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하이브리드 수중글라이더 항법 시스템 설계 및 무인 수상선과의 협력제어 시스템 연구

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dc.contributor.advisor 최형식 -
dc.contributor.author 정상기 -
dc.date.accessioned 2019-12-16T02:45:50Z -
dc.date.available 2019-12-16T02:45:50Z -
dc.date.issued 2017 -
dc.identifier.uri http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/11506 -
dc.identifier.uri http://kmou.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002382025 -
dc.description.abstract A significant concern of the underwater platform is to measure position and posture in the water accurately. However, due to environmental factors, limited use of GPS data is the most critical of the navigation data. For this reason, the navigation system in the water has a larger proportion of the indirect navigation system using the speed and the acceleration, and this method has a large error. To solve this problem, this paper proposes a leader-follower navigation method to measure the position and posture directly in the water. Leader-Follower Navigation is a way of sharing location and distance information of Underwater Vehicle and Surface Vehicle. To do this, each navigation of the underwater vehicle and the Surface Vehicle is required, and a navigation algorithm is needed to connect the two navigation systems to one navigation system. Also, it is necessary to use USBL and underwater communication modem to know the distance between the underwater vehicle and Surface Vehicle. In this study, a hybrid underwater glider was selected as an underwater platform, and a Surface platform was used as a Surface Vehicle. Hybrid underwater gliders designed the control system by applying neural network self - tuning PID control algorithm. And to create hybrid underwater glider navigation, 6 DOF based motion equations and ARS (Attitude Reference System) were designed. ARS is implemented with Ring laser gyroscope, a geomagnetic sensor and extended Kalman filter. The Unmanned Surface Vehicle was implemented by applying GPS based navigation. And the Leader-Follower Navigation, which connects two navigation systems together, is implemented using a neural network-PID parallel controller. To verify the validity of the proposed Leader-Follower Navigation, the simulation was performed using Matlab / Simulink, and experiments were conducted based on the simulation results. -
dc.description.tableofcontents 제1장 서론 1 1.1 연구배경 1 1.1.1 무인 해양운동체 4 하이브리드 수중글라이더(Hybrid Underwater Gilder) 5 무인 수상선(Unmanned Surface Vehicle) 6 1.2 연구 목표 8 1.3 논문구성 9 제2장 하이브리드 수중글라이더 동력학 모텔 11 2.1 하이브리드 수중글라이더 기구학(Kinematics) 11 2.2 하이브리드 수중글라이더 동력학(Dynamics) 13 2.2.1 부력엔진 역학해석 15 2.2.2 질량 이동 장치 역학 해석 15 2.2.3 유체력 17 2.2.4 유체력을 포함한 하이브리드 수중글라이더 6자유도 운동방정식 22 2.3 하이브리드 수중글라이더의 제어기 설계 24 2.3.1 신경망 PID 제어기를 적용한 하이브리드 수중글 이더 자세제어 알고리즘 24 2.3.2 하이브리드 수중글라이더 제어시스템 설계 26 2.4 하이브리드 수중글라이더의 시뮬레이션 29 2.4.1 기초운동 성능 및 제어성능 시뮬레이션 30 2.4.2 시뮬레이션 결과 34 제3장 무인 수상선의 동력학 모델 41 3.1 무인 수상선의 구조 41 3.2 무인 수상선의 동력학 42 3.2.1 무인 수상선의 동력학 42 3.2.2 유체력 43 3.2.3 유체력을 포함한 무인 수상선의 3자유도 운동 방정식 46 3.3 무인수상선 운동성능 시뮬레이션 47 3.3.1 무인수상선의 기초운동 및 제어 성능 시뮬레션 47 3.3.2 시뮬레이션 결과 46 제4장 하이브리드 수중글라이더와 무인 수상선의 시스템 구성 55 4.1 하이브리드 수중글라이더 제어 시스템 구성 55 4.1.1 제어시스템 구성 55 4.1.2 센서 시스템 구성 64 ARS 실험 및 결과 69 플렛폼 연동 테스트76 4.2 하이브리드 수중글라이더의 항법 시스템 79 4.2.1 하이브리드 수중글라이더의 항법 시스템 설계 79 4.2.2 하이브리드 수중글라이더의 항법 시스템 시뮬레이션 81 4.3 무인 수상선 제어 시스템 구성 85 4.3.1 제어시스템 구성 85 4.1.2 센서 시스템 구성 89 4.4 무인 수상선의 항법시스템 90 4.4.1 무인 수상선 항법시스템 설계 90 4.4.2 무인 수상선 항법시스템 시뮬레이션 92 4.4.3 무인 수상선 항법시스템 테스트 95 제5장 하이브리드 수중글라이더(follower)와 무인 수상선(leader)의 협력항법 98 5.1 협력항법 (leader-follower 항법) 알고리즘 98 5.2 협력항법 시뮬레이션 99 5.2.1 신경망-PID 병렬제어기를 적용한 하이브리드 수중글라이더(follower)의 Heading Angle제어 103 5.2.2 신경망-PID 병렬제어기를 적용한 하이브리드 수중글라이더(follower)의 위치제어 105 5.1.3 협력 항법의 제어 시뮬레이션 결과 107 제6장 결론 114 참고문헌 116 -
dc.format.extent xi, 120 p. -
dc.language kor -
dc.publisher 한국해양대학교 대학원 -
dc.rights 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. -
dc.title 하이브리드 수중글라이더 항법 시스템 설계 및 무인 수상선과의 협력제어 시스템 연구 -
dc.type Dissertation -
dc.date.awarded 2017-08 -
dc.contributor.alternativeName Jeong Sang Ki -
dc.contributor.department 대학원 기계공학과 -
dc.contributor.affiliation 한국해양대학교 기계공학과 -
dc.description.degree Doctor -
dc.subject.keyword leader-follower navigation, hybrid underwater glider, Unmanned surface vehicle, neural network control, PID control -
dc.title.translated Hybrid underwater glider Navigation system design and leader-follower Navigation system with Unmanned surface vehicle -
dc.identifier.holdings 000000001979▲000000007040▲000002382025▲ -
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기계공학과 > Thesis
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