalent yaw angular velocity. Each spectrum and time history of disturbance are reasonably evaluated. Further investigation concerning to performance index of autopilot system and energy loss related to automatic course keeping, will be dealt with in another paper.

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A Study on the Prediction of Propulsive Energy Loss Related to Automatic Steering of Ships

  • Sohn, Kyoung-Ho;Lee, Gyoung-Woo;Lim, Gun;Bae, Jeong-Cheul
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 1995년도 VTS and IBS 95 The Korean Institute of Navigation 1995년도
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    • pp.153-165
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    • 1995
  • When an automatic course-keeping is introduced as is quite popular in modern navigation the closed-loop steering system consists of autopilot device power unit(or telemotor unit) steering gear ship dynamics and magnetic or gyro compass. We derive the mathematical model of each element of the automatic steering system. We provide a method of theoretical analysis on propulsive energy loss related to automatic steering of ships inthe open seas taking account of the on-off mechanism of power unit. Also we paid attention to dead band mechanism of autopilot device which is normally called weather adjustment. Next we make numerical calculation of the effects of autopilot control constants ont he propulsive energy loss for two kinds of ship a fishing boat and an ore carrier. Realistic sea and wind disturbances are employed in the calculation.

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선박 조종성 지수를 이용한 선회 중 횡경사에 관한 기초연구 (A Study on Angle of Heel in Turning using Ship Maneuverability lndices)

  • 김홍범;임정빈
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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    • pp.269-269
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    • 2019
  • 선박은 충돌회피 및 변침을 목적으로 선회를 수행한다. 부적절한 화물 적재 및 선회 중 과도한 타각을 사용하면 전복사고로 이어질 수 있다. 선회 중 선박동적상태가 실시간으로 변화하기 때문에 항해사들은 선회 중 횡경사의 위험을 인지하기 어렵다. autopilot에서 추정된 조종성 지수를 이용하여 선회 중 횡경사를 예측하였다. Autopilot의 Kalman filter를 통하여 추정된 조종성 지수는 실시간으로 예측이 가능하며, 추정된 선회성 지수로부터 선회반경을 구하고 선회 중 횡경사의 계산이 가능하였다. 본 연구는 선회 중 위험횡경사 예방에 관한 기초자료로 활용하고자 한다.

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해기사 인적오류 예방이 가능한 새포운 선박충돌회피 시스템 개발 개념 (A Novel Collision Avoidance System to Prevent Navigator's Human Error - Development Concepts -)

  • 임정빈
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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    • pp.264-264
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    • 2019
  • 해기사의 인적오류는 전체 해양사고 원인의 70% 이상을 차지한다. 해양사고 중에서 충돌사고는 막대한 인적/물적 손실을 야기하기 때문에 적극적인 예방이 필요한데, 특히 인적오류에 의한 충돌사고 예방이 시급한 실정이다. 현재, 선박에서 사용되고 있는 충돌회피장치에는, Autopilot, Track Control System, ARPA/Radar, ECDIS 등이 적용되고 있으나 항해사의 인적오류 예방 기능은 없다. 본 연구에서는 기존 Autopilot의 다양한 기능에 해기사의 인적오류를 예방할 수 있는 기능을 추가한 새로운 선박충돌회피 시스템(Human Collision Avoidance System, Hu-CAS)의 개발 개념을 소개한다. Hu-CAS는 1) 선박과 물표 사이의 충돌위험을 평가하는 부분과, 2) 충돌위험의 수준을 결정하는 의사결정 모듈, 3) 결정된 결과를 반영하여 선박의 제어 변수를 도출하기 위한 제어변수 추정 모듈, 4) 제어변수를 이용하여 선박의 타 각과 속력을 제어하는 제어 시스템 등으로 구성된다. Hu-CAS는 현재의 Autopilot을 대체할 수 있고, 미래 개발될 자율운항 선박과 유인선박 사이의 충돌회피 시스템으로 적용이 기대된다.

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추사파중을 항행하는 선박의 자동조타 시스템 평가에 관한 연구 (A Study on the Evaluation of Automatic Steering System of Ships in Folowing Seas)

  • 이경우;손경호
    • 한국항해학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.407-415
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    • 2001
  • In the present study, irregular disturbances to ship dynamics is proposed, where irregular disturbances implying irregular wave and the fluctuating component of wind for the evaluation of automatic steering system of ship in following seas. Prediction method based on the principle of linear superposition. Irregular wave disturbances in following seas is calculated by frequency variation method. The mathematical model of each element of an automatic steering system is derived, which takes account of a few non-linear mechanisms. PD(Proportional-Derivative) controller and low-pass filter with a weather adjustment are adopted to modelling the characteristics of an autopilot. 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 control constants of autopilot on propulsive energy loss are investigated

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