• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제3권2호
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• pp.50-60
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• 2013

This paper presents a novel approach to the design of an adaptive fuzzy sliding mode controller for depth control of an autonomous underwater vehicle (AUV). So far, AUV's dynamics are highly nonlinear and the hydrodynamic coefficients of the vehicles are difficult to estimate, because of the variations of these coefficients with different operating conditions. These kinds of difficulties cause modeling inaccuracies of AUV's dynamics. Hence, we propose an adaptive fuzzy sliding mode control with novel fuzzy adaptation technique for regulating vertical positioning in presence of parametric uncertainty and disturbances. In this approach, two fuzzy approximator are employed in such a way that slope of the linear sliding surface is updated by first fuzzy approximator, to shape tracking error dynamics in the sliding regime, while second fuzzy approximator change the supports of the output fuzzy membership function in the defuzzification inference module of fuzzy sliding mode control (FSMC) algorithm. Simulation results shows that, the reaching time and tracking error in the approaching phase can be significantly reduced with chattering problem can also be eliminated. The effectiveness of proposed control strategy and its advantages are indicated in comparison with conventional sliding mode control FSMC technique.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2020

This paper investigates the influence of the Circulating Water Channel (CWC) side wall and support struts on the hydrodynamic coefficient prediction for Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) experiments. Computational Fluid Dynamics (CFD) method has been used to model the CWC tests. The hydrodynamic coefficients estimated by CFD are compared with the prediction of experiments to verify the accuracy of simulations. In order to study the effect of side wall on the hydrodynamic characteristics of the AUV in full scale captive model tests, this paper uses the CWC non-dimensional width parameters to quantify the correlation between the CWC width and hydrodynamic coefficients of the chosen model. The result shows that the hydrodynamic coefficients tend to be constant with the CWC width parameters increasing. Moreover, the side wall has a greater effect than the struts.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.165-171
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• 2014

In this paper, we propose the hardware and software of a test-bed of a hovering AUV (autonomous underwater vehicle). Test-bed to develop as the underwater robot for the hovering -type is planning to apply for marine resource development and exploration for deep sea. The RTU that controls a azimuth thruster and a vertical thruster of test-bed is a intergrated-type thruster. The main control unit that collects sensor's data and performs high-speed processing and controls a movement of test-bed is a underwater hybrid navigation system. Also it transfers position, posture, state information of test-bed to the host PC of user using a wireless communication. The host PC checks a test-bed in real time by using a realtime monitoring system that is implemented by LabVIEW.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권4호
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• pp.216-223
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• 2015

The autonomous underwater vehicle (AUV) is being widely researched in order to achieve superior performance when working in hazardous environments. This research focuses on using image processing techniques to estimate the AUV's egomotion and the changes in orientation, based on image frames from different time frames captured from a single high-definition web camera attached to the bottom of the AUV. A visual odometry application is integrated with other sensors. An internal measurement unit (IMU) sensor is used to determine a correct set of answers corresponding to a homography motion equation. A pressure sensor is used to resolve image scale ambiguity. Uncertainty estimation is computed to correct drift that occurs in the system by using a Jacobian method, singular value decomposition, and backward and forward error propagation.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.1266-1272
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• 2011

For way-point tracking of an autonomous underwater vehicle, a state feedback controller was designed by using pole placement scheme in discrete time domain. In the controller, 4 state variables were used for regulating the depth of the vehicle in z direction, and 3 state variables, for steering the vehicle in xy plane. Assuming constant speed of AUV, we simplified the design of the way-point tracking system. The proposed controller was simulated by MATLAB/Simulink using 6 degree-of-freedom nonlinear model and its performance of way point tracking was shown to be fulfilled within 1 m, nevertheless the proposed controller is quite simple and easy to implement compared to sliding mode controller.

• 한국데이타베이스학회:학술대회논문집
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• 한국데이타베이스학회 1999년도 춘계공동학술대회: 지식경영과 지식공학
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• pp.155-159
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• 1999

자율무인잠수정(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)이 해저 속에서 주어진 임무(mission)를 수행하는데 있어 가장 먼저 선행되어야 하는 것은 목표점(Goal Position)까지 안전하고 빠르게 항행할 수 있는 자율 항행시스템(Autonomous Navigation System) 관련 기술의 개발이다. 이러한 시스템은 IPMS(Integrated Platform Management System)률 기반으로 하여 자율무인잠수정에 자율성을 부여하는 항행전문가시스템(Navigation Expert System)이 결합된 구조이다. 본 논문에서는 IPMS에 기반 한 자율항행시스템의 개념적 구조를 설계하고 항행전문가시스템의 추론방법으로서 퍼지관계곱(Fuzzy Relational Products) 기반 평가함수를 이용한 항행 휴리스틱탐색(navigation heuristic search) 기법을 제안한다.

