외란관측기를 통한 이접안시 선박의 조종모델 불확실성 및 환경외란 추정

Abstract

선박의 이접안 상황에서는 일반적으로 운항할 때와는 다른 조종성능을 보이게 된다. 이는 선박의 이접안 시 저속운항으로 인한 종방향 성분에 비해 상대적으로 큰 횡방향 속도, 항만의 천수효과, 안벽 효과 등에서 나타나는 특수한 유동에 기인한다. 본 연구에서는 선수 쓰러스터가 장착되어있는 쌍축선형 선박의 이접안 상황에서 선박의 수학 조종 모형과 선박이 받는 환경 외란을 모델링한다. 수학 조종 모형은 선박의 이접안 상황을 고려한 조종시험 결과를 통해 모델링되었다. 이를 상대적으로 간단한 선박 조종 공칭 모델과 비교하였다. 이 후 외란관측기를 설계하여 힘 차원의 공칭 모델의 모델링 불확실성과 환경외란을 계산하였다. 모델링 불확실성과 환경외란을 제어입력의 차원으로 변환시키고 이를 공칭 모델 제어기에 보상항으로 추가하여 최종적으로 선박의 이접안 제어 알고리즘을 설계하였다. 설계된 외란 추정기와 제어 알고리즘은 선박의 느린 구동기 동역학을 반영할 수 있도록 하였다. 최종적으로 시뮬레이션을 통해 선박이 안벽의 원하는 위치로 이접안을 잘 수행할 수 있는 것을 확인하였다.