JP2008110749A - 船舶用推進装置の制御装置、ならびにそれを用いた航走支援システムおよび船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の船舶挙動を実現させるように操舵機構および推進器を制御するための船舶用推進装置の制御装置を提供する。
【解決手段】船外機４，５，７の操舵角が変更されている間に、スケジューリング部３３によって、各船外機の推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御（抑制）される。これにより、操舵角が目標値に達するまでに船体に操作者の意図しない方向への推進力が与えられることを抑制することができ、所望の船舶挙動を実現することができる。
【選択図】図８

Description

この発明は、操舵機構および推進器を備える船舶用推進装置を制御するための制御装置、ならびにそのような制御装置を備えた航走支援システムおよび船舶に関する。

船舶に推進力を与える船舶用推進装置の一つに電動船外機がある。電動船外機は、主として、湖のように環境保護の観点からエンジン式船外機の使用が禁止されているような場所において用いられる。
電動船外機は、電動モータと、この電動モータの駆動軸に結合されたプロペラとを含む推進器を備えている。電動モータの回転速度を制御することによって推進器が発生する推進力を制御することができる。また、この推進器が発生する推進力の方向（操舵角）を制御することによって、船舶の進行方向を制御することができる。

下記特許文献１に示されている電動船外機は、小型の釣り船、たとえばバスフィッシング用のバスボート等において、主に短距離の移動や船首方位の調整に用いられている。さらに、特許文献１では、いわゆるオートパイロット機能が開示されている。オートパイロット機能とは、船首が常に一定の方位を向く船位姿勢を維持するように、操舵角および電動モータの回転速度を自動制御する機能である。

以下では、電動船外機に限らず、一般的な船外機において、原動機（電動モータおよびエンジンが含まれる。）およびプロペラ（推進力発生部材）を、まとめて「推進器」という。また、推進器が発生する推進力の方向（操舵角）を操る機構を「操舵機構」という。操舵機構において、操舵角を変化させるための動力を発生するものとして、電気エネルギーによって作動する電動モータその他の電動動力源や油圧装置等が挙げられる。また、原動機によって発生された駆動力の一部が、操舵角を変化させるために用いられることもある。そして、推進器および操舵機構をまとめて「船舶用推進装置」という。船外機には、推進器のほかに操舵機構が付設されるのが一般的である。このような船外機は、前記船舶用推進装置の定義に当てはまる。

下記特許文献２に示されている船舶操縦機構では、２つの推進器の間に介装されるシリンダーロッドを、制御モータによって駆動された電動ポンプで伸縮させ、各推進器の操舵角を制御する。
特開平１０−５９２９１号公報 特開平２−２２７３９５号公報

操舵機構の原動機には、通常、推進器よりも出力の小さい原動機が用いられるので、操舵機構は、一般的に、原動機によって発生された駆動力を減速して伝達する減速器を含んでいる。そのため、目標操舵角に到達するまでに要する時間が比較的長くなる。特に、推進器が大きくなると、それに応じて減速比が大きい減速器が用いられるので、目標操舵角に到達するまでの時間が長くなる。

一方、推進器は、プロペラを電動モータやエンジンで直接あるいは小さな減速比で減速して回転させるので、早く目標推進力に到達する。そのため、各目標値に基づく推進器および操舵機構の制御を同時に開始した場合、推進力が操舵角よりも先に目標値に到達してしまう。その場合、操舵角が変化を開始した直後から目標値に達するまでの期間には、船体に操作者の意図しない方向への推進力が発生するので、所望の船舶挙動を実現することができない虞がある。

この発明の目的は、所望の船舶挙動を実現できるように操舵機構および推進器を制御するための船舶用推進装置の制御装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、前述のような制御装置を備えた航走支援システムおよび船舶を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、推進力を発生する推進器、およびこの推進器の操舵角を変更する操舵機構を備えた船舶用推進装置を制御するための制御装置であって、目標推進力を設定する目標推進力設定手段と、前記操舵角が変更されている間に前記推進器の出力を前記目標推進力より低くなるように制御する推進器制御手段とを含む、船舶用推進装置の制御装置である。

この構成によれば、操舵角が変更されている間に推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御（抑制、言い換えれば減少）される。これにより、操舵角が目標値に達するまでに船体に操作者の意図しない方向への推進力が与えられることを抑制することができ、所望の船舶挙動を実現することができる。推進器の出力の抑制は、操舵角が変更されている期間の全てにおいて実施されてもよいし、その期間の一部において実施されてもよい。

請求項２記載の発明は、前記操舵角が所定のしきい値に達したかどうかを判定する操舵角判定手段をさらに含み、前記推進器制御手段は、前記操舵角判定手段によって前記操舵角が前記しきい値に達したと判定されたことに応答して、前記目標推進力が得られるように前記推進器の出力を設定するものである、請求項１記載の船舶用推進装置の制御装置である。

この構成によれば、推進器の操舵角が所定のしきい値に達したときに、目標推進力が得られるように推進器の出力が設定されるので、操舵機構の制御開始時期に対して、推進器の目標推進力発生時期を遅らせることができる。そのため、操作者の意図する方向に推進力を発生させることができ、所望の船舶挙動を実現することができる。
請求項３記載の発明は、前記制御装置は、複数の前記船舶用推進装置を制御するものであり、前記操舵角判定手段は、すべての前記船舶用推進装置の操舵角が所定のしきい値に達したかどうかを判定するものであり、前記推進器制御手段は、前記操舵角判定手段によってすべての前記船舶用推進装置の操舵角が前記所定のしきい値に達したと判定されたことに応答して、前記目標推進力が得られるように複数の前記推進器の出力を設定するものである、請求項２記載の船舶用推進装置の制御装置である。

この構成によれば、複数の船舶用推進装置にそれぞれ備えられたすべての推進器の操舵角が所定のしきい値に達したときに、前記目標推進力が得られるように推進器の出力が設定される。これにより、すべての操舵機構の制御開始時期に対して、推進器の目標推進力発生時期を遅らせることができる。そのため、操作者の意図する方向に推進力を発生させることができ、所望の船舶挙動を確実に実現することができる。目標推進力は、操作者から入力されてもよいし、自律航行の場合には、システムによって自動的に設定されてもよい。

請求項４記載の発明は、前記制御装置は、目標操舵角に基づいて前記操舵機構を制御するものであり、前記所定のしきい値を、前記目標操舵角に所定の比率を乗じることによって定めるしきい値設定手段をさらに含む、請求項２または３記載の船舶用推進装置の制御装置である。
この構成によれば、所定のしきい値は、目標操舵角に所定の比率を乗じることによって定められるので、目標操舵角に応じて、しきい値が適切に定められる。そのため、操舵機構の制御開始時期と推進器の目標推進力発生時期との関係を、目標操舵角によらずに最適化できる。

請求項５記載の発明は、前記推進器制御手段は、前記目標推進力を抑制する目標推進力抑制手段を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置である。
この構成によれば、目標推進力抑制手段によって目標推進力が抑制されるので、推進器制御手段は、推進器の出力を目標推進力より低くなるように確実に制御することができる。

