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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


  1. 임선빈, 이규열, 노명일, 차주환, "트랜스포터의 공주행(空走行) 최소화를 고려한 블록 운반 계획 최적화", 2007년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 서울, pp. 1437-1447, 2007.05.31-06.01

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  2. 임선빈, 노명일, 차주환, 이규열, "최적화 기법을 이용한 트랜스포터의 블록 운반 계획", 2008년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 1990-1994, 2008.05.29-30

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  3. 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

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  4. 임병석, 서연미, 최종문, 노명일, "시뮬레이션 기법을 활용한 선박 충돌 회피 전략 도출에 관한 연구", 2011년도 한국CAD/CAM학회 학술발표회, 평창, pp. 1117-1126, 2011.01.26-28

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  5. 임병석, 노명일, "이산 사건 및 이산 시간 혼합형 모델링 방법에 의한 선박의 충돌 회피 시뮬레이션", 2010년도 대한조선학회 추계학술발표회, 창원, pp. 872-879, 2010.10.21-22

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  6. 임병석, 노명일, "유전 알고리즘을 기반으로 한 조선소 블록 적치장의 최적 배치에 관한 연구", 2010년도 한국CAD/CAM학회 학술발표회, 평창, pp. 553-561, 2010.01.27-29

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  7. 임병석, 김주영, 노명일, 이주성, 윤범상, "블록의 출고 시간과 우선 순위를 고려한 블록 적치장의 최적 배치", 2009년도 대한조선학회 추계학술발표회, 문경, pp. 587-589, 2009.10.29-30

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  8. 이혜원, 노명일, 함승호, 홍진욱, 문중수, 심우승, “초대형 해상 크레인의 작업 안정성 평가 프로그램 개발”, 2016년도 한국CAD/CAM학회 하계학술발표회, 부산, pp. 133, 2016.08.25-26

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  9. 이혜원, 노명일, 함승호, 조로만, 하솔, 김낙완, 우주현, 정우현, 유찬우, "ROS를 기반으로 한 무인수상정의 자율화 소프트웨어 개발 환경, 2017년도 대한조선학회 추계학술발표회, 여수, 2017.11.02-03

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  10. 이혜원, 노명일, 함승호, 조로만, 김낙완, 우주현, 정우현, 하솔, 유찬우, "무인수상정의 설계를 위한 통합 시뮬레이션 방법 연구", 2017년도 수중수상로봇기술연구회 춘계학술발표회, 판교, 2017.05.18-19

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