JP2002145194A - 舶用自動操舵システム - Google Patents
舶用自動操舵システムInfo
- Publication number
- JP2002145194A JP2002145194A JP2000389537A JP2000389537A JP2002145194A JP 2002145194 A JP2002145194 A JP 2002145194A JP 2000389537 A JP2000389537 A JP 2000389537A JP 2000389537 A JP2000389537 A JP 2000389537A JP 2002145194 A JP2002145194 A JP 2002145194A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heading
- steering angle
- component
- command
- command steering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
外乱力成分と見なせる極低周波数成分に対しても平均船
首方位と目標船首方位とを一致させ、かつ、変動外乱力
成分に対しては、これに対応する操舵を行わないように
する設定から船首方位偏差を小さく押さえる設定までの
範囲で自由に選択することを可能にした、舶用自動操舵
システムを提供する。 【解決手段】 船体1に設けられた操舵装置2に指令舵
角を与えて自動制御を行う舶用自動操舵システムにおい
て、船首方位計3で検出された船首方位Ψ(t)と目標
船首方位Ψrとに基づき第1演算部6で時々刻々の船首
方位偏差Ψd(t)が算出され、この船首方位偏差Ψd
(t)と船首揺れ周期検出手段4で検出された船首揺れ
周期Tとに基づき第2演算部7で定常外乱力成分と見な
せる極低周波数成分に対応した第1指令舵角成分が算出
され、第3演算部8では変動外乱力成分に対応した第2
指令舵角成分が算出されて、第4演算部9でこれらが合
算されることにより指令舵角が求められる。
Description
指令舵角を与えて自動操舵を行うためのシステムに関す
る。
*(t)のうち最も一般的なものは[数5],[数6]
式で表される。
整あるいは時間遅れに対応する機能を設けたりして自動
操舵が行われているが、これらの場合においても基本と
なる指令舵角を表す式は[数5]式であると考えてよ
い。
考えると、一般に定常外乱力成分と見なせる極低周波数
成分と波周波数に対応する変動外乱力成分とがある。す
なわち、外乱力をF(t)とすると、これは[数7]式
のような成分から構成される。
動操舵を行うことを考える。外乱に定常外乱力成分と見
なせる極低周波数成分があるから本来舵はこれに対抗す
るだけのある定常舵角が必要となる。すなわち、指令舵
角は[数8]式のようなものとなってはじめて目標船首
方位を平均的に保持できる。
を用いる限り、船首方位と目標船首方位とが一致してい
る状態では[数8]式中の定常成分δs *(t)を発生
することはできない。なぜなら、[数5]式のΨ
d(t)またはその時間に関する1階微分が零でない値
を持たない限り指令舵角の定常成分δs *(t)は発生
しないからである。なお、[数5]式の制御係数を非常
に大きくすれば平均的な船首方位偏差を小さくすること
は出来るが零とすることは出来ず、かつ、変動外乱力成
分に対応する平均船首方位と目標船首方位とを一致させ
るために必要な操舵以外の操舵が大きく行われ、操舵装
置を駆動するためのエネルギーの増加および操舵による
抵抗増加となり、船舶全体としてエネルギー消費が増加
してしまう。
乱力成分に対応する操舵を行わないようにする手段とし
て、[数5]式に[数9]式のような積分項を含める制
御もある。
御係数KIを与えることによって定常外乱力成分と見な
せる極低周波数成分に対する除去特性を良くし、[数
5]式の係数を小さく押さえることで、変動外乱成分に
対応する操舵を小さくするものも提案されている。しか
し、[数9]式に示す項を導入しても、平均船首方位偏
差が存在しない限り定常外乱力成分に対応するだけの舵
角は発生しないことから、やはり平均船首方位偏差を零
とすることはこのような積分項を設けるだけでは原理的
に不可能と考えられる。
外乱力成分と見なせる極低周波数成分の外乱力に対して
も平均船首方位と目標船首方位とを一致させ、かつ、外
乱力のうち変動外乱力成分に対しては、これに対応する
操舵を行わないようにする設定から時々刻々の船首方位
偏差を小さく押さえる設定までの範囲で選択することを
可能とした、舶用自動操舵システムを提供することを課
題とする。
め、本発明の舶用自動操舵システムは、船舶の操舵装置
に指令舵角を与えて自動制御を行う舶用自動操舵システ
ムにおいて、船体に装着された船首方位計と同船首方位
計で計測された船首方位から船首揺れ周期を求める船首
揺れ周期検出手段と目標船首方位入力手段とを備え、上
記船首方位計で計測された船首方位と上記目標船首方位
入力手段により入力された目標船首方位との差としての
時々刻々の船首方位偏差を演算するための第1演算部
と、上記船首揺れ周期検出手段により求められた船首揺
れ周期と上記第1演算部で求められた船首方位偏差とに
基づき船体に作用する外乱力のうちの定常外乱力成分と
見なせる極低周波数成分に対応した第1指令舵角成分を
算出する第2演算部と、上記船首揺れ周期と船首方位偏
差とに基づき上記外乱力のうちの変動外乱力成分に対応
した第2指令舵角成分を算出する第3演算部と、上記の
第2演算部と第3演算部とでそれぞれ求められた第1指
令舵角成分と第2指令舵角成分とを合算して指令舵角を
演算する第4演算部とが設けられたことを特徴としてい
る。
上記第1演算部における船首方位偏差Ψd(t)の演算
が[数1]式により行われ、上記第2演算部における第
1指令舵角成分δs *(t)の演算が[数2]式により
行われ、上記第3演算部における第2指令舵角成分δv
*(t)の演算が[数3]式により行われ、上記第4演
算部における指令舵角δ*(t)の演算が,[数4]式
により行われることを特徴とする。
は、外乱力に定常外乱力成分と見なせる極低周波数成分
が存在しても、これに応じた定常舵角を指令舵角に含め
ることが可能となるため、平均船首方位と目標船首方位
とを一致させることが可能となる。さらに、周期的に近
