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Abstract 조선소에서는 해상 크레인 등 다양한 크레인을 활용하여 블록들을 탑재해 선박을 건조한다. 블록을 탑재할 때는 타 구조물과의 충돌 및 와이어 로프의 과도한 인장력 발생 등의 위험성을 고려하여 정확하게 블록을 제어하는 것이 필수적이다. 특히, 해상 크레인을 활용한 블록 탑재 과정에서는 파도와 바람에 의한 외력이 중요한 요소로 작용하기 때문에 이를 고려하여 블록의 정확한 위치와 자세를 제어해야 한다. 먼저, 탑재 시 블록을 정확하게 제어하기 위해서는 크레인과 블록의 동역학 모델을 정확하게 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 해상 크레인의 붐 (boom)을 회전시키는 모멘트와 블록과 연결된 와이어 로프를 감는 윈치 (winch)에 작용하는 힘 등 외력이 존재하는 상태에서 블록의 위치와 자세를 정확하게 계산할 수 있도록 다물체계 기반의 동역학 모델을 구성하였다. 한편, 블록이 연결된 해상 크레인은 블록의 목표 위치와 자세가 주어졌을 때 해상 크레인의 제어 입력을 정확하게 계산할 수 없는 underactuated system이라고 볼 수 있다. 이로 인해 블록의 제어를 위해 고전적인 제어 방식을 적용하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 모델 기반 제어 방법인 MPC (Model Predictive Control) 방법을 이용하여 동역학 모델 기반의 예측을 통해 블록을 제어하였다. 이때, 외란에 의한 영향을 고려하기 위해 외란 관측기를 통해 실제 크레인 모델과의 오차를 추정하고 이를 적용하여 최적 제어를 수행하였다. 최종적으로 실제 해상 크레인을 이용한 블록 탑재 작업의 동역학 모델 및 제어 알고리즘을 모사하였고, 그 결과 제안된 방법으로 블록 탑재 작업의 제어가 잘 수행됨을 확인하였다.
Publication Date 2021-11-05

이혜원, 노명일, 김예린, "해상 크레인의 MPC 기반 블록 리프팅 제어", 2021년도 대한조선학회 추계학술발표회, 군산, pp. 664, 2021.11.04-05


List of Articles
번호 분류 제목 Publication Date
466 International Conference Kyu-Yeul Lee, Myung-Il Roh, Ju-Hwan Cha, "Development of a Non-linear Optimization Program and Its Applications to Shipbuilding", Proceedings of the 1st Mongolia-Korea Joint Workshop on CAD/CAM, Ulaanbaatar, Mongolia, pp. 1-5, 2007.07.08-10 file 2007-07-08
465 International Conference Ju-Hwan Cha, Myung-Il Roh, Seung-Ho Ham, Kyu-Yeul Lee, Kwang Phil Park, Heung Won Suh, "Development of an Integrated Simulation Framework and Its Application to Shipbuilding Process Planning", Proceedings of ICCAS(International Conference on Computer Applications in Shipbuilding) 2007, Portsmouth, UK, pp. 283-290, 2007-09.18-20 file 2007-09-18
464 Domestic Conference 차주환, 함승호, 조두연, 이현진, 노명일, 이규열, 박광필, 서흥원, "조선 공정 계획을 위한 시뮬레이션 모델의 모듈화 및 시나리오 처리 방법론", 2007년도 대한조선학회 추계학술발표회, 제주, pp. 891-898, 2007.11.22-23 file 2007-11-22
463 Domestic Conference 차주환, 함승호, 노명일, 이규열, 박광필, 서흥원, "Wire Rope Dynamics 기반의 조선용 탑재 크레인 동역학 시뮬레이션", 2008년도 한국CAD/CAM학회 학술발표회, 평창, pp. 122-128, 2008.01.31-02.02 file 2008-01-31
462 Domestic Conference 임선빈, 노명일, 차주환, 이규열, "복수 트랜스포터의 공주행 거리 및 간섭 최소화를 고려한 최적 블록 운반 계획", 2008년도 한국CAD/CAM학회 학술발표회, 평창, pp. 562-571, 2008.01.31-02.02 file 2008-01-31
461 Domestic Conference 임선빈, 노명일, 차주환, 이규열, "최적화 기법을 이용한 트랜스포터의 블록 운반 계획", 2008년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 1990-1994, 2008.05.29-30 file 2008-05-29
460 Domestic Conference 함승호, 차주환, 이규열, 노명일, 박광필, 서흥원, "다물체간 상호 작용 및 해양파에 의한 운동 응답을 고려한 부유체의 실시간 시뮬레이션", 2008년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 1669-1676, 2008.05.29-30 file 2008-05-29
459 Domestic Conference 이재승, 권정한, 구남국, 함승호, 차주환, 이규열, 노명일, "적응 제어 기반의 Portable 용접 로봇 시뮬레이터 개발", 2008년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 1958-1966, 2008.05.29-30 file 2008-05-29
458 Domestic Conference 손명조, 이현진, 함승호, 이효광, 조두연, 노명일, 김태완, 이규열, 한순흥, 나영인, "수중 운동체의 이산 사건 및 이산 시간 혼합 시뮬레이션을 위한 표준 모델 구조 연구", 2008년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 1659-1668, 2008.05.29-30 file 2008-05-29
457 International Conference Ji-Hyun Hwang, Joon-Ho Min, Young-Joo Ahn, Hee-Chang Kim, Myung-Il Roh, Kyu-Yeul Lee, "Optimized Methodology to Build an Integrated Solution to Offshore Topside Process Engineering", Proceedings of ISOPE 2008, Vancouver, Canada, 2008.07.06-11 file 2008-07-06
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