JP2020037367A - 旋回型推進機及び旋回型推進機の制御方法 - Google Patents

旋回型推進機及び旋回型推進機の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】不感帯処理を行うにあたり、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制できる旋回型推進機を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る旋回型推進機は、スクリュープロペラを保持する保持部を旋回させる旋回装置と、制御装置と、を備え、制御装置は、保持部の実旋回角度と変更指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度について不感帯処理を行い、不感帯処理後の偏差角度である処理後偏差角度を決定し、処理後偏差角度がゼロでないときは保持部を旋回させ、処理後偏差角度がゼロのときは保持部の旋回を停止させ、処理後偏差角度がゼロのときは変更指令角度を指令角度と同じ角度に設定し、正転方向に保持部が旋回するときは変更指令角度を指令角度よりも大きく設定し、逆転方向に保持部が旋回するときは変更指令角度を指令角度よりも小さく設定するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、旋回型推進機及び旋回型推進機の制御方法に関する。
船舶に搭載される旋回型推進機は、スクリュープロペラと、スクリュープロペラを保持する保持部を備えている（例えば、特許文献１参照）。保持部は水平方向に旋回するように構成されており、保持部の旋回角度を調整することで船舶を任意の方向に推進させることができる。
特開昭５８−２０９６９７号公報
旋回型推進機は、オペレータが入力した指令角度と保持部の実旋回角度との偏差角度（差分）がゼロとなるように保持部を旋回させ、偏差角度がゼロになったとき保持部の旋回を停止する。つまり、フィードバック制御を行う。ただし、実旋回角度が指令角度からわずかにずれた場合や、実旋回角度の計測誤差が生じた場合にまで保持部を旋回させると、不要にエネルギを消費してしまうおそれがある。そのため、保持部の旋回角度を制御するにあたり不感帯処理を行う場合がある。
不感帯処理は、ゼロ以下の値を下限値としゼロ以上の値を上限値とする不感帯範囲を設定し、偏差角度が不感帯範囲にあるときには、当該偏差角度をゼロとみなす処理である。この処理を行うことにより、例えば実旋回角度が指令角度からわずかにずれた場合や、実旋回角度の計測誤差が生じた場合には、偏差角度がゼロとみなされるため、保持部は停止したままとなる。そのため、不要なエネルギの消費を抑制することができる。
ただし、不感帯処理を行うと、保持部を指令角度に向かって旋回させる際、偏差角度が不感帯範囲に入ると、保持部が指令角度に至っていないにもかかわらず、その時点で保持部は停止する。そのため、旋回装置の応答性が高い場合には、保持部は指令角度に達せず、位置決めの精度が低下するという問題が生じる。
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、不感帯処理を行うにあたり、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制できる旋回型推進機及び旋回型推進機の制御方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る旋回型推進機は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記指令角度に基づいて変更指令角度を設定し、前記保持部の実旋回角度と前記変更指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記変更指令角度を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更指令角度を前記指令角度と同じ角度に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも大きい角度に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも小さい角度に設定するように構成されている。
この旋回型推進機では、正転方向に保持部が旋回する場合は、変更指令角度が指令角度よりも大きく設定されるため、偏差角度は小さくなる。その結果、保持部が正転方向に旋回して偏差角度が不感帯範囲の下限値に達した時点で、既に保持部は指令角度の近くに位置することになる。つまり、この時点において処理後偏差角度がゼロであるとして保持部の旋回を停止したとしても、保持部を指令角度の近くに位置させることができる。また、逆転方向に保持部が旋回する場合は、変更指令角度が指令角度よりも小さく設定されるため、偏差角度は大きくなる。その結果、保持部が逆転方向に旋回して偏差角度が不感帯範囲の上限値に達した時点で、既に保持部は指令角度の近くに位置することになる。つまり、この時点において処理後偏差角度がゼロであるとして保持部の旋回を停止したとしても、保持部を指令角度の近くに位置させることができる。したがって、上記の構成によれば、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制することができる。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記保持部の実旋回角度から前記指令角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定するように構成されている。
