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무인 잠수정의 제어 성능 비교 연구
Performance Comparison of Control Design for Unmanned Underwater Vehicle 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.32 no.2, 2018년, pp.131 - 137  

주성현 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) ,  양선제 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) ,  국태용 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) ,  박종구 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) ,  김용석 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) ,  고낙용 (조선대학교 전자공학과) ,  문용선 (순천대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose an adaptive backstepping controller to control the exact position and orientation of a remotely operated underwater vehicle with parametric model uncertainty. To further improve the angular velocity control precision of each thruster, a phase locked loop (PLL) controller ha...

주제어

#백스텝핑 제어   #위상 고정 루프   #수중 운동체   #원격조종장비   #무인 잠수정  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 6자유도 운동을 하는 ROV의 위치 및 자세를 제어하기 위해 적응 백스테핑과 PLL제어 방법을 제시하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 PLL제어를 사용하지 않았을 때와 비교하여 적응 백스테핑과 PLL제어를 함께 사용하였을 때 위치 및 자세 제어가 안정적임을 보였다.
  • 본 논문에서는 임무를 수행하기 위해 ROV가 이동해야할 목표점이 주어질 경우, 속도 프로파일을 통한 목표 속도 생성부터 모터 제어까지 통합된 제어 방법을 제시한다. 외부 교란과 유체 역학계수에 따른 적응 백스테핑 제어(Adaptive backstepping control)와 위상 고정 루프(PLL, Phased locked loop) 제어 방법을 제시하고 시뮬레이션 및 실험을 통해 PLL 모터제어 루프를 추가함으로써 제어성능을 높일 수 있음을 검증하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ROV는 무엇인가? 무인 잠수정(UUV, Unmanned underwater vehicle) 중 대표적인 ROV(Remotely operated vehicle)는 원격으로 조종되는 심해자원 탐사 및 개발용 무인 잠수정이다. 육상 또는 수상의 운용시스템에서 원격으로 제어가 가능하여 사람이 작업하기 힘든 해저 환경에서 사람을 대신해 해저 자원의 탐사, 침몰된 선박의 인양 작업, 바다 밑바닥의 기름 제거 작업, 해저 케이블 설치, 각종 수중 구조물의 설치 및 수리 등에 사용된다.
슬라이딩 모드 제어 방법의 단점은? 따라서 ROV와 같은 무인 잠수정의 활용이 늘어나는 최근 추세에 맞추어 무인 잠수정의 제어를 위한 다양한 제어기법의 개발과 적용 연구가 보고되고 있다. 예를 들면, 슬라이딩 모드 제어(Sliding mode control)의 경우 선형화 없이 직접 비선형 동역학을 처리할 수 있는 장점을 가진 반면 제어방법이 복잡하고 많은 변수를 처리하기 어려운 점이 있다 (Soylu et al., 2008; Raygosa-Barahona et al.
ROV는 어떤 용도로 사용되는가? 무인 잠수정(UUV, Unmanned underwater vehicle) 중 대표적인 ROV(Remotely operated vehicle)는 원격으로 조종되는 심해자원 탐사 및 개발용 무인 잠수정이다. 육상 또는 수상의 운용시스템에서 원격으로 제어가 가능하여 사람이 작업하기 힘든 해저 환경에서 사람을 대신해 해저 자원의 탐사, 침몰된 선박의 인양 작업, 바다 밑바닥의 기름 제거 작업, 해저 케이블 설치, 각종 수중 구조물의 설치 및 수리 등에 사용된다. 이러한 수중환경은 조류의 방향이나 속도가 깊이에 따라 달라지고 변화가 심하므 로 다양한 임무수행을 하는 ROV의 자세 유지를 위한 정밀한 제어시스템이 필요하다.
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참고문헌 (9)

  1. Antonelli, G., Caccavalee, F., Chiaverini, S., 2004. Adaptive Tracking Control of Underwater Vehicle-Manipulator Systems Based on the Virtual Decomposition Approach. IEEE Transactions on Robotics and Automotion, 20(3), 594-602. 

    상세보기 crossref

  2. Geiger, D.F., 1981. Phaselock Loops for DC Motor Speed Control. Hoboken, NJ, USA. 

  3. Lee, H.J,, Yang. S.J,, Park. J.G., Kuc. T.Y., Ko, N.Y., Moon, Y.S., 2015. PLL Controller for Precise Velocity Tracking of UUV: A new ROV Model and Its Control. Control, Automation and Systems (ICCAS), 15th International Conference, IEEE, 488-492. 

  4. Raygosa-Barahona, R., Parra-Vega. V., Olguin-Diaz. E., Munoz-Ubando. L., 2011. A Model-free Backstepping with Integral Sliding Mode Control for Underactuated ROVs. Electrical Engineering Computing Science and Automatic Control (CCE), 8th International Conference, IEEE. 

  5. Soylu, S., Buckham, B.J., Podhorodeski, R.P., 2008. A Chatteringfree Sliding Mode Control for Underwater Vehicles with Faulttolerant Infinity-norm Thrust Allocation. Ocean Engineering, 35(16), 1647-1659. 

    상세보기 crossref

  6. Fossen, T.I., 1994. Guidance and Control of Ocean Vehicles. Wiley, London, UK. 

  7. Wise, M.G., 1985. Digital Phase-locked Loop Speed Control for a Brushless D.C. Motor. Naval Postgraduate School Monterey, CA. 

  8. Wu, H.M,, Karkoub, M., 2014. Hierarchical Backstepping Control for Trajectory-tracking of Autonomous Underwater Vehicles Subject to Uncertainties. Control, Automation and Systems (ICCAS), 14th International Conference, IEEE, 1191-1196. 

  9. Yuh, J., 1990. A Neural Net Controller for Underwater Robotic Vehicles. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 15(3), 161-166. 

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