い変動外乱力成分に対しては、制御係数K4、K5に零
あるいは小さな値を用いることによって、平均船首方位
と目標船首方位とを一致させるために必要な操舵以外を
行わないことが可能となる。このことは操舵装置の省エ
ネルギー化、および操舵による抵抗の低減化、船舶全体
としての省エネルギー化が可能となる。また逆に、制御
係数K4、K5に大きな値を用いることによって変動外
乱力成分に対して時々刻々の船首方位偏差を小さく押さ
える制御が行える。
形態としての舶用自動操舵システムについて説明する。
図1はその構成を概略的に示すブロック図である。
動操舵のため、船体1に設けられた操舵装置2には第4
演算部9から指令舵角δ*(t)が与えられるようにな
っている。また、船体1には船首方位計3が装着されて
おり、船首方位計3で検出された船首方位Ψ(t)は船
首揺れ周期検出手段4に入力され、これにより船首揺れ
周期Tが算出される。さらに、目標船首方位入力手段5
が設けられており、同手段5に目標船首方位Ψrが入力
されるようになっている。
とに基づき、第1演算部6で時間をtとすると時々刻々
の船首方位偏差Ψd(t)が[数1]式により算出され
る。
基づき、第2演算部7で[数2]式により船体に作用す
る外乱力のうちの定常外乱力成分と見なせる極低周波数
成分に対応した第1指令舵角成分δs *(t)が算出さ
れる。
に基づき、第3演算部8で[数3]式により上記外乱力
のうちの変動外乱力成分に対応した第2指令舵角成分δ
v *(t)が算出される。
舵角成分δv *(t)とを第4演算部9で[数4]式に
より合算して指令舵角δ*(t)が算出され、この指令
舵角δ*(t)が船舶の自動操舵のため操舵装置2に入
力される。
ステムでは、定常外乱力成分と見なせる極低周波数成分
の外乱力に対しても平均船首方位と目標船首方位とを一
致させることが可能となる。さらに、制御係数K4、K
5に零あるいは小さな値を用いることによって変動外乱
力成分に対応する操舵、すなわち平均船首方位と目標船
首方位とを一致させるために必要な操舵以外を行わない
ことが可能となる。このことは操舵装置の省エネルギー
化、および操舵による抵抗の低減化、船舶全体としての
省エネルギー化が可能となる。また逆に、制御係数
K4、K5に大きな値を用いることによって、変動外乱
力成分に対して時々刻々の船首方位偏差を上述の制御に
比べ小さく押さえる制御が行える。なお、制御係数
K1、K2、K3の値については、それぞれの船舶の特
性に応じて適正な値を設定する必要がある。また、本発
明の実施の形態では舶用自動操舵システムを幾つかのブ
ロックに分解して説明しているが、船体1に設けられた
操舵装置2や船首方位計3以外については一台のパソコ
ンにより実施することが可能である。
操舵システムによれば次のような効果が得られる。 (1)外乱に定常外乱力成分と見なせる極低周波数成分
が存在しても、これに応じた定常舵角を指令舵角に含め
ることが可能となるため、平均船首方位と目標船首方位
とを一致させることが可能となる。 (2)制御係数K4、K5に零あるいは小さな値を用い
ることによって、変動外乱力成分に対応する操舵を行わ
ないことが可能となる。このことは操舵装置の省エネル
ギー化、および操舵による抵抗の低減化、船体全体とし
ての省エネルギー化が可能となる。 (3)また逆に、制御係数K4、K5に大きな値を用い
ることによって変動外乱力成分に対して時々刻々の船首
方位偏差を上述の制御に比べ小さく押さえる制御が行え
る。
テムの構成を概略的に示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 船舶の操舵装置に指令舵角を与えて自動
制御を行う舶用自動操舵システムにおいて、船体に装着
された船首方位計と同船首方位計で計測された船首方位
から船首揺れ周期を求める船首揺れ周期検出手段と目標
船首方位入力手段とを備え、上記船首方位計で計測され
た船首方位と上記目標船首方位入力手段により入力され
た目標船首方位との差としての時々刻々の船首方位偏差
を演算するための第1演算部と、上記船首揺れ周期検出
手段により求められた船首揺れ周期と上記第1演算部で
求められた船首方位偏差とに基づき船体に作用する外乱
力のうちの定常外乱力成分と見なせる極低周波数成分に
対応した第1指令舵角成分を算出する第2演算部と、上
記の船首揺れ周期と船首方位偏差とに基づき上記外乱力
のうちの変動外乱力成分に対応した第2指令舵角成分を
算出する第3演算部と、上記の第2演算部と第3演算部
とでそれぞれ求められた第1指令舵角成分と第2指令舵
角成分とを合算して指令舵角を演算する第4演算部とが
設けられたことを特徴とする、舶用自動操舵システム。 - 【請求項2】 請求項1に記載の舶用自動操舵システム
において、上記第1演算部における船首方位偏差Ψ
d(t)の演算が[数1]式により行われ、上記第2演
算部における第1指令舵角成分δs *(t)の演算が
[数2]式により行われ、上記第3演算部における第2
指令舵角成分δv*(t)の演算が[数3]式により行
われ、上記第4演算部における指令舵角δ*(t)の演
算が[数4]式により行われることを特徴とする、舶用
自動操舵システム。 【数1】Ψd(t)=Ψ(t)−Ψr 【数2】 【数3】 【数4】δ*(t)=δs *(t)+δv *(t) ここで、t:時間 δ*(t):指令舵角 Ψr:目標船首方位 Ψ(t):時々刻々の船首方位 T:船首揺れ周期 K1,K2,K3,K4,K5:制御係数 n:制御係数(正の整数)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000389537A JP3459984B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 舶用自動操舵システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000389537A JP3459984B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 舶用自動操舵システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002145194A true JP2002145194A (ja) | 2002-05-22 |
