Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.285-290
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2006
This paper presents an adaptive neural network based controller and its application to Dynamic Positioning (DP) control system of ship. The proposed neural network based controller is developed for station-keeping and low-speed maneuvering control of ship. At first, the DP system configuration is described. And then, to validate the proposed DP system, computer simulations of station-keeping and low-speed maneuvering performance of a multi-purpose supply ship are presented under the influence of measurement noise, external disturbances such as sea current, wave, and wind. The simulations have shown the feasibility of the DP system in various maneuvering situations.
The usual procedure for the optimal design of ship's steering system is to minimize a chosen quadratic performance index, which isdetermined from the view point of economic run. However, the optimal control synthesized in such a straightforward fashion is unsatisfactory because ship's parameters differ from their nominal values due to uncertainties and errors in measurement and/or simplifications in mathematical modelling, and/or the variation of the ship's loading condition. In an attempt to resolve this difficulty, this paper presents a method for designing a low sensitive optimal steering system in a way as to minimize not only given performance index but also the sensitivity of the performance index and trajectory sensitivity. It is also shown that the optimal control so obtained will result in a system whose performance index and transient response are low sensitive to small varation in ship's time constant.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2006.06b
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pp.67-74
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2006
In this paper, an adaptive neural network controller and its application to automatic berthing control of ship is presented. The neural network controller is trained online using adaptive interaction technique without any teaching data and off-line training phase. Firstly, the neural networks used to control rudder and propeller during automatic berthing process are presented. Finally, computer simulations of automatic ship berthing are carried out to verify the proposed controller with and without the influence of wind disturbance and measurement noise.
R-Mode is terrestrial based Global Navigation Satellite System (GNSS) backup radio navigation technology which used existing maritime information service infrastructure. It has advantages on reduce the cost and reutilize the frequency resource. In this paper, we propose a method to develop a medium-frequency (MF) band R-Mode transmitting station by utilizing the currently operating Differential GNSS (DGNSS) reference station infrastructure. To this end, the considerations for co-operating the DGNSS reference station and the MF R-Mode transmitting station are analyzed. In this process, we also analyze what is necessary to configure the communication system as a navigation system for range measurement. Based on the analysis result, MF R-Mode transmitting station system is designed and architecture is proposed. The developed system is installed in the field, and the performance evaluation results is presented.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.57-64
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2021
Maneuvering motions of a ship in calm water are studied through the concept of MMG model. Governing forces are defined by the use of available empirical formulae that require only main ship particulars as input variables. In order to validate the calculation tool, a full-scale sea experiment was carried out in Osaka Bay using a 17-m twin-screw passenger ferry. Test execution and data measurement were performed through the utilization of an autopilot control unit and satellite compass. The result of a straight running test confirms the acceptable accuracy in addressing the surge motion problem. Reasonable agreement between simulation and experiment is also confirmed for 5°/5° and 10°/10° zig-zag tests despite the strong environmental disturbance. The current model can generally represent the subject ship maneuvering motions and is promising for the application to other ship hulls.
A leisure ship has a stand-alone type power system, and a generator is in use on this condition. But the generator cannot be operated in condition of leisure activity, ocean measurement and etc, because of environment and noise. Recently, renewable energy system is connected with power system of the leisure-ship for saving energy. The renewable energy system can not supply the stable power to leisure-ship because power generation changes according to weather condition. And most of the leisure ship is operated without methodical power management system. This study's purpose is to develop SPMS(Smart Power Management System) algorithm using the renewable energy (photovoltaic, wind power and etc.). The proposed algorithm is able to supply stable the power according to operation mode. Furthermore, the SPMS manages electric load (sailing and communication equipment, TV, fan, etc.) and reduces operating times of the generator. In this paper, the proposed algorithm is realized and executed by using LabVIEW. As a result, the hour for operating the generator is minimized.
