선체운동 예측을 이용한 Dynamic Positioning System의 피드포워드 제어 알고리즘에 관한 연구

송순석; 김상현; 김희수; 전마로

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자료유형: 학술저널

저자정보: 송순석 (인하대학교 조선해양공학과) 김상현 (인하대학교 조선해양공학과) 김희수 (인하대학교 조선해양공학과) 전마로 (인하대학교 조선해양공학과)

저널정보: 해양환경안전학회 해양환경안전학회지 해양환경안전학회지 제22권 제1호

발행연도: 2016.1

수록면: 129 - 137 (9page)

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본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

#동적위치유지 시스템 #지수평활 예측모형 #피드백 제어 #피드포워드 제어 #추력 분배

참고문헌 (12)

참고문헌 신청

Blendermann, W. / 1994 / Parameter Identification of Wind Loads on Ships / Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics JWEIA 51:339~351

Choi, J. W. / 2012 / Analysis of the effect based on Azimuth Thruster design parameter / The Korean Society for Marine Environment &Energy :858~863

Kim, S. G. / 1995 / Experimental Study on Dynamic Positioning Control of a Semi-Submergible Platform / Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers 19(3):661~669

Lee, D. Y. / 2001 / An Experimental Method of Model Installed Dynamic Positioning System for Drillship / Journal of the Society of Naval Architects of Korea 38(2):33~43

Lee, W. W. / 2009 / Statistical methods for forecasting / Jayooacademi :35~72

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