請求項６記載の発明は、前記推進器制御手段は、前記目標推進力の抑制量を、前記操舵角が目標操舵角に近付くに従って小さくするものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置である。
この構成によれば、操舵角が目標操舵角に近い場合には、推進器によって発生する不要なモーメントが小さくなるので、推進器の出力が船舶挙動に与える影響は小さい。むしろ、操舵角が目標操舵角に近付くに従って推進器の出力が目標推進力に近付くことで、船舶の挙動が早くなり、操作性に優れる。

請求項７記載の発明は、前記推進器の出力が前記目標推進力より低くなるように制御されていることを報知する報知手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置である。
この構成によれば、推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御されていることを操作者が把握することができるので、操作者の違和感を少なくできる。

請求項８記載の発明は、前記船舶用推進装置は、船舶の船首部分に設けられる推進器を少なくとも含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置である。ここで、船首部分とは、船舶において、その最先端から、船舶の長手方向寸法の約１／３以内の部分をいう。
この構成によれば、船首部分に設けられる推進器は、一般的に小型であるので、軽量である。一方、船尾に設けられる推進器は、一般的に大型であるので、その重さによって船体の重心が船尾側に偏ってしまう。そのため、船首部分に設けられる推進器と船体の重心との距離が比較的長くなる。したがって、船首部分に設けられる推進器の推進力は、船体に重心回りの大きなモーメントを与え、船舶挙動に大きな影響を与える。そこで、この発明の一実施形態では、船首部分に設けられる推進器において、操舵角が変更されている間にその推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御される。そのため、不所望なモーメントを抑制でき、所望の船舶挙動を実現することができる。

請求項９記載の発明は、前記操舵機構は、前記操舵角を変化させるための動力を減速する減速器を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置である。
この構成によれば、一般的に、操舵機構に対して大型の動力源を用いることはできないが、操舵機構では大きな動力が必要となるので、減速器が用いられることが多い。この場合、減速器が用いられることにより、操舵角が目標値に達するまでに比較的長い時間が掛かる虞がある。しかし、前述したように、操舵角が変更されている間に推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御されるので、操舵角が目標値に達するまでに船体に操作者の意図しない方向への大きな推進力が発生することを防止することができる。

請求項１０記載の発明は、推進力を発生する推進器、およびこの推進器の操舵角を定める操舵機構を備えた船舶用推進装置と、この船舶用推進装置を制御するための請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置とを含む、航走支援システムである。
この構成によれば、操舵角が変更されている間に推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御される。これにより、操舵角が目標値に達するまでに、船体に操作者の意図しない方向への大きな推進力が発生することを防止することができ、所望の船舶挙動を実現することができる。

請求項１１記載の発明は、船体と、推進力を発生する推進器、およびこの推進器の操舵角を定める操舵機構を備え、前記船体に取り付けられた船舶用推進装置と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置とを含む、船舶である。
この構成によれば、操舵角が変更されている間に推進器の出力が目標推進力より低くなるように制御される。これにより、操舵角が目標値に達するまでに、船体に操作者の意図しない方向への大きな推進力が発生することを防止することができ、所望の船舶挙動を実現することができる。

なお、船舶は、クルーザ、釣り船、ウォータージェット、水上滑走艇（watercraft）のような比較的小型のものであってもよい。
また、船舶に備えられる船舶用推進装置は、船外機（アウトボードモータ）、船内外機（スターンドライブ。インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）、ウォータージェットドライブのいずれの形態であってもよい。船外機は、原動機（エンジンまたは電動モータ）および推進力発生部材（プロペラ）を含む推進器を船外に有し、さらに、推進器全体を船体に対して水平方向に回動させる操舵機構が付設されたものである。船内外機は、原動機が船内に配置され、推進力発生部材および操舵機構を含むドライブユニットが船外に配置されたものである。船内機は、原動機およびドライブユニットがいずれも船体に内蔵され、ドライブユニットからプロペラシャフトが船外に延び出た形態を有する。この場合、操舵機構は、原動機およびドライブユニットとは別に設けられる。ウォータージェットドライブは、船底から吸い込んだ水をポンプで加速し、船尾の噴射ノズルから噴射することで推進力を得るものである。この場合、操舵機構は、噴射ノズルと、この噴射ノズルを水平面に沿って回動させる機構とで構成される。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶１の構成を説明するための概念図である。この船舶１は、バスボートのような比較的小型の船舶である。この船舶１は、船体２と、船体２の船尾３に取り付けられた一対の船外機４，５と、船首６に取り付けられた船外機７とを備えている。

船尾３に配置された一対の船外機４，５は、船尾３および船首６を通る中心線８に対して、左右対称な位置に取り付けられている。詳しくは、船外機４は、船体２の左舷後部に取り付けられており、船外機５は、船体２の右舷後部に取り付けられている。
また、船首６に配置された船外機７は、中心線８から左右いずれかの方向（本実施形態では右側）にずれた位置に取り付けられている。むろん、船首６の船外機７を中心線８上に配置してもよい。ただし、この位置には、魚群探知機その他の機器が取り付けられていることが多いので、前記のような配置を選択するのが好ましい。

船外機４，５，７は、いずれも船舶用推進装置として機能する。以下では、これらを区別するために、それぞれ、「左舷船外機４」、「右舷船外機５」、「船首船外機７」と呼ぶことがある。
左舷船外機４、右舷船外機５および船首船外機７には、それぞれ、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９，１０，１１（以下、区別するために「左舷ＥＣＵ９」、「右舷ＥＣＵ１０」、「船首ＥＣＵ１１」と呼ぶことがある。また、総称するときには「船外機ＥＣＵ９，１０，１１」などという。）が備えられている。左舷ＥＣＵ９、右舷ＥＣＵ１０および船首ＥＣＵ１１には、それぞれ、バッテリー１２が接続されており、各バッテリー１２から、対応するＥＣＵおよび船外機に電力が供給される。

船体２には、操船のために操作される操作部材としてのジョイスティック１３が設けられている。ジョイスティック１３を操作することで、船舶１の前後進および左右への旋回を制御することができる。ジョイスティック１３の操作に係わる情報は、たとえば、船体２内に配置されたＣＡＮ（Control Area Network）などの船内ＬＡＮ１４を介して航走制御装置１５に入力されるようになっている。

船体２には、たとえばジョイスティック１３の近傍に、報知手段としての表示部４６が設けられている。表示部４６は、船内ＬＡＮ１４を介して航走制御装置１５に接続されており、航走制御装置１５と一体であってもよい。表示部４６は、インジケータランプ４１および画面４２を備えている。表示部４６は、後述するスケジューリング制御が実施されているか否かを、インジケータランプ４１および画面４２を用いることによって、操作者に対して視覚的に報知するものであるが、音声や振動によって報知してもよい。

航走制御装置１５は、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。この航走制御装置１５は、船外機４，５，７（船舶用推進装置）を制御するための制御装置として機能し、推進力の制御および舵取制御を行う。航走制御装置１５は、さらに、左舷ＥＣＵ９、右舷ＥＣＵ１０および船首ＥＣＵ１１との間で、船内ＬＡＮ１４を介して通信を行う。詳しくは、航走制御装置１５は、船外機ＥＣＵ９，１０，１１から、各船外機４，５，７に備えられたモータ２２（図３参照）の回転速度の実測値と、各船外機４，５，７の向きを表す操舵角の実測値とを取得する。その一方で、航走制御装置１５は、各船外機ＥＣＵ９，１０，１１に対して、各船外機４，５，７のモータ２２が発生すべき推進力および操舵角の目標値を与えるようになっている。符号１６は、終端器を表す。