この旋回型推進機では、正転方向に保持部が旋回する場合は、不感帯範囲の下限値を基準下限値よりも大きい値に設定する。そのため、保持部が正転方向に旋回して偏差角度が不感帯範囲の下限値に達した時点で、既に保持部は指令角度の近くに位置することになる。つまり、この時点において処理後偏差角度がゼロであるとして保持部の旋回を停止したとしても、保持部を指令角度の近くに位置させることができる。また、逆転方向に保持部が旋回する場合は、不感帯範囲の上限値を基準上限値よりも小さい値に設定する。そのため、保持部が逆転方向に旋回して偏差角度が不感帯範囲の上限値に達した時点で、既に保持部は指令角度の近くに位置することになる。つまり、この時点において処理後偏差角度がゼロであるとして保持部の旋回を停止したとしても、保持部を指令角度の近くに位置させることができる。したがって、上記の構成によれば、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制することができる。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記指令角度から前記保持部の実旋回角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定するように構成されている。
前述した旋回型推進機では保持部の実旋回角度から指令角を差し引いた角度を偏差角度と定義しているのに対し、この旋回型推進機では指令角度から保持部の実旋回角度を差し引いた角度を偏差角度として定義している。この場合であっても、不感帯範囲の設定を前述した旋回型推進機の場合と逆にしているため、前述した旋回型推進機と同様の効果を得ることができる。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記保持部の実旋回角度に基づいて変更実旋回角度を決定し、前記変更実旋回角度と前記指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときには、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記変更実旋回角度を決定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更実旋回角度を実旋回角度と同じ角度に決定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも小さい角度に決定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも大きい角度に出力するように構成されている。
この旋回型推進機では、正転方向に保持部が旋回する場合は、変更実旋回角度を実旋回角度よりも小さい角度に決定するため、偏差角度は小さくなる。その結果、保持部が正転方向に旋回して偏差角度が不感帯範囲の下限値に達した時点で、既に保持部は指令角度の近くに位置することになる。つまり、この時点において処理後偏差角度がゼロであるとして保持部の旋回を停止したとしても、保持部を指令角度の近くに位置させることができる。また、逆転方向に保持部が旋回する場合は、変更実旋回角度を実旋回角度よりも大きい角度に決定するため、偏差角度は大きくなる。その結果、保持部が逆転方向に旋回して偏差角度が不感帯範囲の上限値に達した時点で、既に保持部は指令角度の近くに位置することになる。つまり、この時点において処理後偏差角度がゼロであるとして保持部の旋回を停止したとしても、保持部を指令角度の近くに位置させることができる。したがって、上記の構成によれば、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制することができる。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記指令角度と前記保持部の実旋回角度の一方から他方を差し引いた偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、前記偏差角度がゼロに至った後は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させるように構成されている。
この旋回型推進機は、偏差角度がゼロに至るまでは不感帯処理を行わずに旋回角度の制御が実施されるため、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制することができる。また、偏差角度がゼロに至った後は不感帯処理を行いつつ旋回角度の制御が行われるため、不要なエネルギの消費を抑制することができる。
本発明の一態様に係る旋回型推進機の制御方法は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、入力された指令角度に基づいて変更指令角度を設定し、前記保持部の実旋回角度と前記変更指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記変更指令角度を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更指令角度を前記指令角度と同じ角度に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも大きい角度に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも小さい角度に設定する。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機の制御方法は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記保持部の実旋回角度から入力された指令角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定する。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機の制御方法は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、入力された指令角度から前記保持部の実旋回角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定する。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機の制御方法は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、前記保持部の実旋回角度に基づいて変更実旋回角度を決定し、前記変更実旋回角度から入力された指令角度を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときには、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、前記変更実旋回角度を決定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更実旋回角度を実旋回角度と同じ角度に決定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも小さい角度に決定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも大きい角度に出力する。
