JP2013180682A - Cruise vehicle, steering device, steering control method and program - Google Patents

Cruise vehicle, steering device, steering control method and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cruise vehicle which suppresses an influence of noise and enables stable cruising even at the action of disturbance, a steering device, a steering control method and a program.SOLUTION: A cruise vehicle 1 has: sensors 2, 3 for outputting the present speed and a position, or an attitude; a drive part 5 for imparting a change to the position or the attitude according to control signals; and control parts 4, 6 for generating the control signals on the basis of detection values inputted from the sensors 2, 3 and setting values indicating the position or the attitude being a target, and outputting the signals to the drive part 5. The control parts 4, 6 utilize, for the generation of the control signals, moving average values being average values of detection values of the number of the newest prescribed samples out of the detection values inputted from the sensors 2, 3 at prescribed sample time intervals, and change the number of the samples so that the number of the samples may be reduced when the detection values related to the speed are increased, and the number of the samples may be increased when the detection values related to the speed are reduced.

Description

本発明は、航走体、操縦装置、操縦制御方法及びプログラムに関し、特に水上及び水中の航走体の針路、姿勢角及び深度を変更するため舵を制御する技術に関する。   The present invention relates to a traveling body, a steering device, a steering control method, and a program, and more particularly, to a technique for controlling a rudder to change a course, a posture angle, and a depth of a traveling body in water and in water.

従来より、航走体の速度等を検出し、これらの検出結果に基づいて駆動装置を自動制御する航走体の操縦装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a navigation apparatus that detects a speed of a traveling body and automatically controls a driving apparatus based on the detection results.

例えば、特許文献1は、図6に示すような船舶自動操縦装置を開示している。この船舶自動操縦装置100のPID制御手段109は、設定器101から設定された設定コースφ0と実コース検出器102が検出した実コースφとの偏差eに応じて、舵指令β0を発生する。PID制御手段109はさらに、ゲイン計算手段105が出力する制御ゲインを舵指令βに反映させる。ゲイン計算手段105は、舵特性メモリ106が記憶している速度に応じた舵の発生力特性、速度検出器103からの速度信号E、偏差信号e及び外力推定手段107が出力する船にかかる外力の推定値に基づいて、制御ゲインの計算を行う。外力推定手段107は、運動特性メモリ108が記憶している船舶の運動特性をもとに速度検出器103が検出した速度信号u、姿勢検出器104が検出した船の方位角信号ψ、ピッチ角信号θ、ロール角信号φ及びアクチュエータ110からの実舵角信号βを観測値とし、カルマンフィルタにより船の外力を推定計算する。   For example, Patent Document 1 discloses a ship automatic control apparatus as shown in FIG. The PID control means 109 of the marine vessel automatic control apparatus 100 generates a rudder command β0 according to a deviation e between the set course φ0 set by the setter 101 and the actual course φ detected by the actual course detector 102. The PID control means 109 further reflects the control gain output from the gain calculation means 105 in the rudder command β. The gain calculation means 105 is an external force applied to the ship that is output by the rudder generating force characteristic corresponding to the speed stored in the rudder characteristic memory 106, the speed signal E from the speed detector 103, the deviation signal e, and the external force estimation means 107 The control gain is calculated based on the estimated value. The external force estimation means 107 includes a speed signal u detected by the speed detector 103 based on the motion characteristics of the ship stored in the motion characteristics memory 108, a azimuth angle signal ψ of the ship detected by the attitude detector 104, and a pitch angle. The signal θ, the roll angle signal φ, and the actual steering angle signal β from the actuator 110 are used as observation values, and the ship's external force is estimated and calculated using a Kalman filter.

また、特許文献2は、アクセル操作量を所定のサンプリングタイムでサンプリングし、現時点から過去の所定数のサンプル値を平均し、その平均値に基づいて走行用電動機を駆動する電気走行車を開示している。この電気走行車は、サンプル値が小さくなると、サンプリングタイムを変更して長くし、又はサンプル数を変更して多くすることにより、走行用電動機の応答性を緩和する構成を備えている。   Patent Document 2 discloses an electric traveling vehicle that samples an accelerator operation amount at a predetermined sampling time, averages a predetermined number of past sample values from the present time, and drives a traveling motor based on the average value. ing. This electric traveling vehicle has a configuration that relaxes the responsiveness of the traveling motor by changing the sampling time to be longer when the sample value becomes smaller or by increasing the number of samples.

特開平04−135999号公報JP 04-135999 A 特開平05−168108号公報JP 05-168108 A

一般に、検出器が出力する信号にはノイズが含まれることがあり、そのノイズは当該信号を用いるその後の計算において、誤差の発生要因となり得る。特許文献1記載の船舶自動操縦装置400においても、実コース検出器402、速度検出器403、姿勢検出器404の各検出器の出力値には、ノイズ等が含まれ得、このノイズにより、PID制御手段409が計算する舵指令β0の値にも誤差が生じ得る。   In general, a signal output from a detector may include noise, and the noise may cause an error in subsequent calculations using the signal. Also in the ship automatic pilot device 400 described in Patent Document 1, the output values of the actual course detector 402, the speed detector 403, and the attitude detector 404 may include noise and the like. An error may also occur in the value of the rudder command β0 calculated by the control means 409.

このノイズの影響を抑制する手法の一つとして、信号の平滑化が知られている。例えば、制御器が、検出器からの一定のサンプル時間間隔で入力される信号のうち、一番新しく入力された信号から順にある一定のサンプル個数の信号を選択し、これらの信号の平均値、すなわち移動平均値を求めて、この移動平均値を後の計算に用いる。   As one of methods for suppressing the influence of noise, signal smoothing is known. For example, the controller selects a signal of a certain number of samples in order from the most recently input signal among the signals input at constant sample time intervals from the detector, and the average value of these signals, That is, a moving average value is obtained, and this moving average value is used for subsequent calculations.

しかしながら、この手法では、サンプル個数が多いほど、制御による遅延に伴う影響が大きくなり、制御器からの出力波形が発散し、アクチュエータが安定しない。これは速度が高い場合に特に問題になる。サンプル個数を少なくすれば、当該問題は解消するが、ノイズを除去しきれず、そのノイズがアクチュエータの動作に悪影響を与える。これは、遅延がさほど問題にならない低速の場合において新たな問題となる。   However, in this method, the greater the number of samples, the greater the influence of delay due to control, the output waveform from the controller diverges, and the actuator becomes unstable. This is especially a problem when the speed is high. If the number of samples is reduced, the problem is solved, but the noise cannot be removed, and the noise adversely affects the operation of the actuator. This becomes a new problem at low speeds where delay is not an issue.

特許文献2記載の電気走行車は、このような信号の平滑化をアクセル操作について適用した例であり、アクセル操作量に対する電動機の応答性を、速度に応じて制御することを可能としている。しかしながら、特許文献2記載の構成は、単に設定器(特許文献2におけるアクセルに相当)の出力を平滑化するものであって、設定器だけでなく、種々の検出器からの出力に基づいてアクチュエータを制御しなければならない航走体に対しては、直ちに適用できないという問題があった。   The electric vehicle described in Patent Document 2 is an example in which smoothing of such a signal is applied to an accelerator operation, and the responsiveness of the electric motor with respect to the accelerator operation amount can be controlled according to the speed. However, the configuration described in Patent Document 2 merely smoothes the output of the setting device (corresponding to the accelerator in Patent Document 2), and the actuator is based not only on the setting device but also on the output from various detectors. There was a problem that it could not be applied immediately to a vehicle that had to be controlled.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ノイズの影響を抑制するとともに、外乱作用時においても安定的な航走が可能となる航走体、操縦装置、操縦制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and suppresses the influence of noise, and also enables a traveling body, a control device, and a control system that can stably travel even during disturbances. It is an object to provide a control method and a program.

本発明に係る航走体は、水上又は水中を航走する航走体であって、前記航走体は、現在の速度、位置又は姿勢を検出し、検出値を出力するセンサー部と、制御信号に応じ、位置又は姿勢に変化を与える駆動部と、前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて前記制御信号を生成し、前記駆動部に対し前記制御信号を出力する制御部とを有し、前記制御部は、前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力される前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル個数を減少させ、速度にかかる前記検出値が小さくなると前記サンプル個数を増大させるよう、前記サンプル個数の数を変化させるものである。   The traveling body according to the present invention is a traveling body that travels on or under water, and the traveling body detects a current speed, position, or attitude, and outputs a detection value and a control unit. In response to the signal, the control unit generates the control signal based on the drive unit that changes the position or orientation, the detection value input from the sensor unit, and the set value that indicates the target position or orientation, and the drive A control unit that outputs the control signal to a unit, wherein the control unit is the detection value of the latest predetermined number of samples among the detection values input at predetermined sample time intervals from the sensor unit. Is used for generating the control signal, and the number of samples is decreased when the detected value for speed increases, and the number of samples is increased when the detected value for speed decreases. Let As, thereby changing the number of the number of samples.

本発明に係る航走体は、水上又は水中を航走する航走体であって、前記航走体は、現在の速度、位置又は姿勢を検出し、検出値を出力するセンサー部と、制御信号に応じ、位置又は姿勢に変化を与える駆動部と、前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて前記制御信号を生成し、前記駆動部に対し前記制御信号を出力する制御部とを有し、前記制御部は、前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力する前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル時間間隔を短くするよう前記センサー部を制御し、速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル時間間隔を長くするよう前記センサー部を制御するものである。   The traveling body according to the present invention is a traveling body that travels on or under water, and the traveling body detects a current speed, position, or attitude, and outputs a detection value and a control unit. In response to the signal, the control unit generates the control signal based on the drive unit that changes the position or orientation, the detection value input from the sensor unit, and the set value that indicates the target position or orientation, and the drive A control unit that outputs the control signal to a unit, and the control unit includes the detection value of the latest predetermined number of samples among the detection values input from the sensor unit at predetermined sample time intervals. The moving average value, which is an average value, is used to generate the control signal, and when the detection value related to speed increases, the sensor unit is controlled to shorten the sample time interval, and the detection value related to speed is When it gets lower And it controls the sensor unit so as to increase the serial sample time interval.

本発明に係る操縦装置は、水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から検出値を入力する入力部と、前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する制御部とを有し、前記制御部は、前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力する前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、前記速度にかかる前記検出値が高くなると前記サンプル個数を減少させ、前記速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル個数を増大させるよう、前記サンプル個数の数を変化させるものである。   The control device according to the present invention includes an input unit that inputs a detection value from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water, and the detection that is input from the sensor unit. A control unit that generates a control signal based on the value and a set value indicating a target position or posture, and outputs the control signal to a drive unit that changes the position or posture of the vehicle. The control unit includes a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples among the detection values input from the sensor unit at predetermined sample time intervals. The number of samples is used for generation and decreases the number of samples when the detection value for the speed increases, and increases the number of samples when the detection value for the speed decreases. It is intended to change.

本発明に係る操縦装置は、水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から検出値を入力する入力部と、前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する制御部とを有し、前記制御部は、前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力する前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル時間間隔を短くするよう前記センサー部を制御し、速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル時間間隔を長くするよう前記センサー部を制御するものである。   The control device according to the present invention includes an input unit that inputs a detection value from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water, and the detection that is input from the sensor unit. A control unit that generates a control signal based on the value and a set value indicating a target position or posture, and outputs the control signal to a drive unit that changes the position or posture of the vehicle. The control unit includes a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples among the detection values input from the sensor unit at predetermined sample time intervals. In addition to being used for generation, the sensor unit is controlled to shorten the sample time interval when the detection value related to speed increases, and the sample time interval is lengthened when the detection value related to speed decreases. And it controls the power sale the sensor unit.

本発明に係る操縦制御方法は、水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から入力される検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する操縦制御方法であって、前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力される前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、前記速度にかかる前記検出値が高くなると前記サンプル個数を減少させ、前記速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル個数を増大させるよう、前記サンプル個数の数を変化させるものである。   The steering control method according to the present invention includes a detection value input from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water, and a set value that indicates a target position or posture. The control signal is generated on the basis of the control unit, and the control signal is output to the drive unit that changes the position or posture of the vehicle, and the sensor unit outputs the control signal at predetermined sample time intervals. Among the input detection values, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal, and when the detection value related to the speed becomes high, The number of samples is decreased, and the number of samples is changed so as to increase the number of samples when the detection value for the speed decreases.

本発明に係る操縦制御方法は、水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から入力される検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する操縦制御方法であって、前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力される前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル時間間隔を短くするよう前記センサー部を制御し、速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル時間間隔を長くするよう前記センサー部を制御するものである。   The steering control method according to the present invention includes a detection value input from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water, and a set value that indicates a target position or posture. The control signal is generated on the basis of the control unit, and the control signal is output to the drive unit that changes the position or posture of the vehicle, and the sensor unit outputs the control signal at predetermined sample time intervals. Among the input detection values, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal, and when the detection value related to speed increases, the sample The sensor unit is controlled to shorten the time interval, and the sensor unit is controlled to increase the sample time interval when the detection value relating to the speed becomes low.

本発明に係るプログラムは、上述の操縦制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムである。   A program according to the present invention is a program for causing a computer to execute the above-described steering control method.

本発明により、ノイズの影響を抑制するとともに、外乱作用時においても安定的な航走が可能となる航走体、操縦装置、操縦制御方法及びプログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a traveling body, a steering device, a steering control method, and a program capable of suppressing the influence of noise and capable of stable navigation even during a disturbance action.

実施の形態1にかかる水中航走体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the underwater vehicle concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる水中航走体の処理を示す図である。It is a figure which shows the process of the underwater vehicle concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる水中航走体の処理を示す図である。It is a figure which shows the process of the underwater vehicle concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態2にかかる水中航走体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the underwater vehicle concerning Embodiment 2. FIG. 実施の形態2にかかる水中航走体の処理を示す図である。It is a figure which shows the process of the underwater vehicle concerning Embodiment 2. FIG. 従来の水中航走体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional underwater vehicle.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

<実施の形態1>
本実施の形態は、本発明を水中航走体の鉛直方向の運動制御へ適用したものである。
<Embodiment 1>
In the present embodiment, the present invention is applied to the vertical motion control of an underwater vehicle.

図1に、本実施の形態1における水中航走体1の構成を示す。   In FIG. 1, the structure of the underwater vehicle 1 in this Embodiment 1 is shown.

航走体としての水中航走体1は、センサー部としての位置検出器2及び速度検出器3、駆動部としての舵アクチュエータ5、制御部としての設定器4及び操縦装置6を有している。   The underwater vehicle 1 as a navigation body includes a position detector 2 and a speed detector 3 as sensor units, a rudder actuator 5 as a drive unit, a setting device 4 as a control unit, and a control device 6. .

位置検出器2は、水中航走体1の運動に伴う位置を検出するセンサーである。本実施の形態では、位置検出器2は、水面と水中航走体1の間の距離である深度を計測する深度計であり、所定のサンプル時間間隔で深度を出力する。   The position detector 2 is a sensor that detects a position accompanying the movement of the underwater vehicle 1. In the present embodiment, the position detector 2 is a depth meter that measures the depth, which is the distance between the water surface and the underwater vehicle 1, and outputs the depth at predetermined sample time intervals.

速度検出器3は、水中航走体1の進行方向の速度を計測するセンサーである。速度検出器3は、計測した速度をサンプル時間間隔で出力する。   The speed detector 3 is a sensor that measures the speed in the traveling direction of the underwater vehicle 1. The speed detector 3 outputs the measured speed at sample time intervals.

設定器4は、水中航走体の垂直方向の位置である深度の目標値を設定するための入力手段である。   The setting device 4 is an input means for setting a depth target value which is a vertical position of the underwater vehicle.

舵アクチュエータ5は、水中航走体1の垂直方向の位置を変える舵を駆動するためのアクチュエータである。舵アクチュエータ5は、後述の操縦装置6が出力する舵の命令値に応じて動作する。   The rudder actuator 5 is an actuator for driving a rudder that changes the vertical position of the underwater vehicle 1. The rudder actuator 5 operates in accordance with a rudder command value output from a steering device 6 described later.

操縦装置6は、位置検出器2から検出された水中航走体1の深度と、設定器4による深度の目標設定値との差を示す誤差信号に基づき、舵アクチュエータ5に対して出力すべき命令値を演算し、出力を行う。これにより、舵アクチュエータ5が動作し、水中航走体1の深度に変化が与えられ、再びその深度が位置検出器2によって検出される。このように、操縦装置6はフィードバックによる制御系を構成している。   The control device 6 should output to the rudder actuator 5 based on the error signal indicating the difference between the depth of the underwater vehicle 1 detected from the position detector 2 and the target depth setting value by the setting device 4. Calculates the command value and outputs it. As a result, the rudder actuator 5 operates, the depth of the underwater vehicle 1 is changed, and the depth is detected again by the position detector 2. Thus, the control device 6 constitutes a control system based on feedback.

操縦装置6は、典型的には図示しない記憶手段に格納された各種プログラムに基づいて各種制御を実行する機能を有する制御手段であり、中央演算処理装置(CPU)、読出専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、入出力ポート(I/O)等により実現される。   The control device 6 is typically a control means having a function of executing various controls based on various programs stored in a storage means (not shown), and includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), It is realized by a random access memory (RAM), an input / output port (I / O) or the like.

操縦装置6は、移動平均処理部7、移動平均処理部8、制御係数演算部9及びPID制御部10を有している。   The control device 6 includes a moving average processing unit 7, a moving average processing unit 8, a control coefficient calculation unit 9, and a PID control unit 10.

移動平均処理部7及び移動平均処理部8は、それぞれ位置検出器2及び速度検出器3から所定のサンプル時間間隔で入力される信号(検出値)から、最新の所定のサンプル個数の信号を選択し、これらの選択された信号の平均値である移動平均値を出力することにより、信号の平滑化を行う演算処理手段である。   The moving average processing unit 7 and the moving average processing unit 8 select a signal having the latest predetermined number of samples from signals (detection values) input from the position detector 2 and the velocity detector 3 at predetermined sample time intervals, respectively. Then, it is an arithmetic processing means for smoothing the signal by outputting a moving average value which is an average value of these selected signals.

制御係数演算部9は、移動平均処理部8から入力される速度に基づいて、移動平均処理部7において移動平均値を求める際に用いるべきサンプル個数Na、及びPID制御器10における制御ゲイン係数である比例ゲイン係数Kp、積分ゲイン係数Ki並びに微分ゲイン係数Kdをそれぞれ算出する。   Based on the speed input from the moving average processing unit 8, the control coefficient calculation unit 9 uses the sample number Na to be used when obtaining the moving average value in the moving average processing unit 7 and the control gain coefficient in the PID controller 10. A certain proportional gain coefficient Kp, integral gain coefficient Ki, and differential gain coefficient Kd are calculated.

PID制御部10は、移動平均処理部7から入力される深度と、設定器4から入力される目標深度(設定値)との差である、誤差信号eを入力信号とする。PID制御部10は、この入力信号eから、このeに対し時間積分したei、eに対し時間微分したedを求める。PID制御部10は、信号eに対して比例ゲインKp、信号eiに対し積分ゲイン係数Ki、信号edに対し微分ゲイン係数Kdを乗じ、これらの総和を舵アクチュエータ5に対する出力とする。   The PID control unit 10 uses an error signal e, which is a difference between the depth input from the moving average processing unit 7 and the target depth (set value) input from the setter 4 as an input signal. The PID control unit 10 obtains ei obtained by time integration with respect to e and ed obtained by time differentiation with respect to e from the input signal e. The PID control unit 10 multiplies the signal e by the proportional gain Kp, the signal ei by the integral gain coefficient Ki, and the signal ed by the differential gain coefficient Kd, and outputs the sum of these to the rudder actuator 5.

次に、図1を用いて、水中航走体1における信号の流れについて説明する。   Next, the flow of signals in the underwater vehicle 1 will be described with reference to FIG.

速度検出器3は、水中航走体1の進行方向速度を検出し、その検出値をサンプル時間間隔で操縦装置6に出力する。速度検出器3の検出値は、新しいものから順にw1、w2、w3、・・・・・、wjとする。   The speed detector 3 detects the traveling direction speed of the underwater vehicle 1 and outputs the detected value to the control device 6 at sample time intervals. The detection values of the speed detector 3 are w1, w2, w3,.

操縦装置6の移動平均処理部8は、速度検出器3から入力される上記検出値のうち、新しいものから順にサンプル個数jの検出値を選択し、これらの選択された検出値の平均値すなわち移動平均値を演算する。この移動平均値を、速度Vとする。Vは以下の数1により求められる。   The moving average processing unit 8 of the control device 6 selects detection values for the number of samples j in order from the newest detection values input from the speed detector 3, and the average value of these selected detection values, that is, Calculate the moving average value. This moving average value is defined as speed V. V is obtained by the following equation (1).

Figure 2013180682
Figure 2013180682

制御係数演算部9は、移動平均処理部8から入力される平滑化された速度Vに基づいて、移動平均処理部7が演算に利用するサンプル個数と、PID制御部10が演算に利用する制御ゲイン係数とを算出する。   Based on the smoothed velocity V input from the moving average processing unit 8, the control coefficient calculation unit 9 controls the number of samples used by the moving average processing unit 7 for calculation and the control used by the PID control unit 10 for calculation. A gain coefficient is calculated.

図2に、進行速度Vと、移動平均処理部7が移動平均値を演算する際に利用するサンプル個数との関係を表す関数f(V)を示す。   FIG. 2 shows a function f (V) representing the relationship between the traveling speed V and the number of samples used when the moving average processing unit 7 calculates the moving average value.

ここで、水中航走体1の高速走行時における進行速度Vをu、uよりも低速走行時における進行速度Vをvとする。また、速度uのときのサンプル個数をm、速度vのときのサンプル個数をnとする。   Here, the traveling speed V when the underwater vehicle 1 travels at a high speed is u, and the traveling speed V when the underwater vehicle 1 travels at a speed lower than u is v. Also, m is the number of samples when the speed is u, and n is the number of samples when the speed is v.

関数f(V)は単調減少関数であり、高速で走行する際にはサンプル個数は少なく、低速で走行する際にはサンプル個数は多くなる。サンプル個数が少なくなれば、移動平均処理部7及び移動平均処理部8は、より高速に移動平均値を出力できるため、制御における遅延はより少なくなる。一方、サンプル値が多くなれば、検出値にノイズが混入したとしても、そのノイズが移動平均値の算出に与える影響を抑制することができる。このように、サンプル個数の多寡に応じて、PID制御部10の出力値の性質は異なるものとなるが、本実施の形態では、このサンプル個数を速度に応じて変化させることにより、PID制御部10は速度に応じて適切に舵アクチュエータ5を制御することが可能となっている。   The function f (V) is a monotonically decreasing function, and the number of samples is small when traveling at high speed, and the number of samples is large when traveling at low speed. If the number of samples decreases, the moving average processing unit 7 and the moving average processing unit 8 can output the moving average value at a higher speed, so that the delay in the control becomes smaller. On the other hand, if the sample value increases, even if noise is mixed in the detection value, the influence of the noise on the calculation of the moving average value can be suppressed. As described above, the nature of the output value of the PID control unit 10 varies depending on the number of samples. In the present embodiment, the PID control unit can be changed by changing the number of samples according to the speed. 10 can control the rudder actuator 5 appropriately according to the speed.

図3に、進行速度Vと、PID制御部10におけるPID制御に関係するゲイン係数Kp、Kd及びKiとの関係を表す関数Fp(V)、Fd(V)及びFi(V)を示す。
ゲイン係数Kpは、PID制御部10への入力信号に対して直接の係数となる比例ゲイン係数である。ゲイン係数Kdは、入力信号の時間微分に対しての係数すなわち微分ゲイン係数である。ゲイン係数Kiは、入力信号の時間積分に対しての係数すなわち積分ゲイン係数である。
FIG. 3 shows functions Fp (V), Fd (V), and Fi (V) representing the relationship between the traveling speed V and the gain coefficients Kp, Kd, and Ki related to PID control in the PID control unit 10.
The gain coefficient Kp is a proportional gain coefficient that is a direct coefficient with respect to the input signal to the PID control unit 10. The gain coefficient Kd is a coefficient with respect to time differentiation of the input signal, that is, a differential gain coefficient. The gain coefficient Ki is a coefficient for time integration of the input signal, that is, an integral gain coefficient.

本実施の形態における関数Fp(V)、Fd(V)及びFi(V)は、図3に示すようにいずれも単調減少関数とする。これらの関数によれば、水中航走体1の速度uでの高速走行時の制御ゲイン係数として、比例ゲイン係数Kpv、積分ゲイン係数Kiu、微分ゲイン係数Kduが得られる。また、より低速な速度vでの走行時の制御ゲイン係数としては、比例ゲイン係数Kpv、積分ゲイン係数Kiv、微分ゲイン係数Kdvが得られる。
The functions Fp (V), Fd (V), and Fi (V) in the present embodiment are all monotonically decreasing functions as shown in FIG. According to these functions, the proportional gain coefficient Kpv, the integral gain coefficient Kiu, and the differential gain coefficient Kdu are obtained as control gain coefficients when the underwater vehicle 1 is traveling at a high speed u. Further, as a control gain coefficient during traveling at a lower speed v, a proportional gain coefficient Kpv, an integral gain coefficient Kiv, and a differential gain coefficient Kdv are obtained.

他方、水中航走体1の位置検出器2においては、深度の検出値dが所定のサンプル時間間隔で操縦装置6に出力される。位置検出器2の検出値は、新しいものから順にd1、d2、d3、・・・・・diとする。   On the other hand, in the position detector 2 of the underwater vehicle 1, the depth detection value d is output to the control device 6 at predetermined sample time intervals. The detection values of the position detector 2 are d1, d2, d3,.

操縦装置6の移動平均処理部7は、位置検出器2から入力される上記検出値のうち、新しいものから順に、関数f(V)により定められるサンプル個数の検出値を選択し、これらの選択された検出値の平均値すなわち移動平均値を演算する。この移動平均値を、深度Dとする。   The moving average processing unit 7 of the control device 6 selects detection values of the number of samples determined by the function f (V) in order from the newest detection values input from the position detector 2, and selects these. An average value of the detected values, that is, a moving average value is calculated. This moving average value is defined as a depth D.

例えば高速uでの走行時においては、関数f(V)によりサンプル個数はmとなるから、深度の移動平均値Duは、以下の数2により求められる。   For example, when traveling at a high speed u, the number of samples is m by the function f (V), and thus the moving average value Du of the depth is obtained by the following formula 2.

Figure 2013180682
Figure 2013180682

また、より低速な速度vでの走行時においては、関数f(V)によりサンプル個数はnとなるから、深度の移動平均値Duは、以下の数3により求められる。   Further, when traveling at a lower speed v, the number of samples is n by the function f (V), and thus the moving average value Du of the depth is obtained by the following formula 3.

Figure 2013180682
Figure 2013180682

制御係数演算部9は、移動平均処理部8から入力される進行速度Vに基づいて、移動平均処理部7が演算に利用するサンプル個数と、PID制御部10が演算に利用する制御ゲイン係数とを算出する。   The control coefficient calculation unit 9 is based on the traveling speed V input from the moving average processing unit 8 and the number of samples used by the moving average processing unit 7 for calculation, and the control gain coefficient used by the PID control unit 10 for calculation. Is calculated.

PID制御部10は、移動平均処理部7から入力された平滑化された深度Dと、設定器4で設定された目標深度である設定値D0と差である誤差信号eとに基づいて、時間積分したei、時間微分したedを求める。さらに、PID制御部10は、e、ei及びedそれぞれについて、制御係数演算部9により水中航走体1の進行速度Vに応じて算出された比例ゲイン係数Kp、積分ゲイン係数Ki、微分ゲイン係数Kdを乗じ、これらの総和を舵アクチュエータ5に対して出力する。これに応じ、舵アクチュエータ5が、水中航走体1の鉛直方向の運動を制御する。   Based on the smoothed depth D input from the moving average processing unit 7 and the error signal e that is a difference from the set value D0 that is the target depth set by the setting unit 4, the PID control unit 10 Find integrated ei and time differentiated ed. Further, for each of e, ei, and ed, the PID control unit 10 calculates the proportional gain coefficient Kp, the integral gain coefficient Ki, and the differential gain coefficient calculated according to the traveling speed V of the underwater vehicle 1 by the control coefficient calculation unit 9. Multiply Kd and output the sum to the rudder actuator 5. In response to this, the rudder actuator 5 controls the vertical movement of the underwater vehicle 1.

ここで、これらの制御ゲイン係数としては、図3に示すように、水中航走体1の進行速度が高速uのときは比例ゲイン係数Kpv、積分ゲイン係数Kiu、微分ゲイン係数Kduが適用され、低速vのときは比例ゲイン係数Kpv、積分ゲイン係数Kiv、微分ゲイン係数Kdvが適用される。   Here, as these control gain coefficients, as shown in FIG. 3, when the traveling speed of the underwater vehicle 1 is high, the proportional gain coefficient Kpv, the integral gain coefficient Kiu, and the differential gain coefficient Kdu are applied. At low speed v, proportional gain coefficient Kpv, integral gain coefficient Kiv, and differential gain coefficient Kdv are applied.

本実施の形態においては、制御係数演算部9が、移動平均処理部8から入力される速度Vに応じて最適なサンプル個数及び制御ゲイン係数とを演算し、PID制御部10が、これらのサンプル個数及び制御ゲイン係数に基づいて水中航走体1の鉛直方向の運動を制御する。よって、水中航走体1は、制御における遅延及びノイズの影響を適切に抑制することができる。   In the present embodiment, the control coefficient calculation unit 9 calculates the optimum number of samples and control gain coefficient according to the speed V input from the moving average processing unit 8, and the PID control unit 10 The vertical movement of the underwater vehicle 1 is controlled based on the number and the control gain coefficient. Therefore, the underwater vehicle 1 can appropriately suppress the influence of delay and noise in the control.

<実施の形態2>
図4を用いて、本発明の実施の形態2にかかる水中航走体1の構成について説明する。
<Embodiment 2>
The configuration of the underwater vehicle 1 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態にかかる水中航走体1の構成要素及びそれらの機能は、実施の形態1にかかるものと同様である。すなわち、水中航走体1は、センサー部としての位置検出器2及び速度検出器3、駆動部としての舵アクチュエータ5、制御部としての設定器4及び操縦装置6を有している。   The components and their functions of the underwater vehicle 1 according to the present embodiment are the same as those according to the first embodiment. That is, the underwater vehicle 1 includes a position detector 2 and a speed detector 3 as sensor units, a rudder actuator 5 as a drive unit, a setting unit 4 as a control unit, and a control device 6.

次に、図4を用いて、本実施の形態にかかる水中航走体1における信号の流れについて説明する。   Next, the flow of signals in the underwater vehicle 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

速度検出器3は、水中航走体1の進行方向速度を検出し、その検出値をサンプル時間間隔で操縦装置6に出力する。速度検出器3の検出値は、新しいものから順にw1、w2、w3、・・・・・、wjとする。   The speed detector 3 detects the traveling direction speed of the underwater vehicle 1 and outputs the detected value to the control device 6 at sample time intervals. The detection values of the speed detector 3 are w1, w2, w3,.

操縦装置6の移動平均処理部8は、速度検出器3から入力される上記検出値のうち、新しいものから順にサンプル個数jの検出値を選択し、これらの選択された検出値の平均値すなわち移動平均値を演算する。この移動平均値を、速度Vとする。Vは上述の数1により求められる。   The moving average processing unit 8 of the control device 6 selects detection values for the number of samples j in order from the newest detection values input from the speed detector 3, and the average value of these selected detection values, that is, Calculate the moving average value. This moving average value is defined as speed V. V is obtained by the above equation (1).

制御係数演算部9は、移動平均処理部8から入力される平滑化された速度Vに基づいて、位置検出器2が出力し移動平均処理部7に入力される深度信号のサンプル時間間隔τと、PID制御部10が演算に利用する制御ゲイン係数とを算出する。   Based on the smoothed velocity V input from the moving average processing unit 8, the control coefficient calculation unit 9 outputs the sampling time interval τ of the depth signal output from the position detector 2 and input to the moving average processing unit 7. The PID control unit 10 calculates a control gain coefficient used for calculation.

図5に、進行速度Vと、サンプル時間間隔τとの関係を表す関数g(V)を示す。   FIG. 5 shows a function g (V) representing the relationship between the traveling speed V and the sample time interval τ.

水中航走体1の進行速度Vとしてvが得られたとき、制御係数演算部9は、関数g(V)に基づき、サンプル時間間隔tを算出する。   When v is obtained as the traveling speed V of the underwater vehicle 1, the control coefficient calculator 9 calculates the sample time interval t based on the function g (V).

関数g(V)は単調減少関数であり、高速で走行する際にはサンプル時間間隔は短く、低速で走行する際にはサンプル時間間隔は長くなる。サンプル時間間隔が短くなれば、移動平均処理部7及び移動平均処理部8は、所定数のサンプル値の移動平均値をより高速に出力できるため、制御における遅延はより少なくなる。一方、サンプル時間間隔が長くなれば、検出値に対するノイズの影響を抑制することができる。このように、サンプル時間間隔の長短に応じて、PID制御部10の出力値の性質は異なるものとなるが、本実施の形態では、このサンプル時間間隔を速度に応じて変化させることにより、PID制御部10は速度に応じて適切に舵アクチュエータ5を制御することが可能となっている。   The function g (V) is a monotonically decreasing function, and the sample time interval is short when traveling at high speed, and the sample time interval is long when traveling at low speed. If the sample time interval is shortened, the moving average processing unit 7 and the moving average processing unit 8 can output the moving average value of a predetermined number of sample values at a higher speed, so that the delay in the control becomes smaller. On the other hand, if the sample time interval is long, the influence of noise on the detected value can be suppressed. Thus, although the nature of the output value of the PID control unit 10 varies depending on the length of the sample time interval, in the present embodiment, by changing the sample time interval according to the speed, PID The control unit 10 can appropriately control the rudder actuator 5 according to the speed.

同時に、制御係数演算部9は、PID制御部10におけるPID制御に関係するゲイン係数Kp、Kd及びKiを求める。これらの制御ゲイン係数の算出方法は、実施の形態1と同様である。すなわち、進行速度vに応じて、比例ゲイン係数Kpv、積分ゲイン係数Kiv、微分ゲイン係数Kdvが算出される。   At the same time, the control coefficient calculation unit 9 obtains gain coefficients Kp, Kd, and Ki related to PID control in the PID control unit 10. The method for calculating these control gain coefficients is the same as in the first embodiment. That is, the proportional gain coefficient Kpv, the integral gain coefficient Kiv, and the differential gain coefficient Kdv are calculated according to the traveling speed v.

他方、水中航走体1の位置検出器2においては、深度の検出値dが操縦装置6に出力される。ここで、深度dは、速度vに応じて算出されるサンプル時間間隔t1,t2、t3、・・・・tiで出力される。また、深度dは、新しいものから順にd1、d2、d3、・・・・diとして出力される。   On the other hand, in the position detector 2 of the underwater vehicle 1, the depth detection value d is output to the control device 6. Here, the depth d is output at sample time intervals t1, t2, t3,... Ti calculated according to the velocity v. Further, the depth d is output as d1, d2, d3,.

操縦装置6の移動平均処理部7は、位置検出器2からサンプル時間間隔t1、t2、t3、・・・・tiごとに入力される深度信号d1、d2、d3、・・・・diのうち、新しいものから順に、サンプル個数nの検出値を選択し、これらの選択された検出値の平均値すなわち移動平均値を演算する。この移動平均値を、深度Dとする。深度Dは、以下の数4により求められる。   Of the depth signals d1, d2, d3,... Di input from the position detector 2 at each sampling time interval t1, t2, t3,. In order from the newest one, the detection value of the sample number n is selected, and the average value of these selected detection values, that is, the moving average value is calculated. This moving average value is defined as a depth D. The depth D is obtained by the following equation (4).

Figure 2013180682
Figure 2013180682

なお、本実施の形態では、サンプル時間間隔が異なる場合であっても全ての検出値を同じ重みとして扱い、単純移動平均の演算を行っているが、加重移動平均又は指数移動平均の演算を行うことも可能である。   In the present embodiment, even if the sampling time intervals are different, all detected values are treated as the same weight and the simple moving average is calculated, but the weighted moving average or exponential moving average is calculated. It is also possible.

例えば、サンプル時間間隔τに応じて検出値に対して重み付けを行い、τが大きな検出値に対しては大きな係数を、τが小さな検出値に対しては小さな係数を掛けたうえで平均を求めることが考えられる。また、より新しい検出値には大きい重みをつけ、過去のデータは軽く扱うことも可能である。   For example, the detection values are weighted according to the sample time interval τ, and the average is obtained by multiplying a detection value with a large τ by a large coefficient and multiplying a detection value with a small τ by a small coefficient. It is possible. Also, newer detection values can be given greater weight, and past data can be handled lightly.

PID制御部10は、移動平均処理部7から入力された平滑化された深度Dと、設定器4で設定された目標深度である設定値D0と差である誤差信号eとに基づいて、時間積分したei、時間微分したedを求める。さらに、PID制御部10は、e、ei及びedそれぞれについて、制御係数演算部9により水中航走体1の進行速度Vに応じて算出された比例ゲイン係数Kp、積分ゲイン係数Ki、微分ゲイン係数Kdを乗じ、これらの総和を舵アクチュエータ5に対して出力する。これに応じ、舵アクチュエータ5が、水中航走体1の鉛直方向の運動を制御する。   Based on the smoothed depth D input from the moving average processing unit 7 and the error signal e that is a difference from the set value D0 that is the target depth set by the setting unit 4, the PID control unit 10 Find integrated ei and time differentiated ed. Further, for each of e, ei, and ed, the PID control unit 10 calculates the proportional gain coefficient Kp, the integral gain coefficient Ki, and the differential gain coefficient calculated according to the traveling speed V of the underwater vehicle 1 by the control coefficient calculation unit 9. Multiply Kd and output the sum to the rudder actuator 5. In response to this, the rudder actuator 5 controls the vertical movement of the underwater vehicle 1.

本実施の形態においては、制御係数演算部9が、移動平均処理部8から入力される速度Vに応じて最適なサンプル時間間隔及び制御ゲイン係数とを演算し、位置検出器2及び移動平均処理部7がこのサンプル時間間隔により深度Dを演算し、PID制御部10が、この深度D及び制御ゲイン係数に基づいて水中航走体1の鉛直方向の運動を制御する。よって、水中航走体1は、制御における遅延及びノイズの影響を適切に抑制することができる。   In the present embodiment, the control coefficient calculation unit 9 calculates an optimal sample time interval and control gain coefficient according to the velocity V input from the moving average processing unit 8, and the position detector 2 and the moving average processing are calculated. The unit 7 calculates the depth D based on the sampling time interval, and the PID control unit 10 controls the vertical motion of the underwater vehicle 1 based on the depth D and the control gain coefficient. Therefore, the underwater vehicle 1 can appropriately suppress the influence of delay and noise in the control.

<その他の実施の形態>
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
<Other embodiments>
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施の形態1又は実施の形態2において、移動平均処理部8は、一定のサンプル個数による移動平均値の演算処理を行うこととしている。しかしながら、移動平均処理部7と同様に、速度に応じて最適なサンプル個数を求め、そのサンプル個数による移動平均値の演算を行うことも可能である。   For example, in the first embodiment or the second embodiment, the moving average processing unit 8 performs a moving average value calculation process using a certain number of samples. However, similarly to the moving average processing unit 7, it is also possible to obtain the optimum number of samples according to the speed and calculate the moving average value based on the number of samples.

また、上述の形態においては、速度検出器3が検出した速度(w1、w2、w3、・・・・・、wj)に基づき、移動平均処理部8が速度の移動平均値を算出し、制御係数演算部9がこの速度の移動平均値に応じて最適なサンプル個数及び制御ゲイン係数とを演算することとしている。しかしながら、移動平均処理部7又は8が、位置検出器8が検出した位置、例えば深度(d1、d2、d3、・・・・・di)に基づき、位置の移動平均値を算出し、制御係数演算部9がこの位置の移動平均値に応じて最適なサンプル個数及び制御ゲイン係数とを演算することとしてもよい。このように、位置(主に深度)に応じてサンプル個数及び制御ゲイン係数を変化させることで、波浪等の影響を軽減できるという効果が生じる。   Further, in the above-described embodiment, the moving average processing unit 8 calculates the moving average value of the speed based on the speed (w1, w2, w3,..., Wj) detected by the speed detector 3, and performs control. The coefficient calculator 9 calculates the optimum number of samples and control gain coefficient according to the moving average value of the speed. However, the moving average processing unit 7 or 8 calculates the moving average value of the position based on the position detected by the position detector 8, for example, the depth (d1, d2, d3,. The calculation unit 9 may calculate the optimum number of samples and the control gain coefficient according to the moving average value at this position. As described above, by changing the number of samples and the control gain coefficient in accordance with the position (mainly depth), there is an effect that the influence of waves and the like can be reduced.

また、上述の実施の形態では、本発明を水中航走体1の鉛直方向の深度制御に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、姿勢角、針路等に対しても適用が可能であり、さらに水上の船舶等の針路に対しても適用が可能である。   Moreover, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the depth control in the vertical direction of the underwater vehicle 1 is shown, but the present invention is not limited to this, and the posture angle, the course, and the like are also included. It can be applied, and can also be applied to courses such as a ship on the water.

また、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。   In the above-described embodiment, the hardware configuration has been described. However, the present invention is not limited to this, and arbitrary processing may be realized by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program. Is possible. In this case, the computer program can be stored and provided to the computer using various types of non-transitory computer readable media. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)). The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

1 航走体
2 位置検出器
3 速度検出器
4 設定器
5 舵アクチュエータ
6 操縦装置
7 移動平均処理部
8 移動平均処理部
9 制御係数演算部
10 PID制御部
100 船舶自動操縦装置
101 設定器
102 実コース検出器
103 速度検出器
104 姿勢検出器
105 ゲイン計算手段
106 舵特性メモリ
107 外力推定手段
108 運動特性メモリ
110 アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Navigation body 2 Position detector 3 Speed detector 4 Setting device 5 Rudder actuator 6 Steering device 7 Moving average processing part 8 Moving average processing part 9 Control coefficient calculating part 10 PID control part 100 Ship automatic piloting apparatus 101 Setting means 102 Actual Course detector 103 Speed detector 104 Attitude detector 105 Gain calculation means 106 Rudder characteristic memory 107 External force estimation means 108 Motion characteristic memory 110 Actuator

Claims (10)

水上又は水中を航走する航走体であって、
前記航走体は、
現在の速度、位置又は姿勢を検出し、検出値を出力するセンサー部と、
制御信号に応じ、位置又は姿勢に変化を与える駆動部と、
前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて前記制御信号を生成し、前記駆動部に対し前記制御信号を出力する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力される前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、
速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル個数を減少させ、速度にかかる前記検出値が小さくなると前記サンプル個数を増大させるよう、前記サンプル個数の数を変化させる
航走体。
A vehicle that sails on or under water,
The vehicle is
A sensor unit that detects the current speed, position or orientation and outputs a detection value;
A drive unit that changes the position or posture according to the control signal;
A control unit that generates the control signal based on the detection value input from the sensor unit and a set value indicating a target position or orientation and outputs the control signal to the drive unit; ,
The controller is
Among the detection values input from the sensor unit at predetermined sample time intervals, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal,
A traveling body that changes the number of samples so that the number of samples decreases when the detection value related to speed increases and the number of samples increases when the detection value related to speed decreases.
水上又は水中を航走する航走体であって、
前記航走体は、
現在の速度、位置又は姿勢を検出し、検出値を出力するセンサー部と、
制御信号に応じ、位置又は姿勢に変化を与える駆動部と、
前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて前記制御信号を生成し、前記駆動部に対し前記制御信号を出力する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力する前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、
速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル時間間隔を短くするよう前記センサー部を制御し、速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル時間間隔を長くするよう前記センサー部を制御する
航走体。
A vehicle that sails on or under water,
The vehicle is
A sensor unit that detects the current speed, position or orientation and outputs a detection value;
A drive unit that changes the position or posture according to the control signal;
A control unit that generates the control signal based on the detection value input from the sensor unit and a set value indicating a target position or orientation and outputs the control signal to the drive unit; ,
The controller is
Among the detection values input at predetermined sample time intervals from the sensor unit, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal,
When the detection value related to speed increases, the sensor unit is controlled to shorten the sample time interval, and when the detection value related to speed decreases, the sensor unit is controlled to increase the sample time interval. .
前記制御部は、
PID(Proportional Integral Derivative)制御方式における制御ゲインパラメータを、速度にかかる前記検出値に基づいて算出するとともに、
前記センサー部から入力される前記検出値、前記設定値及び前記制御ゲインパラメータに基づいて、前記PID制御方式により前記制御信号を生成する
請求項1又は2記載の航走体。
The controller is
A control gain parameter in a PID (Proportional Integral Derivative) control method is calculated based on the detected value related to speed,
The navigation body according to claim 1, wherein the control signal is generated by the PID control method based on the detection value, the set value, and the control gain parameter input from the sensor unit.
水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から検出値を入力する入力部と、
前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力する前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、
前記速度にかかる前記検出値が高くなると前記サンプル個数を減少させ、前記速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル個数を増大させるよう、前記サンプル個数の数を変化させる
操縦装置。
An input unit that inputs a detection value from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water; and
A control signal is generated based on the detection value input from the sensor unit and a set value indicating a target position or posture, and the driving unit that changes the position or posture of the traveling body, A control unit that outputs a control signal,
The controller is
Among the detection values input at predetermined sample time intervals from the sensor unit, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal,
A control device that changes the number of samples so that the number of samples decreases when the detection value related to the speed increases and the number of samples increases when the detection value related to the speed decreases.
水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から検出値を入力する入力部と、
前記センサー部から入力される前記検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力する前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、
速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル時間間隔を短くするよう前記センサー部を制御し、速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル時間間隔を長くするよう前記センサー部を制御する
操縦装置。
An input unit that inputs a detection value from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water; and
A control signal is generated based on the detection value input from the sensor unit and a set value indicating a target position or posture, and the driving unit that changes the position or posture of the traveling body, A control unit that outputs a control signal,
The controller is
Among the detection values input at predetermined sample time intervals from the sensor unit, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal,
A control device that controls the sensor unit to shorten the sample time interval when the detection value related to speed increases, and controls the sensor unit to increase the sample time interval when the detection value related to speed decreases.
前記制御部は、
PID(Proportional Integral Derivative)制御方式における制御ゲインパラメータを、速度にかかる前記検出値に基づいて算出するとともに、
前記センサー部から入力される前記検出値、前記設定値及び前記制御ゲインパラメータに基づいて、前記PID制御方式により前記制御信号を生成する
請求項4又は5記載の操縦装置。
The controller is
A control gain parameter in a PID (Proportional Integral Derivative) control method is calculated based on the detected value related to speed,
The control device according to claim 4 or 5, wherein the control signal is generated by the PID control method based on the detection value, the set value, and the control gain parameter input from the sensor unit.
水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から入力される検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する操縦制御方法であって、
前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力される前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、
前記速度にかかる前記検出値が高くなると前記サンプル個数を減少させ、前記速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル個数を増大させるよう、前記サンプル個数の数を変化させる
操縦制御方法。
A control signal is generated based on a detection value input from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water and a setting value that indicates a target position or posture. A control method for outputting the control signal to a drive unit that changes the position or posture of the traveling body,
Among the detection values input from the sensor unit at predetermined sample time intervals, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal,
The steering control method, wherein the number of samples is changed so that the number of samples decreases when the detection value related to the speed increases and the number of samples increases when the detection value related to the speed decreases.
水上又は水中を航走する航走体の現在の速度、位置又は姿勢を検出するセンサー部から入力される検出値と、目標となる位置又は姿勢を示す設定値とに基づいて制御信号を生成し、前記航走体の位置又は姿勢に変化を与える駆動部に対し、前記制御信号を出力する操縦制御方法であって、
前記センサー部から所定のサンプル時間間隔で入力される前記検出値のうち、最新の所定のサンプル個数の前記検出値の平均値である移動平均値を、前記制御信号の生成に利用するとともに、
速度にかかる前記検出値が大きくなると前記サンプル時間間隔を短くするよう前記センサー部を制御し、速度にかかる前記検出値が低くなると前記サンプル時間間隔を長くするよう前記センサー部を制御する
操縦制御方法。
A control signal is generated based on a detection value input from a sensor unit that detects a current speed, position, or posture of a traveling body that travels on or under water and a setting value that indicates a target position or posture. A control method for outputting the control signal to a drive unit that changes the position or posture of the traveling body,
Among the detection values input from the sensor unit at predetermined sample time intervals, a moving average value that is an average value of the detection values of the latest predetermined number of samples is used for generation of the control signal,
The control unit controls the sensor unit to shorten the sample time interval when the detection value related to speed increases, and controls the sensor unit to increase the sample time interval when the detection value related to speed decreases. .
前記制御信号は、前記センサー部から入力される前記検出値、速度にかかる前記検出値に基づいて算出される制御ゲインパラメータ、及び前記設定値に基づいて、PID(Proportional Integral Derivative)制御方式により生成される
請求項7又は8記載の操縦制御方法。
The control signal is generated by a PID (Proportional Integral Derivative) control method based on the detection value input from the sensor unit, a control gain parameter calculated based on the detection value relating to speed, and the set value. The steering control method according to claim 7 or 8.
請求項7乃至9いずれか1項記載の方法を、コンピュータに実行させるための
プログラム。
A program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 7 to 9.
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