조이스틱을 이용한 선박의 입출항 및 접이안 시스템의 제어 알고리즘 개발

• 영문명: Development of Control Algorithm for Ship Berthing and Unberthing Systems Using a Joystick
• 발행기관: 한국항해항만학회
• 저자명: 홍성국(Seong-Kuk Hong) 정윤하(Yun-Ha Jung) 원문철(Moon-Cheol Won) 김선영(Sun-Young Kim)
• 간행물 정보: 『한국항해항만학회지』제31권 제5호, 325~332쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 해양공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2007.06.30

국문 초록

본 연구에서는 조이스틱을 이용하여 프로펠러와 타， 선수/선미 쓰러스터를 갖는 선박의 접이안을 위한 제어 알고리즘을 개발하였다. 조이스틱으로부터 전진 방향 및 회전 방향의 속도명령을 받아 전진 방향 및 회전 방향의 속도를 제어하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 비선형 제어 알고리즘을 개발하기 위해 저속 조종수학모형을 사용하였다. 또한， 본 연구에서는 비선형 및 PID 제어기의 성능을 검증하기 위해 선박 접이안 가상 HILS(Hardware in the Loop Simulation) 프로그램을 구현하였다. HILS 프로그램은 LabWindow/CVI를 이용하여 개발하였으며， 사용자는 선박의 현재 위치와 원하는 궤적을 모니터를 통해 본 후 조이스틱을 이용하여 선박의 전진 방향 및 회전방향 속도를 제어함으로서 선박을 조종한다. 시뮬레이션 결과를 보면 비선형 제어기와 PID 제어기는 개루프 조이스틱 제어기보다 타와 쓰러스터의 입력 크기뿐 아니라 선박의 위치오차 변에서도 우수한 성능을 보였다.

영문 초록

This study develops a control algorithm on berthing/unberthing systems using a joystick for ships with thrusters and a rudder. A nonlinear mathematical model for low speed maneuvering of typical container ships is used to develop a MIMO(multi-input multi-output) nonlinear control algorithm for velocity feedback joystick control. Also a virtual HILS(hardware in the loop simulation) software program for berthing/unberthing is developed to test the performance of the nonlinear and a PID control algorithm. The program is developed using LabWindow/CVI, and a user can see current position and desired trajectory of ship in a monitor, then he can control forward and yaw velocities of a ship using a joystick. The simulation results show that the nonlinear and the PID controller have superior performance over a simple open loop joystick control algorithm.

목차

1. 서 론

2. 비선형 저속 운항 동역학 모델

3. 조이스틱을 이용한 선박 접이안 시스템

4. 시뮬레이션 및 실험

5. 결 론

키워드

조이스틱 접이안 시스템 다중입력다중출력 HILS(hardware in the loop simulation)시스템 쓰러스터 비선형 제어 PID 제어 Joystick Berthing and unberthing system MIMO(multi-input multi-output) HILS(hardware in the loop simulation) system Thruster Non-linear control PID control