본 논문에서는 선박운동제어를 위한 제어시스템 설계문제에 대해 고찰한다. 특히 강인한 추종성능을 가진 2자유도 서보계 설계법을 이용하여 선박의 위치 및 자세제어를 위한 제어기를 설계하고, 실험 등의 실제적인 제어시스템 구축시 센서로부터 모든 정보를 획득할 수 없으므로 이에 필요한 상태를 추정하기 위한 관측기 설계 문제에 대해 고려하고 있다. 그래서 본 논문에서는 실제 상태정보와 추정된 상태정보와의 오차를 최소화하도록 $H_{infty}$ 오차 바운드를 설정하는 기법으로 관측기의 이득을 구한다. 특히 $H_{infty}$ 오차 바운드를 만족하는 관측기가 존재하기 위한 조건을 LMI형식으로 변환하여 표현함으로써 관측기 이득 계산을 효율적으로 수행하여 최적의 이득을 구할 수 있음을 보이고 시뮬레이션을 통해 그 유용성을 확인한다.
In this study, we consider a dynamic positioning system (DPS) design problem that can be extended to many application fields. Toward this end, tracking and positioning control problems are discussed. In particular, we design a tracking control system that incorporates an observer based on the 2-DOF servo system design approach in order to obtain the desired state information. In the case of observer design, a weighted $H_{infty}$ error bound approach for a state estimator is considered. Based on an algebraic Riccati equation (inequality) approach, a necessary and sufficient condition for the existence of a full-order estimator that satisfies the weighted $H_{infty}$ error bound is introduced. The condition for the existence of the estimator is denoted by a linear matrix inequality (LMI) that yields an optimized solution and the observer gain.
