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Fuzzy modelling for design of ship's autopilot

선박 자동조타기 설계를 위한 퍼지모델링

  • 안종갑 (한국항만연수원 부산연수원) ;
  • 이창호 (동주대학 조선정보학과) ;
  • 이윤형 (한국항만연수원 부산연수원) ;
  • 손정기 (한국항만연수원 부산연수원) ;
  • 이수룡 (동명대학교 조선공학과) ;
  • 소명옥 (한국해양대학교 선박전자기계공학부)
  • Published : 2010.01.31

Abstract

The T-S fuzzy model of a ship is made from the nonlinear extension of Nomoto's 2nd-order model as the previous step before designing of the fuzzy type autopilot to consider the design specifications and the economic efficiency. The T-S fuzzy model is considered as a design variable of the heading angular velocity of ship. The linear models will be combined as "IF-THEN" fuzzy rules after get in this one area of the linear model(sub-system) by change of the heading angular velocity of a ship. The dynamic characteristic of a ship with the parameters of linear models and fuzzy membership functions are estimated to match by using the model adjustment technic with input/output data and a RCGA.

본 연구에서는 설계사양과 경제성을 고려한 퍼지형 자동조타기를 설계하기 위한 이전 단계로 Bech와 Wagner Smith의 Nomoto 2차 비선형 확장모델을 퍼지모델로 구현하는 것을 다룬다. 우선 퍼지형 자동조타기를 얻기 위해 선박의 동적 특성을 효과적으로 표현 가능한 T-S 퍼지모델을 얻는다. T-S 퍼지모델은 선박의 회두각속도를 설계변수로 간주하고 이것의 변화에 따라 다수개의 지역 선형모델(서브시스템)을 구한 후, "IF-THEN" 퍼지규칙으로 결합한 것이다. 이때 선형모델의 파라미터와 퍼지모델의 소속함수는 선박의 동적인 특성과 일치하도록 입 출력 데이터와 실수코딩 유전알고리즘이 결합된 모델 조정기법을 이용하여 최적으로 추정한다.

Keywords

References

  1. K. Nomoto, "Analysis of Kempf's standard maneuver test and proposed steering quality indices", DTMB Report 1461, 1960.
  2. M. I. Bech, L. Wanger Smith, "Analogue simulation of ship maneuvers", Technical Report Hy-14, Hydro-and Aerodynamics Laborator, Lyngby Denmark, 1969.
  3. T. Tagaki and M. Sugeno, "Fuzzy identification of systems and its application to modeling and control", IEEE Trans. on SMC, vol. SMC-15, no. 1, pp. 116-132, 1985.
  4. M. I. Bech, "The reversed spiral test as applied to large ships", Shipping World and Shipbuilder, pp. 1753-1754, 1968.
  5. 안종갑, 이윤형, 유희한, 소명옥, 진강규, "RCGA를 이용한 도립진자 시스템의 파라미터 추정 및 안정화 제어", 한국마린엔지니어링학회지, 제30권, 제6호, 2006.
  6. N. Minorsky, "Directional stability of automatically steered bodies", J. of ASNE, vol.34, 1922.