Leader Following 시스템 조종성능 개선을 위한 제어계 설계 및 실험적 평가
Control system design and experimental evaluation for improving maneuvering performance of a leader following system
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초록
본 연구에서는 터그보트 등의 견인선박이 바지선과 같이 추진력을 갖지 않는 선박을 견인하는 시스템의 동특성분석과 조종성능개선을 위한 방법에 대해 고찰하였다. 지금까지 수행된 관련연구결과에서는 피견인선박을 단순히 선행하는 견인선박에 이끌려가는 절대적으로 수동적 위치에 두고 시스템동특성을 분석하고 안정적인 견인방법 등을 모색하였다. 그러나 결과적으로 운항안정성을 확보하기 위해서는 특별히 차별성이 있는 대안다운 해결방안이 도출되지 못하였다. 즉 견인선박의 운항방법 및 전략에 대한 제약조건을 찾아내는 것이 연구결과의 전부라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수동적인 위치의 피견인선박에 최소한의 능동적 기능을 부여함으로써 선박견인시스템의 안정성을 개선하고자 하였다. 즉, 일반적으로 조종성을 갖지 않는 피견인선박에서 러더기능을 사용할 수 있다는 가정아래 (1) 선박견인시스템의 동특성 분석과 비선형모델 도출 (2) 비선형시스템에 대한 비선형제어기 설계 (3) backstepping 제어기법을 적용한 수조실험 을 통해 제안하는 기법의 유효성을 실험적으로 검증하였다.
Abstract
In this study, a motion control problem for the vessel towed by towing ship on the sea is considered. The towed vessel does not have self-control capabilities such that its course stability totally depends on the towing ship. Especially, in the narrow canal, river and congested harbor area, extreme tension is required during the towing operation. The authors, therefore, propose a new control system design method in which the rudder is activated to provide its maneuverability. Based on the leader following system configuration, a nonlinear mathematical model is derived and a backstepping control is designed. By experiment results with nonlinear control framework, the usefulness and effectiveness of the proposed strategy are presented.
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