초록 ▼

전기추진선박의 다자유도 스마트 추진제어 요소기술 개발을 위하여 무인/자율 운항 지원 스마트 상위 제어기와 상용 통신 프로토콜을 이용한 다자유도 분산추진제어 및 센서리스 추진제어기 개발.
• 전기추진선박 토폴로지 분석과 동역학 모델링을 통해 전기추진선박 스마트 제어시스템 성능검증용 HILS(Hardware In-the-Loop Simulation)에 필요한 선박 거동 및 운항 환경 모의.
• 전기추진모듈의 축소모델을 제작하여 센서리스 속도제어 알고리즘을 장착하고 실제 수조에서 추력 정밀제어 성능 시험.
• 전기추진선박

전기추진선박의 다자유도 스마트 추진제어 요소기술 개발을 위하여 무인/자율 운항 지원 스마트 상위 제어기와 상용 통신 프로토콜을 이용한 다자유도 분산추진제어 및 센서리스 추진제어기 개발.
• 전기추진선박 토폴로지 분석과 동역학 모델링을 통해 전기추진선박 스마트 제어시스템 성능검증용 HILS(Hardware In-the-Loop Simulation)에 필요한 선박 거동 및 운항 환경 모의.
• 전기추진모듈의 축소모델을 제작하여 센서리스 속도제어 알고리즘을 장착하고 실제 수조에서 추력 정밀제어 성능 시험.
• 전기추진선박의 다자유도 운동을 위하여 CANopen 통신을 통하여 복수개의 추진모듈들에 의한 분산 제어기술 개발 및 성능 확인.
• HILS를 구축하여 실제와 유사한 운항 조건과 선박 모델의 실시간 디지털 시뮬레이션 환경 하에서 스마트 운항 제어기 하드웨어와 전기추진모듈 하드웨어의 분산제어(azimuth and propulsion) 기능 검증.
• 소형 USV 2대를 제작하고 여기에 GPS/INS를 이용한 네비게이션 시스템을 장착하여 앞서 HILS에서 검증한 스마트 운항 제어기에 의한 무인/자율 운항 제어 성능을 실수역에서 검증.
전기추진 기반의 무인/자율 운항 선박용 스마트 다자유도 제어시스템 개발을 목표로 함.

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

In order to develope a smart multi-degree of freedom propulsion control element technology for electric propulsion ships, a smart main controller that supports unmanned and autonomous voyage, multi-degree of freedom distributed propulsion control using commercial communication protocols, and a propu

In order to develope a smart multi-degree of freedom propulsion control element technology for electric propulsion ships, a smart main controller that supports unmanned and autonomous voyage, multi-degree of freedom distributed propulsion control using commercial communication protocols, and a propulsion controller with sensorless functions were developed.
Through topology analysis and dynamic modeling of electric propulsion ships, the ship behavior and operating environment used for HILS (Hardware In-the-Loop Simulation), which is built to verify the performance of the electric propulsion ship smart control system, were simulated.
A reduced model of the electric propulsion module was made, equipped with a sensorless speed control algorithm, and tested the accuracy of thrust control in an actual water tank.
In order to control the multi-degree of freedom movement of the electric propulsion ship, we developed a distributed control technology using a plurality of propulsion modules through CANopen communication and confirmed its performance.
By constructing HILS, we verified the azimuth and propulsion function of smart voyage controller hardware and electric propulsion module hardware under real-time digital simulation environment for real-time operating conditions and ship models.
Two small USV(Unmanned Surface Vehilce)s were manufactured and a navigation system using GPS/INS was installed. In addition, the unmanned/autonomous voyage control performance by the smart voyage controller verified through HILS was installed in the USV and tested in real water.
This project aims to develop a smart multi-degree of freedom control system for unmanned/autonomous ships based on electric propulsion.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 8
• 표목차 ... 9
• 그림목차 ... 9
• 제 1 장. 연구개발과제의 개요 ... 12
• 1절. 연구개발의 목적 ... 12
• 2절. 연구개발의 필요성 ... 12
• 3절. 연구개발의 범위 ... 12
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 1절. 국내 기술의 수준 및 시장 동향 ... 15
• 1. 스마트 선박 기술 분야 ... 15
• 2. 전기추진선박 기술 분야 ... 17
• 3. 시장 및 정책 동향 ... 18
• 2절. 국외 기술의 수준 및 시장 동향 ... 19
• 1. 스마트 선박 분야 ... 19
• 2. 전기추진선박 기술 분야 ... 21
• 3. 시장동향 ... 24
• 3절. 관련 지식재산권 현황 ... 25
• 1. 스마트 선박 관련 특허 현황 분석 ... 25
• 2. 전기추진스마트 선박 관련 특허 현황 분석 ... 26
• 3. 회피전략 ... 28
• 제 3 장. 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 29
• 1절. 전기추진 제어 ... 29
• 1. 전기추진모듈 제어 ... 29
• 2. 전기추진모듈 제작 및 시험 ... 31
• 3. 전기추진 분산 추력 분배 제어 ... 35
• 2절. 스마트 선박 제어 ... 36
• 1. 무인이동체 자율운항 알고리즘 검증 ... 36
• 2. 무인선박용 자율운항 알고리즘 구현 ... 38
• 3. 무인선박용 자율운항 스마트 제어기 구현 ... 41
• 3절. 테스트베드 구축 및 운용 ... 44
• 1. 전기추진선박 모델링 ... 44
• 2. 실시간 시뮬레이터 ... 49
• 3. HILS 기반 테스트베드 ... 52
• 4. 소형 USV 기반 테스트베드 ... 60
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 70
• 1절. 목표달성도 ... 70
• 1. 추진체계 ... 70
• 2. 1차년도 기술적 성과 ... 70
• 3. 2차년도 기술적 성과 ... 72
• 4. 3차년도 기술적 성과 ... 74
• 2절. 사회·경제적 성과 ... 77
• 1. 경제적 성과 ... 77
• 2. 사회적 성과 ... 77
• 3절. 국가발전의 기여도 ... 77
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획 ... 79
• 1절. 추가연구의 필요성 ... 79
• 2절. 타 연구에의 응용 ... 79
• 3절. 기업화 추진방안 ... 79
• 제 6 장. 참고문헌 ... 80
• 끝페이지 ... 82