A Study to Develop an Active Control System of Ship Vibration Using a Mechanical Actuator

기계식 구동기를 이용한 선박진동의 능동제어장치 개발

A mechanical actuator to generate adjustable force ants its active control algorithm to minimize ship structural vibration are developed. The algorithms comprise initial algorithm which determines optimal phase and force magnitude of the actuator using the variation of vibration response according to the phase difference between the main engine and the actuator, and regulating algorithm which performs continuous optimal control to track the change of the engine speed. This control system can be applied without any prior identification for the dynamic characteristics of the controlled structure. In the control experiments for the deckhouse structural vibration of a 300,000 DWT crude oil carrier and a 2,270 TEU container carrier, the developed system showed good performance to reduce the vibration levels to $1/2{\sim}1/6$ of the uncontrolled levels.

동작중에 힘의 크기를 조절할 수 있는 기계식 구동기를 이용하여 주기관 회전수의 특정차수 진동을 능동제어하는 시스템을 개발하였다. 본 시스템에 적용된 제어 알고리즘은 주기관과 구동기의 위상차에 따른 진동크기 변화를 이용하여 초기 작동시의 구동기 최적 위상 및 힘을 결정하는 알고리즘과 주기관 회전속도의 변화를 추종하여 지속적으로 최적제어를 수행하는 알고리즘으로 구성되어 있다. 개발된 알고리즘은 제어대상 구조계에 대한 동특성 파악이 필요없을 뿐만 아니라 제어 중에도 구조계의 변화를 추종하여 제어할 수 있다는 장점이 있다. 구동기 성능과 제어 알고리즘의 검증을 위하여 30만톤급 유조선과 2,200 TEU 콘테이너 운반선의 선체 상부구조 진동제어시험을 수행한 결과 본 제어시스템은 주기관의 전 회전속도구간에서 제어치수 성분의 선체 상부구조진동을 제어전 진동의 1/2∼1/6 수준으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.