JP3459984B2 JP3459984B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=18856061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000389537A Expired - Lifetime JP3459984B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 舶用自動操舵システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3459984B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006044411A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Tokimec Inc | 船舶用自動操舵装置及び船舶用自動操舵装置用推定器の設計方法 |
JP2015160606A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 東京計器株式会社 | 船舶用自動操舵装置 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000389537A patent/JP3459984B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006044411A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Tokimec Inc | 船舶用自動操舵装置及び船舶用自動操舵装置用推定器の設計方法 |
JP4603832B2 (ja) * | 2004-08-03 | 2010-12-22 | 東京計器株式会社 | 船舶用自動操舵装置及び船舶用自動操舵装置用推定器の設計方法 |
JP2015160606A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 東京計器株式会社 | 船舶用自動操舵装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3459984B2 (ja) | 2003-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2952994A1 (en) | System and method for dynamic positioning | |
CN108388738A (zh) | 一种船舶动力定位系统噪声和状态实时估计自适应滤波方法 | |
Wang et al. | Reliability-based robust dynamic positioning for a turret-moored floating production storage and offloading vessel with unknown time-varying disturbances and input saturation | |
US20180170498A1 (en) | Method of decreasing pressure fluctuation by using real-time vibration information and adjusting rotation angles of two propellers of twin-propeller ship | |
CN116449687A (zh) | 一种基于改进型海上救援飞翼扰动观测pid控制方法 | |
CN104142626B (zh) | 一种基于逆系统和内模控制的船舶动力定位控制方法 | |
JP2002145194A (ja) | 舶用自動操舵システム | |
EP0591366B1 (en) | Ship stabilizer automatic gain control system | |
EP1886916B1 (en) | Fin stabilizer for vessel and control method and control program therefor | |
JPS63192694A (ja) | 天候適合型機能を備えた船舶用自動操舵装置 | |
JP2001219899A (ja) | 推力発生器の制御方法および制御装置 | |
KR102521829B1 (ko) | 키 제어 장치 및 선박 | |
KR20200075506A (ko) | 선수각 제어 방법 | |
Scibilia et al. | Constrained control allocation for vessels with azimuth thrusters | |
US20180148034A1 (en) | Device and method for controlling a propulsion effect of a ship | |
JP2522485B2 (ja) | 船舶用自動操舵方式 | |
RU2282884C2 (ru) | Способ автоматического управления курсом судна и система авторулевого для реализации способа | |
KR102558824B1 (ko) | 연료 제어 장치 및 키 제어 장치 | |
JPH0330557B2 (ja) | ||
Katebi et al. | Evaluation of fin roll stabiliser controller design | |
CN116227175B (zh) | 一种帆船速度预测方法 | |
JPH0325094A (ja) | 船舶の接岸方法 | |
JP2844268B2 (ja) | 船舶の減揺装置 | |
JPH045598B2 (ja) | ||
JP2003252292A (ja) | 船舶の姿勢制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030702 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3459984 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |