TS 퍼지 모델을 이용한 양력궤환 핀 안정기 시스템의 횡 운동 제어

국문 초록 (Abstract)

파도 중에서의 항해하는 선박은 파도로 인해 발생하는 격렬한 횡 운동의 영향으로 선박의 성능이나 승조원에게 심각한 영향을 미칠 수 있다. 핀 안정기(Fin Stabilizer)는 선박의 횡 운동 감쇠에 가장 효과적인 장치중의 하나로 지난 70년 동안 사용되어져 왔다. 주요 원리는 선체 현측에 회전이 가능한 지느러미(핀)를 설치하고, 선박의 속도가 있을 경우에 핀에 각도를 주어 핀에서 발생하는 양력(Lift Force)을 이용하여 횡 운동을 억제하는 것이다. 하지만 이러한 핀의 각도와 그 핀 각도에 의해서 생성되는 양력을 계산하는 전통적인 방법은 많은 불확실성과 비선형성을 포함한다. 이전의 모든 핀 안정기 시스템은 많은 불확실성과 비선형성을 포함하는 전통적인 방식에 의한 핀 각도 피드백 시스템을 사용하였다. 근래에는 양력을 직접적으로 산출하지 않고도 제어할 수 있는 양력궤환 핀 안정기 시스템을 사용하여 핀 안정기의 효율을 좀 더 높일 수 있었다.
본 논문에서는 양력궤환 핀 안정기 시스템에서의 불확실한 요소들을 근사화하기 위해 Takagi-Sugeno(TS) 퍼지 모델을 적용하였고 횡 운동을 보다 효과적으로 제어하기 위해 외란 추정을 통해 제어 성능을 향상시켰다. 모델링의 오차 및 바람과 같은 불확실한 외부적인 요소들에 의한 영향을 외란으로 가정하여 이를 제거할 수 있는 제어기를 설계하였다. 실험을 통해 제안된 TS 퍼지 모델링과 외란 추정을 통한 외란 제거로 선박의 횡 운동을 효과적으로 억제하였음을 보여주었다.