図２は、船体２を基準に定義される座標系（船体座標系）における左舷船外機４、右舷船外機５および船首船外機７の座標位置を示している。この船体座標系は、船舶１が位置する水平面に平行な平面内に定義される２次元直交座標系である。より具体的には、この船体座標系は、船体２の中心線８に一致し、船体２の前後方向に平行なｘ軸と、ｘ軸に直交し、船体２の左右方向に平行なｙ軸とで定義される。座標原点Ｏは、旋回時における船体２の瞬間回転中心に採られている。

瞬間回転中心は、船体２および船外機４，５，７の種類に応じて定まる設計上の瞬間回転中心であってもよい。また、テスト航走を行って、瞬間回転中心を予め実測してもよい。
前記の船体座標系において、各船外機４，５，７のｘ，ｙ座標は、次式（１）で与えられる。

左舷船外機４の座標（ｘ，ｙ）＝（ｘ_L，ｙ_L）
右舷船外機５の座標（ｘ，ｙ）＝（ｘ_R，ｙ_R） …（１）
船首船外機７の座標（ｘ，ｙ）＝（ｘ_F，ｙ_F）
ただし、ｘ_L＝ｘ_Rであり、ｙ_L＝−ｙ_Rである。
図３は、各船外機に共通の構成を説明するための図解的な側面図である。

各船外機４，５，７（ここでは、代表として船首船外機７を示している。）は、操舵機構としての電動ステアリング装置１７と、推進器１８とを有している。
電動ステアリング装置１７は、船体２に着脱自在に固定されるケーシング１９と、ケーシング１９から水面に向かって延びるシャフト２０と、ケーシング１９に設けられ、シャフト２０をその軸線回りに回動させるサーボモータ２１とを有している。また、電動ステアリング装置１７は、ギヤ等で構成された減速器４４を有している。減速器４４は、歯数の異なるギア同士の噛み合わせによる減速機構、あるいは、プーリーとベルトとを組み合わせた減速機構等によって構成される。本実施形態では、対応するＥＣＵ（図３では、船首ＥＣＵ１１。）が、ケーシング１９に取り付けられており、サーボモータ２１と電気的に接続されている。サーボモータ２１は、そのＥＣＵを介して、前述したバッテリー１２（図１参照）からの電力が供給されて駆動されるようになっている。シャフト２０は、鉄や樹脂等で形成されている。サーボモータ２１とシャフト２０とは、減速器４４を介して連結されている。また、ケーシング１９は、前述した部品を収容するだけでなく、当該船外機を船体２に取り付けるための取付器具としての機能も兼ねている。

推進器１８は、防水処理が施されたモータ２２と、モータ２２の回転軸に直結されたプロペラ２３とを有している。モータ２２は、シャフト２０の水面側端部に一体的に取り付けられている。シャフト２０は、水中に推進器１８を配置できる長さを有している。モータ２２は、シャフト２０内に配設されたケーブル（図示せず）を介して、ケーシング１９のＥＣＵ（図３では、船首ＥＣＵ１１。）と電気的に接続されている。そのＥＣＵは、前述したバッテリー１２（図１参照）からの電力をモータ２２に供給し、このモータ２２を回転駆動する。モータ２２を回転駆動すると、プロペラ２３が回転されるので、船体２を移動させるための推進力を発生することができる。

推進器１８は、モータ２２の実際の回転速度を検出するための回転速度センサ２５を有している。回転速度センサ２５は、モータ２２の回転に同期するパルスを発生するパルス発生ユニットで構成することができる。ケーシング１９内のＥＣＵは、このパルス発生ユニットが発生するパルス信号を検出し、パルス信号の時間間隔からモータ２２の回転速度を算出する。

一方、サーボモータ２１が駆動されると、サーボモータ２１の生じる動力が減速器４４で減速されてからシャフト２０に伝達されることにより、シャフト２０および推進器１８が、シャフト２０の軸線回り（図示矢印参照）に回動される。これにより、船外機４，５，７の操舵角（船体２の中心線８と推進力の方向とがなす方位角）を変化させることができる。電動ステアリング装置１７には、実際の操舵角を検出するために、ポテンショメータ等を用いた操舵角センサ２４が設けられている。操舵角センサ２４は、たとえば、シャフト２０の回転角を表す信号を出力するものであってもよい。

図４は、航走制御装置１５と各船外機４，５，７との間における命令系統および応答系統を説明するためのブロック図である。ここでは、図３で示した船首船外機７に対応した構成について説明する。
船外機７に対応したＥＣＵ１１は、回転速度制御部２６と電動ステアリング制御部２７とを含んでいる。航走制御装置１５は、船外機７のモータ２２が発生すべき推進力の目標値を回転速度制御部２６に与え、船外機７の操舵角の目標値を電動ステアリング制御部２７に与える。回転速度制御部２６は、前記推進力の目標値に対応した目標回転速度を求め、回転速度センサ２５によって検出される回転速度の実測値が前記目標回転速度に一致するように、推進器１８のモータ２２を制御する。一方、電動ステアリング制御部２７は、操舵角センサ２４によって検出される操舵角を前記目標値に一致させるように、電動ステアリング装置１７のサーボモータ２１を制御する。

推進器１８が発生する推進力Ｆとモータ２２の回転速度ｎとの関係は、次式（２）および（３）で与えられる。この実施形態では、モータ２２の回転速度は、プロペラ２３の回転速度と同じである。
Ｆ＝ρＤ⁴Ｋ_T（Ｊ）ｎ｜ｎ｜ …（２）
Ｊ＝ｕ／（ｎＤ） …（３）
式（２）および（３）において、ρは水の密度（定数）、Ｄは、プロペラ２３の直径（定数）、Ｋ_Tはスラスト係数、Ｊは前進率、ｕはプロペラ２３の後流速度の実測値である。プロペラ２３の実測後流速度ｕは、プロペラ２３の近傍に設けられた速度センサ（図示せず）で直接検出されてもよいし、船舶１の実際の航行速度に所定の係数を乗じることで算出されてもよい。スラスト係数Ｋ_Tは、前進率Ｊ、つまりプロペラ後流速度ｕおよびモータ２２の回転速度ｎと一定の関係にあり、その関係を示すマップから求められる。

回転速度制御部２６は、航走制御装置１５から与えられた推進力の目標値Ｆとプロペラ２３の後流速度の実測値ｕとを、式（２）および（３）に代入することで、船外機７におけるモータ２２の目標回転速度ｎを算出する。
モータ２２の回転速度および操舵角の各目標値に基づいて、回転速度制御部２６および電動ステアリング制御部２７は、モータ２２およびサーボモータ２１をそれぞれ駆動させる。回転速度センサ２５が検出したモータ２２の実際の回転速度および操舵角センサ２４が検出した実際の操舵角は、実測値としてそれぞれ回転速度制御部２６および電動ステアリング制御部２７にフィードバックされる。また、モータ２２の回転速度および操舵角の実測値は、回転速度制御部２６および電動ステアリング制御部２７のそれぞれを経由して航走制御装置１５にもフィードバックされる。

回転速度制御部２６および電動ステアリング制御部２７は、フィードバックされたモータ２２の回転速度および操舵角の実測値に基づいて、これらの実測値が目標値に一致するようにモータ２２およびサーボモータ２１の駆動をそれぞれ制御する。
図５は、回転速度制御部２６におけるモータ２２の駆動制御の流れを説明するためのブロック図である。回転速度制御部２６は、ＰＩＤ（比例積分微分）制御器３４およびＰＩ（比例積分）制御器３５を含んでいる。また、船外機ＥＣＵ１１には、モータ２２に駆動電流を供給する駆動回路（図示せず）と、この駆動回路からモータ２２に供給される電流を検出するための電流検出回路３７とが備えられている。

ＰＩＤ制御器３４は、回転速度センサ２５によるモータ２２の実測回転速度と目標回転速度との偏差に基づき、比例要素、積分要素および微分要素を用いて、当該偏差をなくすためにモータ２２に与えるべき電流の目標値を出力する（ＰＩＤ制御）。ＰＩ制御器３５は、出力された電流の目標値と、電流検出回路３７で測定されるモータ２２の実測電流値との偏差に基づき、比例要素および積分要素を用いて、当該偏差をなくすためにモータ２２のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に適用すべきデューティー比を出力する（ＰＩ制御）。そして、モータ２２の回転速度が、回転速度センサ２５によって検出され、この値、つまり回転速度の実測値が目標値と一致するように、ＰＩＤ制御およびＰＩ制御が繰り返される。以下では、回転速度制御部２６によるこれらのＰＩＤ制御およびＰＩ制御を、まとめて「推進力制御」と呼ぶ。

図６は、電動ステアリング制御部２７におけるサーボモータ２１の駆動制御の流れを説明するためのブロック図である。電動ステアリング制御部２７は、ＰＤ（比例微分）制御器３６を含んでいる。ＰＤ制御器３６は、操舵角センサ２４が検出した操舵角の実測値と目標値との偏差に基づき、比例要素および微分要素を用いて、当該偏差をなくすためにサーボモータ２１に与えるべき電流を出力する（ＰＤ制御）。そして、操舵角センサ２４に検出される操舵角の実測値が目標値と一致するように、ＰＤ制御が繰り返される。以下では、電動ステアリング制御部２７による前記のＰＤ制御を「操舵角制御」と呼ぶ。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、ジョイスティック１３の操作を説明するための図である。図７（ａ）は、傾倒させたジョイスティック１３の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態にあるジョイスティック１３を船体座標平面（船体座標系におけるｘｙ平面）に投影した平面図である。
ジョイスティック１３は、図７（ａ）に示すように、船体２に設けられた操作盤２８から任意の方向へ傾倒自在に突設されたロッド２９と、ロッド２９の遊端部に設けられた略球体状のノブ３０とを有している。

ロッド２９の中立位置は、操作盤２８の表面に対して直立した位置である。操作者は、ノブ３０を把持し、ロッド２９を所望の方向に向けて中立位置から傾倒させることで、船舶１の進行方向をロッド２９の傾倒方向に応じた向きに変更することができる。操作者は、さらに、ロッド２９の傾倒の度合いにより、船外機４，５，７から船体２に与えられる推進力を制御することができる。すなわち、ロッド２９を大きく傾倒させるほど、大きな推進力が船体２に与えられる。これにより、たとえば、ロッド２９を船首側へ向けて大きく傾倒させることによって船舶１の航行速度が上昇する。一方、船舶１が前進している状態で、ロッド２９を船尾側へ向けて傾倒させると航行速度を減少させる制動動作を行うことができ、さらには、船舶１を後進させることもできる。

また、ノブ３０は、ロッド２９に対して、ロッド２９の軸線回りに回動自在とされている。操作者は、ノブ３０をロッド２９の軸線回りに回動させることにより、船舶１を旋回（船体２の瞬間回転中心まわりの旋回）させることができる。とくに、船舶１が停止している状態で、ロッド２９を中立位置としてノブ３０を回動させると、船舶１の位置を変えずに船舶１を旋回させる定点旋回を行わせることができる。定点旋回は、船舶１を駐船させるときなどに行われる。

ノブ３０の回動角度Ｌ_z（図示矢印参照）は、操作盤２８に備えられた角度センサ３８によって検出される。この回動角度Ｌ_zに応じた角速度（ヨー角速度）で船舶１が旋回（回頭）することになる。
一方、ロッド２９の傾倒方位角である進行角β（図７（ｂ）参照）およびロッド２９の傾倒角度（傾倒量）は、操作盤２８に備えられた一対の位置センサ３９，４０によって検出される。図７（ｂ）に示すように、ロッド２９の軸方向に沿う一定の大きさのベクトルを想定し、船体座標系のｘｙ平面への当該ベクトルの正射影をＬとする。この正射影ベクトルＬのｘ軸方向（ｘ軸に平行な方向）に沿う成分（ｘ成分）Ｌ_xが、一方の位置センサ３９によって検出される。また、前記正射影ベクトルＬのｙ軸方向（ｙ軸に平行な方向）に沿う成分（ｙ成分）Ｌ_yが、他方の位置センサ４０によって検出される。すなわち、これらの一対の位置センサ３９，４０は、ロッド２９のｘ軸方向およびｙ軸方向への傾倒量をそれぞれ検出し、その検出結果を航走制御装置１５へと入力する。航走制御装置１５は、ｘ成分Ｌ_xおよびｙ成分Ｌ_yから、ｘ軸方向およびｙ軸方向の推進力Ｆ_xおよびＦ_yを求めるとともに、進行角βを求める。

図８は、ジョイスティック１３の操作に基づく船外機４，５，７の制御系統を説明するためのブロック図である。図９は、各船外機４，５，７において推進力および操舵角の所定の目標値が達成された状態を例示的に示す図である。
航走制御装置１５は、目標設定部３１、目標推進力設定手段としての推進力配分部３２、ならびに、操舵角判定手段、推進器制御手段、しきい値設定手段および目標推進力抑制手段としてのスケジューリング部３３を有している。

操作者が、ジョイスティック１３を操作し、ロッド２９を所望の方向に向けて傾倒させると、前述した位置センサ３９，４０によって検出されたｘ成分Ｌ_xおよびｙ成分Ｌ_yは、目標設定部３１に与えられる。また、操作者がノブ３０を回動させると、前述の角度センサ３８によって検出された回動角度Ｌ_zが目標設定部３１に与えられる。
目標設定部３１は、与えられたｘ成分Ｌ_x、ｙ成分Ｌ_yおよび回動角度Ｌ_zに基づいて、操作者が所望する船舶挙動を実現するために船体２に作用させるべき目標推進力Ｆおよび目標モーメントＭ_zを設定する。

目標設定部３１は、目標推進力（スラスト）Ｆのｘ軸方向成分（前後スラスト）Ｆ_xおよびｙ軸方向成分（左右スラスト）Ｆ_yを、位置センサ３９，４０によって検出されるｘ成分Ｌ_xおよびｙ成分Ｌ_yに基づいて、次式により求める。また、目標設定部３１は、角度センサ３８によって検出された回動角度Ｌ_zに基づいて、目標モーメントＭ_zを次式により求める。

Ｆ_x＝ｃ_xＬ_x
Ｆ_y＝ｃ_yＬ_y …（４）
Ｍ_z＝ｃ_zＬ_z
式（４）において、ｃ_x、ｃ_yおよびｃ_zは、係数である。
また、目標設定部３１は、位置センサ３９，４０によって検出されるｘ成分Ｌ_xおよびｙ成分Ｌ_yに基づいて、操作者が所望する船舶１の進行方向を示す進行角β（ｘ軸方向に対する方位角）を、次式（５）に従って設定する。

式（５）において、εは十分に小さな正の定数であり、sgn（Ｌ_y）は、Ｌ_yが正か０の場合に１を返し、Ｌ_yが負の場合に−１を返す符号関数である。
推進力配分部３２は、目標設定部３１で設定された前後スラストＦ_x、左右スラストＦ_y、モーメントＭ_zおよび進行角βを次式（６）〜（１１）に代入することにより、各船外機４，５，７に配分すべき推進力および操舵角の目標値を算出する。

ここで、前述したモーメントＭ_zは、船体２全体に作用されるモーメントの合計として、次式（１２）で与えられるので、式（６）、（９）および（１１）を式（１２）に代入することで、式（１０）が導出される。

また、式（６）から明らかなように、進行角βは、そのまま船首船外機７の目標操舵角δ_Fとなる。また、左舷船外機４および右舷船外機５の目標操舵角δ_L，δ_Rは、Ｍ_z＝０の場合を除き、どちらかが０またはπである。左舷船外機４および右舷船外機５の座標がｘ軸を挟んで左右対称の場合（ｙ_L＝−ｙ_R）、式（１１）により、左舷船外機４および右舷船外機５の目標推進力Ｆ_L，Ｆ_Rは、その向きが反対で、大きさが等しくなる。したがって、左舷船外機４と右舷船外機５との間には偶力が生じる。この偶力により、船舶１を瞬間中心回りに旋回させるためのモーメントＭ_zが生じる。目標モーメントＭ_zが零のときには、δ_L＝δ_R＝０となり、左舷船外機４および右舷船外機５の目標推進力Ｆ_L，Ｆ_Rは、その向きが平行で、大きさが等しくなる。これにより、船体２に作用するモーメントが零になる。この状態でジョイスティック１３のロッド２９を傾倒させることにより、船体２を旋回させることなく平行移動させる横移動操船が可能になる。

式（６）〜（１１）で算出された各船外機４，５，７の目標操舵角δ_F，δ_L，δ_R（総称するときには「目標操舵角δ」という。）および目標推進力Ｆ_F，Ｆ_L，Ｆ_R（総称するときには「目標推進力Ｆ」という。）は、スケジューリング部３３に出力される。
図１０は、スケジューリング部３３が実行するスケジューリング制御を説明するためのフローチャートである。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、船外機における操舵角および推進力が各目標値δ，Ｆに到達するまでの様子を時系列に沿って示した図である。具体的には、図１１（ａ）はスケジューリング制御が実施されない場合、図１１（ｂ）はスケジューリング制御が実施される場合をそれぞれ示す。図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、船首船外機７において操舵角が目標値に到達するまでに発生する推進力を所定時間間隔でベクトル表示したイメージ図である。具体的には、図１２（ａ）はスケジューリング制御が実施されない場合、図１２（ｂ）はスケジューリング制御が実施される場合をそれぞれ示す。図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、船首船外機７において操舵角が目標値に到達するまでにおける船舶１の移動軌跡を表示したイメージ図である。具体的には、図１３（ａ）はスケジューリング制御が実施されない場合、図１３（ｂ）はスケジューリング制御が実施される場合をそれぞれ示す。

スケジューリング部３３は、推進力配分部３２から各船外機４，５，７の目標推進力Ｆおよび目標操舵角δが出力されると、図１０に示されたスケジューリング制御を実施する。詳細は次のとおりである。
すなわち、スケジューリング部３３は、船外機４，５，７の目標操舵角δ_F，δ_L，δ_Rにそれぞれ所定の比率（本実施形態では０．９５としている。）を乗じて所定のしきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rを決定する（ステップＳ１１）。このしきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rを定めるための前記所定の比率は、作動テストを実施することによって予め定められる。

操舵角に関するしきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rが決定されると（ステップＳ１１）、スケジューリング部３３は、目標操舵角δ_F，δ_L，δ_Rを対応する船外機４，５，７の電動ステアリング制御部２７に出力する。これに応答して、電動ステアリング制御部２７は、当該目標操舵角δに基づく操舵角制御を開始する（ステップＳ１２）。
操舵角制御の最中には、前述したように、船外機４，５，７の操舵角センサ２４が検出した実際の操舵角が航走制御装置１５にフィードバックされ、スケジューリング部３３は、そのフィードバックされた実際の操舵角をリアルタイムで監視している。

すべての船外機４，５，７における実際の操舵角が各しきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rを超えると（ステップＳ１３のＹＥＳ）、スケジューリング部３３は、目標推進力Ｆ_F，Ｆ_L，Ｆ_Rを対応する船外機４，５，７の回転速度制御部２６へ出力する。これに応答して、回転速度制御部２６は、与えられた目標推進力Ｆが得られるように推進器１８の出力を設定する推進力制御を開始する（ステップＳ１４）。言い換えれば、スケジューリング部３３は、操舵角が変更されている間、この実施形態では、操舵角が変化を開始してからしきい値に到達するまでの間（出力抑制期間という。図１１（ｂ）参照）においては、船外機４，５，７における推進器１８の出力を０に、つまり、目標推進力より低くなるように抑制している。なお、推進器１８の出力の抑制は、操舵角が変更されている期間の全てにおいて実施されてもよいし、この実施形態のように、その期間の一部において実施されてもよい。

一方、いずれかの船外機４，５，７における実際の操舵角が前述したしきい値以下であれば（ステップＳ１３のＮＯ）、スケジューリング部３３は、船外機４，５，７の実際の操舵角を引き続き監視する。
また、ステップＳ１４で推進力制御が開始されるまでの間、航走制御装置１５は、図示しないインジケータ等に、たとえば「プロペラ待機中」といったメッセージを表示させる。これにより、スケジューリング制御によってモータ２２の駆動が遅延されている旨を操作者に報知することができる。こうして、操作者は、船舶１の作動状態を誤解なく把握することができ、推進力発生の遅延に伴う操作者の不安を抑制できる。

前述したスケジューリング制御が実施されないと、目標操舵角δおよび目標推進力Ｆが電動ステアリング制御部２７および回転速度制御部２６のそれぞれに対して同時に出力される。これに伴い、図１１（ａ）に示すように、操舵角制御と推進力制御とが同時に開始される。操舵角制御では、減速器４４を有する電動ステアリング装置１７によって操舵角が徐々に目標値δに近づけられる。一方、推進器１８の推進力は、操舵角がその目標値δに到達するよりもはるかに早い時期に、一気に目標推進力に到達してしまう。そのため、図１１（ａ）および図１２（ａ）のドット領域で示すように、操舵角が目標値に到達する前に、余計な推進力が船体２に作用してしまい、所望の船舶挙動が達成できないおそれがある。より具体的には、図１２（ａ）に示すように、破線矢印方向への船外機（ここでは船首船外機７を例示している。）の回動が開始されてから比較的早い時期に、目標推進力が既に発生していることがわかる。したがって、操作者の意図とは異なる方向に船舶１が動き出すおそれがある。

より具体的に説明すると、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、たとえば、船首船外機７の操舵角が９０°であるときの船舶１の位置を初期位置Ａとする。そして、ジョイスティック１３を操作して船舶１を初期位置Ａから前進させつつ、船首船外機７の操舵角を０°へ変化させるとする。また、ジョイスティック１３の操作者は、船舶１が初期位置Ａから、操舵角が０°に到達したときの目標位置Ｘに向かって、目標軌跡Ｙに沿って直進することを所望しているとする。図中の太い実線矢印において、長さは船首船外機７の発生する推進力の大きさを示し、向きはその推進力の方向を示している。

スケジューリング制御が実施されない場合には、図１３（ａ）に示すように、初期位置Ａで船首船外機７の回動が開始された直後に推進力が立ち上がり、すみやかに目標推進力に達する。つまり、船首船外機７の操舵角が９０°に近い状態から船首船外機７から目標推進力が発生するので、船舶１は、目標軌跡Ｙから外れて前進する（位置Ｂ参照）。船首船外機７の操舵角が０°（目標操舵角）に到達するよりもはるか以前から目標推進力が発生するから、船舶１は、目標軌跡Ｙからどんどん外れてしまう（位置Ｃ参照）。その後においても、船首船外機７の操舵角が０°に到達するまでの間、船舶１は、目標軌跡Ｙからより一層外れる（位置Ｄおよび位置Ｅ参照）。そのため、操船者は、船舶１を位置Ｅから目標位置Ｘへ戻すために（図示１点鎖線の矢印参照）、ジョイスティック１３を大きく操作せねばならない。

これに対して、スケジューリング制御が実施されると、図１１（ｂ）に示すように、電動ステアリング装置１７の制御開始時期に対して、推進器１８の推進力発生時期を遅らせることができる。これにより、推進力が操舵角よりもはるかに先に目標値に到達することを防止できる。具体的には、操舵角および推進力がそれぞれの目標値に到達する時期をほぼ同時にすることができる。その結果、図１１（ｂ）および図１２（ｂ）のドット領域で示すように、船体２に作用する余計な推進力がほとんどなくなるので、操作者の意図する方向に推進力を発生させることができ、所望の船舶挙動を実現することができる。また、スケジューリング制御が実施される場合には、図１３（ｂ）に示すように、船首船外機７では、操舵角が目標値（ここでは０°）に近付いたところで推進力が発生しはじめ（位置Ｂ参照）、操舵角が目標値に到達したところで目標推進力が発生する（位置Ｃ参照）。そのため、スケジューリング制御が実施されない場合（図１３（ａ）参照）に比べて、目標軌跡Ｙからの船舶１の逸脱量は小さく、操舵角が目標値に到達した後の位置Ｅから目標位置Ｘへの修正量（図示１点鎖線の矢印参照）も小さく抑えることができる。また、操作者は、船舶１が意図しない方向に動き始めると、この動きを修正するように操船を始める。このとき、船舶１は、ふらふらとした不安定な挙動を示すことになるが、本発明では、このような不安定な挙動を防止することができる。

また、スケジューリング制御では、図１０のステップＳ１３で示したように、すべての船外機４，５，７における実際の操舵角が各しきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rに達したときに、各推進器１８を作動させて推進力を発生させる。そのため、すべての船外機４，５，７の操舵角が目標値に到達するよりもはるかに早くいずれかの推進器１８の推進力がその目標値に達することを防止できる。すなわち、すべての船外機4，５，７の操舵角が目標値に到達するのとほぼ同時期に、船体２に対して所要の推進力を与えることができる。これにより、操作者が意図する船舶挙動を確実に実現することができる。たとえば、船体２を旋回させることなく（すなわち、ヨー角速度＝０）、船体２を平行移動させる横移動操船の際に、船体２の不所望な旋回や意図しない方向への移動を抑制または防止できる。

スケジューリング制御は、すべての船外機４，５，７について実施されるのが好ましいが、少なくとも船首船外機７については実施される必要がある。図１４を参照して、船首船外機７では、一般的に推進器１８が小型であるので、軽量である。一方、船尾３に設けられる船外機４，５は、一般的に推進器１８が大型であるので、それらの重さによって船体２の重心０が船尾３側に偏ってしまう。そのため、船首船外機７と重心０との距離Ｌが比較的長くなる。したがって、船首船外機７で生じる推進力は、船体２に重心０回りの大きなモーメントを与え、船舶挙動に大きな影響を与える。そこで、船首船外機７についてスケジューリング制御を実施するようにすれば、不所望なモーメントを抑制でき、所望の船舶挙動を実現することができる。

そして、しきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rは、図１０のステップＳ１１で示したように、目標操舵角δに所定の比率を乗じることによって定められるので、目標操舵角δを変えると自動的に適正値へと変更される。そのため、目標操舵角δに適応したスケジューリング制御を実現でき、目標操舵角δの値によらずに推進力の発生時期を最適化できる。
また、本実施形態では、前記所定の比率は、０．９５で一定としたが、たとえば、０．８５〜０．９５の範囲において、航行速度が低い場合には大きく定め、航行速度が高い場合には小さく定めてもよい。

また、前記所定の比率を用いる方法とは別に、目標操舵角から所定の角度（以下、「残り角度」という。）を減じた値を、しきい値ＴＨ_F，ＴＨ_L，ＴＨ_Rと定めることもできる。つまり、実際の操舵角が、目標操舵角から残り角度を減じた値に到達すると、推進力制御が開始される。そのため、残り角度が大きいほど、電動ステアリング装置１７の制御開始時期に対する推進器１８の推進力発生時期の遅れ時間が短くなる。一方、残り角度が小さいほど、電動ステアリング装置１７の制御開始時期に対する推進器１８の推進力発生時期の遅れ時間が長くなる。そして、この残り角度も、船舶１の航行速度に応じて変動させることもできる。たとえば、残り角度は、２°〜１０°の範囲において、航行速度が低い場合には小さく定め、航行速度が高い場合には大きく定めればよい。

