본 연구에서는 외부의 알 수 없는 외란을 포함한 수중이동시스템의 상태를 추정하는 추정방법을 제시하였다. 우선, 수중이동시스템의 동력학적 운동방정식을 수직평면과 수평평면에 대하여 확장 테일러 전개법에 의하여 각각 유도하였다. 수중이동시스템에서 바다표면의 파랑, 주류, 바람 등과 같이 측정하기 어려운 외력을 시스템의 외란으로 간주하였으며, 이러한 외란을 시스템에 대한 외부 입력으로 고려하였다. 본 연구에서는 위와 같은 외부에서 가해지는 잘 알려지지 않은 외란 등에 대해 전혀 영향을 받지 않는 미지외란 관측기를 제안하였으며, 제안된 관측기가 미지외란에 대해서 영향을 받지 않음을 증명하였다. 또한, 수중이동시스템의 강인한 제어를 위해 수치적인 시뮬레이션을 통하여 본 미지 외란 관측기의 유효성을 확인하였다.
In this paper, and estimation method for estimating the states of underwater vehicle systems with external unknown disturbance is proposed. First, the dynamics of underwater vehicle are induced by Taylor series expansion in the vertical plane and horizontal plane, respectively. For constructing the system model, the external efforts, i.e., the sea surface disturbances, the current, wave and etc., are regarded as external unknown disturbances. Thus the disturbance is added as external input into state-space form of underwater vehicle system. To estimate the state of systems with unknown disturbance, a disturbance observer which does not effected the external unknown input is proposed, and the existence condition for the observer is given. Finally, the effectiveness of the proposed disturbance observer for robust control of underwater vehicle systems is verified by using numerical simulation.