また、本発明の他の態様に係る旋回型推進機の制御方法は、スクリュープロペラと、前記スクリュープロペラを保持する保持部と、前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、入力された指令角度と前記保持部の実旋回角度の一方から他方を差し引いた偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、前記偏差角度がゼロに至った後は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させる。
上記の旋回型推進機及び旋回型推進機の制御方法によれば、不感帯処理を行うにあたり、旋回装置の応答性が高い場合であっても、保持部の位置決め精度の低下を抑制することができる。
図１は、実施形態に係る旋回型推進機の概略構成図である。 図２は、旋回方向及び旋回角度を説明する図である。 図３は、第１実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 図４は、入力される指令角度の一例を示した図である。 図５は、比較例の保持部の動作を示す図である。 図６は、第１実施形態の保持部の動作を示す図である。 図７は、第２実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 図８は、第２実施形態の保持部の動作を示す図である。 図９は、第３実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 図１０は、第３実施形態の保持部の動作を示す図である。 図１１は、第４実施形態における制御プログラムのフローチャートである。 図１２は、第４実施形態の保持部の動作を示す図である。
（第１実施形態）
＜旋回型推進機の概略構成＞
はじめに、第１実施形態に係る旋回型推進機１００の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る旋回型推進機１００の概略構成図である。旋回型推進機１００は、船舶の推進機であり、図１に示すようにスクリュープロペラ１０と、保持部２０と、旋回装置３０と、旋回角度計測装置４０と、制御装置５０と、を備えている。以下、これらの構成要素について順に説明する。
スクリュープロペラ１０は、図外のエンジンから伝達される動力によって回転する部分である。スクリュープロペラ１０は複数の回転翼１１を有しており、これらの回転翼１１が水中で回転することにより推力が発生する。スクリュープロペラ１０は、回転翼１１の角度が変化する「可変ピッチプロペラ」であってもよく、回転翼１１の角度が一定である「固定ピッチプロペラ」であってもよい。
保持部２０は、スクリュープロペラ１０を保持する装置である。本実施形態の保持部２０は、スクリュープロペラ１０の回転軸が水平になるように保持する。また、保持部２０自体も水平方向に旋回する。つまり、保持部２０は、鉛直方向に延びる旋回軸を中心にして旋回する。なお、以下では、図２に示すように、平面視において保持部２０が時計回りに旋回するときの方向を「正転方向」と呼び、反時計回りに旋回するときの方向を「逆転方向」と呼ぶこととする。保持部２０は、正転方向及び逆転方向のいずれの方向においても３６０度以上旋回することができる。また、旋回角度は平面視において時計回り方向に大きくなるものとする。
旋回装置３０は、保持部２０を旋回させる装置である。本実施形態の旋回装置３０は電動式であって、保持部２０の上部に設けられた保持部側ギヤ３１と、保持部側ギヤ３１と噛み合うモータ側ギヤ３２と、モータ側ギヤ３２に接続された駆動モータ３３と、駆動モータ３３の回転速度及び回転方向を調整する電力変換装置３４と、を有している。なお、旋回装置３０は油圧式であってもよい。
旋回角度計測装置４０は、保持部２０の実旋回角度を計測する装置である。本実施形態では、旋回角度計測装置４０は、保持部側ギヤ３１に設けられた角度センサを用いて保持部２０の実旋回角度を計測する。ただし、旋回角度計測装置４０は、駆動モータ３３の回転速度等から実旋回角度を算出（計測）するように構成されていてもよい。
制御装置５０は、保持部２０の旋回角度等を制御する装置である。制御装置５０は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、及び、Ｉ／Ｏインターフェース等を有している。制御装置５０の不揮発性メモリには、後述する制御プログラム及び種々のデータが保存されており、プロセッサがこの制御プログラムに基づき揮発性メモリを用いて演算処理を行う。
制御装置５０は、船体に設けられたオペレータ操作装置１０１と電気的に接続されており、オペレータ操作装置１０１から送信される指令信号を受信して、指令角度を取得する。つまり、制御装置５０には指令角度が入力される。また、制御装置５０は、旋回角度計測装置４０と電気的に接続されており、旋回角度計測装置４０から送信される計測信号に基づいて保持部２０の実旋回角度を取得することができる。さらに、制御装置５０は、旋回装置３０の電力変換装置３４と電気的に接続されており、電力変換装置３４に制御信号を送信することができる。これにより制御装置５０は、駆動モータ３３の回転方向及び回転速度を調整することができ、ひいては保持部２０の旋回方向及び旋回速度を調整することができる。
＜制御プログラム＞
続いて、保持部２０の旋回角度を制御する制御プログラムについて説明する。図３は、制御プログラムのフローチャートである。図３で示す制御プログラムは、制御装置５０によって実行される。
図３に示すように、制御プログラムが開始されると、制御装置５０はオペレータ操作装置１０１から指令角度を取得するとともに、旋回角度計測装置４０から保持部２０の実旋回角度を取得する（ステップＳ１）。
