선미 인터셉터가 부착된 고속 활주선의 시스템 식별과 정수 중 트림각 능동 제어에 관한 모형시험 연구

Abstract

활주선형 선박은 저속 선박들에 비해 상대적으로 큰 동유체력을 받게 되고 이로 인해 주행 중 트림각이 과도하게 커지기도 하는데, 이를 개선하기 위해서 종종 인터셉터와 같은 부가물을 설치한다. 본 연구에서는 선미에 부착된 인터셉터의 능동제어를 통해 선박이 명령한 트림각을 추종하는 제어기를 설계하고 예인수조 실험을 통해 검증한다. 1.5m 모형선에 능동제어가 가능한 선미 인터셉터 시스템을 제작하여 인터셉터 능동제어의 실효성을 예인수조 실험을 통해 검증할 수 있는 환경을 구축하였다. 먼저 시스템 식별 실험을 수행하고 그 결과로 선박의 종방향 모델을 구하였다. 이후 모델 불확실성과 외란에 강한 슬라이딩 모드 제어기법을 이용해 선박이 명령한 트림각 값을 추종하는 제어기를 설계하였다. 예인수조 실험을 통해 설계한 제어기의 성능을 검증하였고 고전 제어기인 PID제어기와 그 결과를 비교하였다. 실험 결과 두 제어기 모두 명령한 트림각을 추종하였지만, 슬라이딩모드제어기가 PID제어에 비해 Gain tuning에 드는 시간을 더 절약할 수 있었고, 제어성능 역시 더 우수한 것을 확인할 수 있었다.