전기식 2-축 대부하 플랫폼의 함정운동에 대한 고성능 자세 안정화 제어장치 설계에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 전기식 2-축 대부하 플랫폼(THLP)의 함정운동에 대한 자세 안정화 및 추적 구동 제어장치 설계에 관한 연구내용을 기술하였다. 외부통제장치에서 전송하는 진북기준의 고각 및 방위각 명령을 THLP 구동명령으로 변환하는 규칙과 함정운동을 포함한 THLP 구동장치의 동역학 모델을 도출하였다. 자세 안정화 제어기를 설계하기 위해 매트랩/시뮬링크 모델을 개발하였다. 위치제어기는 APTOS 제어기를 제안하였고, 전류와 속도제어기는 안티 와인드업 제어기가 적용된 비례적분 제어기로 설계되었다. 각 제어기의 이득들은 오버슈트가 발생하지 않으면서 자세 안정화 제어 오차가 가장 작은 값을 가지도록 결정되었다. 2-축 대부하 플랫폼과 플랫폼제어기의 시제품을 제작하여 함정운동 모사장치를 이용하여 설계된 알고리즘의 유효성을 검토하고 개선하였다. 정의된 함상상태 4의 함정운동 환경에서 임의의 고각 및 방위각 동시 추적구동 명령에 대한 안정화 및 추적 제어 성능이 요구 성능을 만족하였다. 개발된 모델링은 정밀자세제어를 수행하는 다른 대부하 시스템의 설계 시 적용가능 할 것이라 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A design research of the electrical two-axis heavy load platform(THLP) attitude-stabilization-controller(ASC) for ship motions is described in this paper. The methods to transform to the actual drive command of the THLP from elevation and azimuth command of true north, and the dynamics model of the THLP’s actuators which includes ship motions are derived. Matlab simulink model is developed to design the attitude stabilization controller. APTOS position controller is proposed as a position controller and the P-I controller with anti-windup controller is designed as a speed and current controller. Gain of the each controller is determined to have a minimum control error of attitude stabilization, and it should not have any overshoot. The THLP and platform controller prototype were built and they were used to verify and improve the effectiveness of designed algorithm using ship motion simulator. Stabilization and tracking control performances under the defined sea state 4 ship motions met the requirement sufficiently by performing simultaneous tracking driving commands of elevation and azimuth. It is possible to apply the developed models to the design of any other heavy load systems required accurate attitude control in the future.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 본론
• Ⅲ. 실험
• Ⅳ. 결론
• REFERENCES

참고문헌 (Reference)

1 최병창, "전기식 2-축 대부하 플랫폼의 구동장치 설계에 관한 연구" 대한전자공학회 55 (55): 105-112, 2018

2 Dae-Ok Lee, "Nonlinear Control of High Precision Pointing Stabilization Systems with Heavy Loads" 4 (4): 157-178, 2001

3 Jin-Soo Ahn, "Missile Flyout Launch Dynamics Analysis Including Ship Motion" 5 (5): 37-49, 2002

4 Susan L. Bales, "Designing Ships to the Natural Environment" 1982

5 Jong-Shik Kim, "Design of the Position Control System for a Nonlinear Multivariable Launcher" 9 (9): 154-166, 1992

6 M. L. Workman, "Adaptive Proximate Time-Optimal Servomechanisms : Continuous Time Case" 1987

7 Jaehoon Ha, "A Study on the Control Method of a Ship Born Launcher Using a System Identification Method" 889-894, 2015