선박 자동 계류를 위한 슬라이딩 모드 제어시스템 설계
Design of sliding mode control system for automatic mooring devices for vessels
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초록
자동 계류 장치는 기존의 로프 기반의 계류 방식이 아닌 선체부착장치와 매니퓰레이터 메커니즘으로 구성된 새로운개념의 선박 계류 장치이다. 본 논문은 자동 계류 장치를 이용한 선박의 계류 상황을 고려하여, 외란에 의해 동요하는 선박을 안정적으로 계류시키기 위한 제어 기법을 다룬다. 문제의 단순화와 더불어 자동계류를 위한 제어기 설계에 초점을 맞추기 위해 선박의 운동방정식은 스웨이-히브-롤 축에 대한 3자유도 운동방정식을 고려한다. 매니퓰레이터 메커니즘은 2자유도회전관절을 가진 것으로 가정한 후 외란에 의해 동요하는 선박의 위치를 안정화시킬 수 있는 슬라이딩 모드 제어기를 설계한다. 본 논문에서 제안된 자동 계류 제어기법은 몇 가지 외란 조건에 대한 시뮬레이션을 통해 효용성이 평가된다.
Abstract
An automatic mooring device is a novel system based on hull holding and manipulating mechanisms (instead of the rope-based traditional method) that help in mooring a vessel. With regard to automatic mooring devices, this paper deals with a control system for keeping stable performance in which the vessel undergoes unintended motions due to external forces. For problem simplexity and to focus on the design of a control system, a 3-DOF sway-heave-roll dynamic model for a vessel is considered in this paper. Furthermore, we assume that the automatic mooring device has a 2-DOF manipulator and design a sliding mode control system that can stabilize a vessel against external disturbances. Simulations under various wind force conditions, as external disturbances, were performed to verify the effectiveness of the proposed method.
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