A ship's automatic steering system is the basis for addressing control difficulties related to course-changing and course-keeping during navigation through heading angle control, and is a link in realizing unmanned and autonomous ships. This study proposes a robust RCGA-based linear active disturbance rejection controller (LADRC) design method considering environmental disturbances, measurement noise, and model uncertainties in designing a ship heading controller for use when the ship is sailing. The LADRC consisted of a transient profile, a linear extended state observer, and a PD controller. The control gains in the LADRC with the linear extended state observer were adjusted by RCGAs to minimize the integral of the time-weighted absolute error (ITAE), which is an evaluation function of the control system. The proposed method was applied to ship heading control, and its effectiveness was validated by comparing the propulsive energy loss between the proposed method and a conventional linear PD controller. The simulation results showed that the proposed method had the advantages of lower propulsive energy loss, more robustness, and higher tracking precision than the conventional linear PD controller.
Bui, Van Phuoc;Jeong, Jeong-Soon;Kim, Young-Bok;Kim, Dong-Wook
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.24
no.2
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pp.10-17
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2010
Conventionally, because it is difficult to control a ship in shallow water and because attempting to do so creates unwanted environmental effects, maneuvering ships in the harbor area for berthing is usually done with the assistance of tugboats. In this paper, we propose a new method for berthing ships automatically by using bow and stern thrusters. Specifically, a steering motion model of a ship is considered, and parameters in the equation are evaluated by the system identification technique. An optimal controller based on observations was designed from the linearization of the non-linear ship motion in the horizontal plane. It is used to reduce the uncertainty about the ship's dynamics and reduce measurement requirements. The performance of the controller was also analyzed for its robustness relative to avoiding disturbing the environment due to winds, currents, and wave-drift forces. Experiments were conducted to estimate the potential for identifying result and the design of the controller. Specifically, in this paper, the system modeling and tracking control approach are discussed based on a two-degree-of-freedom (2DOF) servo-system design.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.37
no.4
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pp.257-266
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2001
It was set up MCS and MS of ship's distance measuring system in land and ship respectively and ship's track including dropped and hove up anchor was tracked by mean of measurement for ship's position, relative bearing and distance from MCS to MS. Results analyzed for possibility of real time anchoring watch and effectiveness of measuring position are as follow; (1) The elapsed time from dropped anchor to hove up anchor is 4 minutes and the elapsed time to start recording ship's track after set up anchoring state is 10 minutes approximately. (2) Shape of hull's swing during anchoring is mostly 8 figue-like or rarely peanut-like shape. (3) Mean anchoring position during whole measuring time was shifted 49m north and 89m eastly. (4) Ship's track were moved counter-clockwise for $8.1^\circ$ range from relative bearing $186.1^\circ$ to $194.2^\circ$ ellipse-like tracks with the major axis 63m and the minor axis 53m. (5) High frequency of ship's position distribution was shown at relative bearing $187^\circ$ and distance 558m while low frequency was shown at relative bearing $194^\circ$ and distance 556m. (6) The designed ship's distance measuring system by PRTK-GPS was fit very well for anchoring watch as secured necessary area demanded for dragging anchor as well as anchoring by means of real time measurement both in distance and bearing.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.4
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pp.307-315
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2023
Korea controls the departure of vessels based on the Maritime Safety Act such that only ships with seaworthiness can navigate in bad weather, but scientific evaluation results and quantitative basis for the designation of ships subject to control are insufficient. Opinions for improvement are being raised for a reasonable departure control operation. The purpose of this study is to evaluate the adequacy of the current departure control standards through actual measurement of tugboats, which are the type of vessels subject to control when a wind and wave advisory is effective, and to present quantitative grounds for improvement of controls. A sensor was installed on the tugboat to measure the ship's three-axis motion and hull acceleration, and the hull motion performance was measured by operating in the sea area with a significant wave height of 3 m. The measured values were compared and analyzed based on seaworthiness evaluation factors and limit value standards. The actual ship was excluded from the current control standard according to tonnage, but as a result of the analysis, the pitch value exceeded the operation standard, and a risk to navigation safety existed. The results of this study suggest the need for additional actual measurement studies that can represent various ship types and specifications and review ship departure control targets.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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