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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.26 No.5 pp.437-444
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2020.26.5.437

Active Stabilization for Surge Motion of Moored Vessel in Irregular Head Waves

Sang-Do Lee*,Truong Ngoc Cuong**,Xiao Xu**,Sam-Sang You***†
* Professor, Division of Navigation & Information System, Mokpo National Maritime University, Mokpo, Republic of Korea
** Doctor candidate, Department of Logistics Engineering, Korea Maritime and Ocean University, Busan, Republic of Korea
*** Professor, Division of Mechanical Engineering, Korea Maritime and Ocean University, Busan, Republic of Korea
* First author : oksangdo@mmu.ac.kr, 061-240-7257
Corresponding Author : ssyou@kmou.ac.kr, 051-410-4366

Abstract

This study was focused on the stabilization of surge motions of a moored vessel under irregular head seas. A two-point moored vessel shows strong non-linearity even in regular sea, owing to its inherent non-linear restoring force. A long-crested irregular wave is subjected to the vessel system, resulting in more complex nonlinear behavior of the displacement and velocities than in the case of regular waves. Sliding mode control (SMC) is implemented in the moored vessel to control both surge displacement and surge velocity. The SMC can provide a closed-loop system with performance and robustness against parameter uncertainties and disturbances; however, chattering is the main drawback for implementing SMC. The goal of minimizing the chattering and state convergence with accuracy is achieved using a quasi-sliding mode that approximates the discontinuous function via a continuous sigmoid function. Numerical simulations were conducted to validate the effectiveness of the proposed control algorithm.

불규칙 선수파랑 중 계류된 선박의 전후동요 제어

이상도*,트롱 엥곡 쿠옹**,서효,유삼상***†
* 목포해양대학교 항해정보시스템학부 교수, ** 한국해양대학교 대학원 박사과정, *** 한국해양대학교 기계공학부 교수

초록

본 논문에서는 불규칙 선수파랑 조건에서 선박계류시스템의 전후동요를 억제하는 연구를 수행하였다. 두점식 계류시스템은 비선형복원력의 특성으로 인하여 규칙파 조건에서도 강한 비선형 응답 특성을 보인다. 종방향 불규칙 장파가 외란으로 선박계류시스템에 작용하게 되면 규칙파 외력이 입사하는 경우보다 변위와 속도에서 더욱 복잡한 비선형 거동이 발생한다. 계의 종동요 변위와 속도를 동시에 억제하기 위하여 슬라이딩모드 제어법(SMC)을 적용하였다. SMC는 매개변수의 불확실성 및 외란에 대한 강인성을 갖는 폐루프 시스템을 제공하지만, 채터링은 이 제어법을 사용할 때 큰 단점이 된다. 본 연구에서는 준 슬라이딩모드의 시그모이드 함수를 이용하여 불규칙 해양파의 외란 조건에서 채터링을 줄이고. 수렴의 정확성에 도달하는 목표를 달성하였다. 제어법의 유효성은 수치시뮬레이션을 통해 증명하였다.

Figure

Table