Study on the Control Algorithms for the Auto-Pilot System

Auto-Pilot 시스템에 적용되는 제어 알고리듬에 대하여

Control Algorithms of the Auto-Pilot system have been studied for the navigational economics and crew's comfortability since 1960's, when Auto-Pilot system was installed on the trans-ocean ships. At the beginning the PD control algorithm was used with the weather adjust function introduced to reduce the response of the auto-pilot system to the high frequency wave excitation in rough sea. In this study, the optimal and adaptive control theories are applied for the auto-pilot control algorithm. And those two algorithms are compared through the pre-defined cost function to obtain the most effective control technique for the Auto-Pilot system. The parameterization of the ship meneuvering equation for the adaptive control algorithm design procedure was examined and the advantage of the adaptive control was found through the simulation result with the wrong initial parameter value.

1960년대 Auto-Pilot 시스템이 대양을 항해하는 선박에 장착되면서 운항경제성 및 선원 승선감의 견지에서 Auto-Pilot시스템의 제어 알고리듬이 연구되기 시작하였다. 초기에는 PD제어로 시작하였으나 잦은 타동작으로 인한 기구 마모를 줄이기 위해 실제 선수각과 설정선수방위 차가 어느 상한치 이상에서만 타각을 조작하는 on-off 제어를 도입하였다. 본 논문에서는 Auto-Pilot 시스템의 제어 알고리듬에 optimal제어, adaptive제어 등을 적용하여 제어기법간의 비교를 cost function을 통하여 수행함으로써 Auto-Pilot 시스템에 대한 최적의 제어기법을 조사하였다. Adaptive 제어를 위한 선박 조종운동방정식의 parameterization 과정을 검토하였고 adaptive 알고리듬의 장점이 파라미터 추정이 잘못된 경우의 수치시뮬레이션 결과로부터 분명히 알 수 있었다.