また、船首船外機７について、前述したスケジューリング制御とは別のスケジューリング制御を実施することができる。図１５は、ジョイスティック１３の操作に基づく船首船外機７の制御系統を説明するためのブロック図である。図中において、前述した要素については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１５を参照して、スケジューリング部３３は、目標推進力抑制手段としての一次遅れフィルタ４５を含んでいる。一次遅れフィルタ４５は、１／（Ｔ・ｓ＋１）であらわされる。ここで、Ｔは時定数であり、ｓはラプラス演算子である。たとえば、時定数Ｔは、電動ステアリング装置１７の時定数と等しく設定してもよい。電動ステアリング装置１７の時定数とは、たとえば、現状の操舵角が０°のときに１００°の目標操舵角を電動ステアリング制御部２７にステップ状に与えた場合に、実際の操舵角が目標操舵角の約６３％（約６３°）に到達するまでの時間である。この時間が１秒であるならば、時定数Ｔは１とすればよい。
推進力配分部３２で設定された目標推進力は、スケジューリング制御において、一次遅れフィルタ４５を通してから、船首船外機７の回転速度制御部２６（図４参照）へ出力される。

詳しくは、図１６に示すように、操舵角が変更されている間、詳しくは、操舵角の変化開始直後から、たとえば操舵角がしきい値に到達するまでの間（出力抑制期間）において、目標推進力は、一次遅れフィルタ４５を通ることで抑制され（図示１点鎖線参照）、この抑制された目標推進力に基づいて船首船外機７の推進力が制御される。そして、出力抑制期間終了後には、スケジューリング制御が終了し、推進力配分部３２で設定された本来の目標推進力が、一次遅れフィルタ４５を通らずに、船首船外機７の回転速度制御部２６（図４参照）へ直接出力される。つまり、出力抑制期間終了後には、目標推進力の抑制が解除され、本来の（抑制されていない）目標推進力に基づいて船首船外機７の推進力が制御される。

スケジューリング部３３によってこのようなスケジューリング制御が実施されることにより、出力抑制期間において船首船外機７の出力（実際の推進力）が目標推進力より低くなるように制御される。そのため、出力抑制期間でスケジューリング制御が実施されない場合（図１１（ａ）参照）に比べて、船体２に作用する余計な推進力を低減することができ、所望の船舶挙動を実現することができる。

このように、出力抑制期間における目標推進力の抑制量は、実際の操舵角が目標値（目標操舵角）に近付くに従って小さくなっている。つまり、実際の操舵角が目標値に近付くに従って、抑制された目標推進力が、推進力配分部３２で設定された本来の目標推進力に近付いてもよい。操舵角が目標値に近い場合には、推進器１８によって発生する不要なモーメントが小さくなるので、推進力が船舶挙動にほとんど悪影響を与えない。むしろ、操舵角が目標値に近付くに従って推進力が目標値に近付くことで、船舶１の挙動が早くなり、操作性に優れる。

図８および図１５に示すように、表示部４６が航走制御装置１５に接続されている。スケジューリング制御が実施されているか否かが表示部４６に表示され、操作者に報知されるようになっている。これにより、操作者は、スケジューリング制御が実施されているか否かを把握することができるので、操作者の違和感を少なくできる。
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、表示部４６において、スケジューリング制御が実施されているか否かが報知されている状態を示すイメージ図である。具体的には、図１７（ａ）はスケジューリング制御中であることが報知されている状態、図１７（ｂ）はスケジューリング制御が終了したことが報知されている状態をそれぞれ示す。

スケジューリング制御中は、図１７（ａ）に示すように、表示部４６において、インジケータランプ４１が点灯し、画面４２には、スケジューリング制御が実施されていることを示すイメージ（第１イメージ４３という。）が表示される。
インジケータランプ４１は高輝度ランプであることが好ましく、その場合、操作者は、表示部４６を凝視しなくても、インジケータランプ４１が点灯していることを容易に把握することができる。

第１イメージ４３は、船舶１の平面図を模式的に示しており、スケジューリング制御開始時（操舵角の変化開始時）の船首船外機７の姿勢（図１７（ａ）では操舵角が９０°の船首船外機７の姿勢）を示している。また、第１イメージ４３では、スケジューリング制御開始から終了までの船首船外機７の回動範囲（スケジューリング制御区間）が表示される（図示矢印およびドット領域参照）。ここで、船首船外機７の姿勢については、スケジューリング制御開始時の姿勢だけでなく、スケジューリング制御区間において変化する姿勢を段階的にまたは連続的に示してもよい。

スケジューリング制御が終了すると（操舵角が前述したしきい値に到達すると）、図１７（ｂ）に示すように、インジケータランプ４１が消灯する。また、画面４２の表示は、第１イメージ４３から、スケジューリング制御が終了したことを示すイメージ（第２イメージ４７という。）に切り替わる。第２イメージ４７では、第１イメージ４３に対して、船首船外機７の周辺の表示が異なる。詳しくは、第２イメージ４７では、操舵角がしきい値と目標値までの間にある船首船外機７の姿勢が表示される。また、船首船外機７で発生している推進力の向きおよび大きさが、図示実線矢印によって模式的に表示される。

前述したように、スケジューリング制御は、少なくとも船首船外機７について実施されるので、第１イメージ４３および第２イメージ４７には、少なくとも船首船外機７が示されていればよいが、船尾３側の船外機４，５（図１４参照）が併せて示されていてもよい。また、インジケータランプ４１を点灯または消灯させる代わりに、スケジューリング制御が実施されているか否かを音声によって操作者に報知してもよい。

図１８は、表示部４６による報知を説明するためのフローチャートである。航走制御装置１５は、船首船外機７の操舵角が変化を開始してスケジューリング部３３によるスケジューリング制御が開始されると、インジケータランプ４１を点灯し、第１イメージ４３を画面４２に表示する（ステップＳ２１）。これにより、操作者に、スケジューリング制御が実施されていることが報知される。そして、前述したように船首船外機７の操舵角がしきい値に到達してスケジューリング制御が終了すると（ステップＳ２２のＹＥＳ）、航走制御装置１５は、インジケータランプ４１を消灯し、第２イメージ４７を画面４２に表示する（ステップＳ２３）。これにより、操作者に、スケジューリング制御が終了したことが報知される。そして、船首船外機７の操舵角が目標値に到達すると（ステップＳ２４のＹＥＳ）、第２イメージ４７の表示を終了する。これにより、画面４２に何も表示されなくなるので、操作者は、船首船外機７の実際の操舵角および推進力がそれぞれの目標値に到達したこと（図１６参照）を把握することができる。

この実施形態では、操舵角がしきい値に到達したときに画面４２の表示を第１イメージ４３から第２イメージ４７に切り替えている。しかし、イメージの切り替えは、一次遅れフィルタ４５を通ることで抑制されていた目標推進力が本来の目標推進力に到達したとき、または、抑制されていた目標推進力が本来の目標推進力に近付いたとき（たとえば本来の目標推進力の９０％まで到達したとき）に行ってもよい。

この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、他の形態でも実施することができる。
たとえば、前述の実施形態では、船外機が３個備えられる構成を例示したが、船外機が１つだけ備えられる構成であってもよいし、船外機が２個（たとえば船尾に２個の船外機）備えられる構成であってもよく、船外機が４個以上備えられる構成であってもよい。

また、前述の実施形態では、電動式のモータ２２を原動機として備える電動船外機４，５，７の推進力および操舵角を制御する構成について説明したが、この発明は、エンジンを原動機とした船外機の推進力および操舵角の制御にも適用できる。たとえば、電動スロットル装置を備えたエンジンを用いる場合に、当該電動スロットルの開度を制御することによってエンジンの回転速度を制御することができ、これにより、推進力を制御できる。

