공압 밸브 조절 알고리즘을 이용한 잠수함의 잠항 시 자세 제어 시뮬레이션 방법

출원번호 : 10-2019-0078160 (출원일: 2019-06-28)

등록번호 : 10-2155454 (등록일: 2020-09-07)

특허권자 : 충남대학교산학협력단

요약 : 본 발명은 잠수함 잠항 시 함미부력탱크의 벤트 밸브의 개폐상태를 제어하여 충수시간이 지연되도록 함으로써, 함미트림이 발생되지 않고 평형 상태를 유지하면서 실시간 모멘트가 기준 모멘트를 유지하면서 중성부력상태에서의 모멘트에 도달하는지 여부와, 중성부력상태 도달 시간이 잠항 완료 시간을 충족하는지 여부를 정확히 시뮬레이션할 수 있는 공압 밸브 조절 알고리즘을 이용한 잠수함의 잠항 시 자세 제어 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.

대표청구항 : 잠수함의 수상 평형상태(Trim zero)에서 주 부력탱크에 마련된 벤트 밸브를 개방시켜 상기 주 부력탱크 내에 해수를 유입시키며 실시간 모멘트를 산출하는 단계;잠수함이 수상 평형상태에서 중성부력상태에 도달하기까지 상기 실시간 모멘트가 기 설정된 기준 모멘트를 유지하면서 중성부력상태에서의 모멘트에 도달하도록, 상기 벤트 밸브의 개폐상태를 기 설정된 시간 간격으로 반복 제어하여 상기 주 부력탱크의 충수 지연을 발생시키는 단계; 및잠수함이 수상 평형상태에서 중성부력상태에 도달하기까지의 시간이 기 설정된 잠항 완료 시간을 충족하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하되,상기 잠수함이 수상 평형상태에서 중성부력상태에 도달하기까지 상기 실시간 모멘트가 기 설정된 기준 모멘트를 유지하면서 중성부력상태에서의 모멘트에 도달하도록, 상기 벤트 밸브의 개폐상태를 기 설정된 시간 간격으로 반복 제어하여 상기 주 부력탱크의 충수 지연을 발생시키는 단계는,하기의 수학식 3을 통해 상기 기준 모멘트를 산출한 후, 함정의 계통 및 체계 시뮬레이션 모델링에 적용시키는 단계; 및하기의 수학식 4 내지 6에 의해 결정되는 목적함수, 제약조건 및 설계변수를 상기 함정의 계통 및 체계 시뮬레이션 모델링에 적용시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공압 밸브 조절 알고리즘을 이용한 잠수함의 잠항 시 자세 제어 시뮬레이션 방법.[수학식 3][이미지](여기에서, Mreq는 기준 모멘트, Mf는 중성부력상태에서의 모멘트, ST는 함정의 계통 및 체계 시뮬레이션 모델링에서의 시뮬레이션 진행시간(simulation time(s)), tT는 충수 완료 시간(Target time(s))이다)[수학식 4][이미지](여기에서, obj는 최소화 시킬 목적함수이다)[수학식 5][이미지](여기에서, const는 만족시켜야 하는 제약조건이다)[수학식 6][이미지](여기에서, D.V는 조절이 가능한 설계변수이다)

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