• 한국지능정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능정보시스템학회 1999년도 춘계공동학술대회-지식경영과 지식공학
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• pp.155-159
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• 1999

자율무인잠수정(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)이 해저 속에서 주어진 임무(mission)를 수행하는데 있어 가장 먼저 선행되어야 하는 것은 목표점(Goal Position)까지 안전하고 빠르게 항행할 수 있는 자율항행시스템(Autonomous Navigation System) 관련 기술의 개발이다. 이러한 시스템은 IPMS(Integrated Platform Management System)를 기반으로 하여 자율무인잠수정에 자율성을 부여하는 항행전문가시스템(Navigation Expert System)이 결합된 구조이다. 본 논문에서는 IPMS 에 기반한 자율항행시스템의 개념적 구조를 설계하고 항행전문가시스템의 추론방법으로 퍼지관계곱(Fuzzy Relational Products) 기반 평가함수를 이용한 항행 휴리스틱탐색(navigation heuristic search) 기법을 제안한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권6호
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• pp.666-673
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• 2013

본 연구는 빠른 운항 속도와 짧은 운용 시간을 요구하는 임무에 활용될 저가 소형 자율 무인잠수정에 고가 대형 관성 측정 장치를 대신하여 사용할 수 있는 저가 소형 자세 측정 장치 개발 및 성능 검증을 수행하였다. 저가 소형 자세 측정 장치 개발을 위해서 MEMS 기술을 적용한 gyro, accelerometer 및 magnetometer 채택하여 MEMS 기반 하드웨어를 제작하였으며, 좌표 변환 공식과 칼만 필터를 적용하여 자세 계산 알고리즘을 구현하였다. 또한 개발된 MEMS 기반 자세 측정 장치에 대한 기본 성능 검증을 위한 지자기센서 검증 시험, 정적 자세 시험, 차량 시험, 운동 모사 장치 시험을 수행하였으며, 각각 시험 결과를 제시하였다. 지자기센서 검증 시험 결과 외부 자기장 보정을 통하면 개발된 MEMS 기반 자세 측정 장치의 측정 결과가 외부 자기장에 강인함을 확인하였으며, 정적 자세 시험 및 차량 시험을 통하여 자세 변화가 크지 않는 환경에서 자세 측정 오차가 $0.5^{\circ}/hr$ 임을 확인하였다. 운동 모사 장치 시험을 통하여 5분 내외 자세 변화가 큰 운동 중에도 자세 측정 오차가 발산하지 않고 $1^{\circ}/hr$ 이내임을 확인하였다. 상기 시험 결과로부터 개발된 MEMS 기반 자세 측정 장치가 목표 성능인 $1^{\circ}/hr$이내 roll, pitch, yaw 오차를 보여주고 있음 확인하였으며, 이로부터 20분 내외 운용 시간 동안 정확한 자세 정보 제공 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.243-250
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• 2002

According to Ocean Korea 21, a basic plan established by the Ministry of Maritime Affairs and Fisheries (MOMAF) of Korea in May 2000, Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO) proposed a program for the development of a deep-sea unmanned underwater vehicle (UUV) to explore deep sea for scientific purpose. KRISO has launched a project in May 2001 under the support of MOMAF. The deep-sea unmanned underwater vehicle will be applied to scientific researches in deep-sea as well as in shallow water. For operation of underwater vehicles in shallow water near the Korean Peninsula, a special design is required because of strong tidal current. In addition, MOMAF requires the vehicle to be designed for the purpose of long range survey, a long-term observation, and precise works in a specific area. Thus, KRISO has planned to design the system with the functional combination of both ROV and AUV. This paper presents the design of the deep-sea unmanned underwater vehicle.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.218-224
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• 2012

최근에는, 초소형 AUV(Autonomous Underwater Vehicle)의 개발에 대한 요구가 증가하고 있으므로 그 요소 기술의 확보가 시급하다. 요소 기술의 하나로서 국부경로제어의 기존 연구에서는 주로 전방감시소나(Forward Looking Sonar : FLS)의 정보를 활용하고 있는데, FLS의 크기는 초소형 AUV에 적합하지 않으므로 장애물회피소나(Obstacle Avoidance Sonar : OAS)를 이용하는 것이 바람직하다. 요약하면, 초소형 AUV를 위한 OAS 기반의 국부경로제어 시스템은 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다. 즉, OAS는 낮은 방위(bearing) 분해능 및 지역적인 거리(range) 정보를 제공하며, 임무시간을 증대하기 위해서 에너지 소비가 적은 시스템을 필요로 한다. 나아가, 구조 및 파라메터 관점에서 용이한 설계 절차를 요구한다. 이 문제를 해결하기 위해서 OAS 빔 모델링을 기반으로 진화 전략(Evolution Strategy : ES) 및 퍼지논리 제어기(Fuzzy Logic Controller : FLC)를 이용하는 지능형 국부경로제어 기법이 제안되었다. 제안된 기법의 성능을 검증하고 특성을 분석하기 위해서 수중비행체(Underwater Flight Vehicle : UFV)의 수평면 침로(course) 제어가 수행되었다. 시뮬레이션 결과는 제안된 기법에 있어서 실제 적용의 가능성과 추가 연구의 필요성을 보여준다.