さらにまた、前述の実施形態では、操作者によるジョイスティック１３の操作に応答して船外機４，５，７を制御する構成について説明したが、操作者が介入することなく船舶１の操船制御を行う自動操船に対してもこの発明を適用できる。たとえば、自動操船の例は、定点保持制御、経路制御、軌道制御などである。定点保持制御は船舶を一定の位置に保持するための操船制御である。経路制御とは、予め定めた経路に従って船舶を自動航走させるための操船制御である。軌道制御とは、予め定めた軌道に沿って船舶を自動航走させるための操船制御である。これらの自動操船では、航走制御装置１５は、所定のプログラム演算によって、目標推進力および目標操舵角を自動的に設定する。この自動設定された目標推進力および目標操舵角に基づいて、船外機４，５，７の制御が行われることになる。

そして、前述の実施形態では、サーボモータ２１の駆動によって船外機４，５，７の操舵角を変化させる構成としたが、操舵角を変化させるための動力源として、油圧装置を採用してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための概念図である。 船体を基準に定義される座標系（船体座標系）における左舷船外機、右舷船外機および船首船外機の座標位置を示している。 各船外機に共通の構成を説明するための図解的な側面図である。 航走制御装置と各船外機との間における命令系統および応答系統を説明するためのブロック図である。 回転速度制御部におけるモータの駆動制御の流れを説明するためのブロック図である。 電動ステアリング制御部におけるサーボモータの駆動制御の流れを説明するためのブロック図である。 ジョイスティックの操作を説明するための図であって、図７（ａ）は、傾倒させたジョイスティックの斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態にあるジョイスティックを船体座標平面（船体座標系におけるｘｙ平面）に投影した平面図である。 ジョイスティックの操作に基づく各船外機の制御系統を説明するためのブロック図である。 各船外機において推進力および操舵角の所定の目標値が達成された状態を例示的に示す図である。 スケジューリング部が実行するスケジューリング制御を説明するためのフローチャートである。 船外機における操舵角および推進力が各目標値δ，Ｆに到達するまでの様子を時系列に沿って示した図であって、図１１（ａ）はスケジューリング制御が実施されない場合、図１１（ｂ）はスケジューリング制御が実施される場合をそれぞれ示す。 船首船外機において操舵角が目標値に到達するまでに発生する推進力を所定時間間隔でベクトル表示したイメージ図であって、図１２（ａ）はスケジューリング制御が実施されない場合、図１２（ｂ）はスケジューリング制御が実施される場合をそれぞれ示す。 船首船外機において操舵角が目標値に到達するまでにおける船舶の移動軌跡を表示したイメージ図であって、図１３（ａ）はスケジューリング制御が実施されない場合、図１３（ｂ）はスケジューリング制御が実施される場合をそれぞれ示す。 船体の重心と船首船外機との位置関係を説明するための船舶の概念図である。 ジョイスティックの操作に基づく船首船外機の制御系統を説明するためのブロック図である。 図１１（ｂ）において、別のスケジューリング制御が実施される場合を示す。 表示部において、スケジューリング制御が実施されているか否かが報知されている状態を示すイメージ図であって、図１７（ａ）はスケジューリング制御中であることが報知されている状態、図１７（ｂ）はスケジューリング制御が終了したことが報知されている状態をそれぞれ示す。 表示部による報知を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 船舶
２ 船体
３ 船尾
４ 左舷船外機
５ 右舷船外機
６ 船首
７ 船首船外機
８ 中心線
９ 左舷ＥＣＵ
１０ 右舷ＥＣＵ
１１ 船首ＥＣＵ
１２ バッテリー
１３ ジョイスティック
１４ 船内ＬＡＮ
１５ 航走制御装置
１６ 終端器
１７ 電動ステアリング装置
１８ 推進器
１９ ケーシング
２０ シャフト
２１ サーボモータ
２２ モータ
２３ プロペラ
２４ 操舵角センサ
２５ 回転速度センサ
２６ 回転速度制御部
２７ 電動ステアリング制御部
２８ 操作盤
２９ ロッド
３０ ノブ
３１ 目標設定部
３２ 推進力配分部
３３ スケジューリング部
３４ ＰＩＤ制御器
３５ ＰＩ制御器
３６ ＰＤ制御器
３７ 電流検出回路
３８ 角度センサ
３９ 位置センサ
４０ 位置センサ
４１ インジケータランプ
４２ 画面
４３ 第１イメージ
４４ 減速器
４５ 一次遅れフィルタ
４６ 表示部
４７ 第２イメージ

Claims (11)

1. 推進力を発生する推進器、およびこの推進器の操舵角を変更する操舵機構を備えた船舶用推進装置を制御するための制御装置であって、
   目標推進力を設定する目標推進力設定手段と、
   前記操舵角が変更されている間に前記推進器の出力を前記目標推進力より低くなるように制御する推進器制御手段とを含む、船舶用推進装置の制御装置。
2. 前記操舵角が所定のしきい値に達したかどうかを判定する操舵角判定手段をさらに含み、
   前記推進器制御手段は、前記操舵角判定手段によって前記操舵角が前記しきい値に達したと判定されたことに応答して、前記目標推進力が得られるように前記推進器の出力を設定するものである、請求項１記載の船舶用推進装置の制御装置。
3. 前記制御装置は、複数の前記船舶用推進装置を制御するものであり、
   前記操舵角判定手段は、すべての前記船舶用推進装置の操舵角が所定のしきい値に達したかどうかを判定するものであり、
   前記推進器制御手段は、前記操舵角判定手段によってすべての前記船舶用推進装置の操舵角が前記所定のしきい値に達したと判定されたことに応答して、前記目標推進力が得られるように複数の前記推進器の出力を設定するものである、請求項２記載の船舶用推進装置の制御装置。
4. 前記制御装置は、目標操舵角に基づいて前記操舵機構を制御するものであり、
   前記所定のしきい値を、前記目標操舵角に所定の比率を乗じることによって定めるしきい値設定手段をさらに含む、請求項２または３記載の船舶用推進装置の制御装置。
5. 前記推進器制御手段は、前記目標推進力を抑制する目標推進力抑制手段を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置。
6. 前記推進器制御手段は、前記目標推進力の抑制量を、前記操舵角が目標操舵角に近付くに従って小さくするものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置。
7. 前記推進器の出力が前記目標推進力より低くなるように制御されていることを報知する報知手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置。
8. 前記船舶用推進装置は、船舶の船首部分に設けられる推進器を少なくとも含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置。
9. 前記操舵機構は、前記操舵角を変化させるための動力を減速する減速器を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置。
10. 推進力を発生する推進器、およびこの推進器の操舵角を定める操舵機構を備えた船舶用推進装置と、
    この船舶用推進装置を制御するための請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置とを含む、航走支援システム。
11. 船体と、
    推進力を発生する推進器、およびこの推進器の操舵角を定める操舵機構を備え、前記船体に取り付けられた船舶用推進装置と、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の船舶用推進装置の制御装置とを含む、船舶。

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