続いて、制御装置５０は、ステップＳ１で取得した指令角度に基づいて変更指令角度を設定する（ステップＳ２）。具体的には、制御装置５０は、保持部２０が正転方向に旋回するときは変更指令角度を指令角度よりも大きい値に設定し、保持部２０が逆転方向に旋回するときは変更指令角度を指令角度よりも小さい角度に設定する。なお、保持部２０の旋回方向は後述のステップＳ５で選択するが、旋回方向が選択されていない初期段階では、変更指令角度を指令角度と同じ角度に設定すればよい。また、保持部２０が指令角度又はその付近に位置している場合（後述する処理後偏差角度がゼロである場合）、制御装置５０は、変更指令角度を指令角度と同じ角度に設定する。
一例として、図４に示すように、保持部２０の実旋回角度が０度のときに、制御装置５０が指令角度として１６０度を取得したとする。この場合、制御装置５０は、保持部２０が正転方向に旋回する場合には、変更指令角度として指令角度よりも大きい角度、例えば１６０．５度に設定する。また、保持部２０が逆転方向に旋回する場合には、変更指令角度として指令角度よりも小さい角度、例えば１５９．５度に設定する。さらに、保持部２０が指令角度又はその付近に位置する場合は、変更指令角度を指令角度と同じ１６０度に設定する。
続いて、制御装置５０は、偏差角度を算出する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ１で取得した実旋回角度からステップＳ２で設定した変更指令角度を差し引いて偏差角度を算出する。例えば、ステップＳ２で設定した変更指令角度が１６０．５度のとき、保持部２０が正転方向に旋回して実旋回角度が１５０度にまで達したときの偏差角度は−１０．５度となる。また、ステップＳ２で設定した変更指令角度が１５９．５度のとき、保持部２０が逆転方向に旋回して実旋回角度が１７０度にまで達したときの偏差角度は＋１０．５度となる。
続いて制御装置５０は、不感帯処理を行う（ステップＳ４）。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ３で算出した偏差角度が所定の不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を偏差角度と同じ角度に決定し、上記偏差角度が所定の不感帯範囲にあるときは処理後偏差角度をゼロに決定する。なお、不感帯範囲は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする（上限値及び下限値は不感帯範囲に含まれる）。また、不感帯範囲は所定の幅を有している（つまり、下限値と上限値は同じ値ではない）。
本実施形態では、不感帯範囲の下限値を−０．５度とし、上限値を＋０．５度とする。この場合、偏差角度が−１０．５度であれば偏差角度が不感帯範囲にないため、制御装置５０は処理後偏差角度を−１０．５度に決定する。同様に、偏差角度が＋１０．５度であれば偏差角度が不感帯範囲にないため、制御装置５０は処理後偏差角度を＋１０．５度に決定する。
これに対し、変更指令角度が１６０．５度のとき、保持部２０が正転方向に旋回して実旋回角度が１６０度にまで達すると偏差角度は−０．５度となる。このとき、偏差角度は不感帯範囲の下限値に相当するため、不感帯範囲に含まれることになる。よって、制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定する。同様にして、変更指令角度が１５９．５度のとき、保持部２０が逆転方向に旋回して実旋回角度が１６０度にまで達すると、偏差角度は＋０．５度となるため、制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定する。
続いて、制御装置５０は、ステップＳ４で決定した処理後偏差角度に基づいて必要により保持部２０を旋回させる（ステップＳ５）。具体的には、制御装置５０は、処理後偏差角度が０度のときは旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０の旋回を停止させ、処理後偏差角度が０度でない場合には旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０を旋回させる。
保持部２０を旋回させる場合は、保持部２０の旋回方向を選択し、保持部の旋回速度を決定して旋回装置３０に制御信号を送信する。本実施形態では、旋回距離の少ない方向を旋回方向に選択する。図４で示すように、０度から変更指令角度（初期値）である１６０度まで保持部２０が旋回する場合、正転方向に旋回した方が逆転方向に旋回する場合に比べて旋回距離が少ない。そのため、この場合、制御装置５０は旋回方向として正転方向を選択する。また、本実施形態では、制御装置５０は、保持部２０の旋回速度をＰＩＤ制御を用いて決定する。ただし、保持部２０の旋回速度は、ＰＩＤ制御以外の手法を用いて決定してもよい。ＰＩＤ制御では、処理後偏差角度の絶対値が大きいほど、旋回速度として大きな値が決定される。
ステップＳ５を経た後は、ステップＳ１に戻ってステップＳ１乃至Ｓ５を繰り返す。以上の制御プログラムを実行することにより、保持部２０は変更指令角度に向かって旋回する。つまり、本実施形態では、指令角度ではなく、変更指令角度に基づいてフィードバック制御が行われる。
＜保持部の動作＞
次に、比較例における保持部２０の動作と本実施形態における保持部２０の動作について説明する。図５は、比較例における保持部２０の動作を示す図である。図中の曲線は、保持部２０の実旋回角度の時間変化を表している。図５において、横軸が時間を示しており、縦軸が旋回角度を示している。図中の斜線部分は、不感帯範囲に相当する。なお、保持部２０は正転方向に旋回するものとする。
図５の比較例に係る旋回型推進機では、ステップＳ２が省略される。つまり、比較例に係る旋回型推進機では、ステップＳ３において変更実旋回角度ではなく、実旋回角度から指令角度を差し引いて偏差角度を算出し、この偏差角度に基づいて保持部２０の旋回角度が制御される。つまり、指令角度に基づいてフィードバック制御が行われる。この点以外は、比較例に係る旋回型推進機は、本実施形態に係る旋回型推進機１００と同じ構成を備えている。
比較例では、図５に示すように、時間Ｔ０で制御装置５０が指令角度を取得すると、保持部２０は入力された指令角度に向かって旋回し始める。前述した例でいえば、保持部２０の実旋回角度が０度のときに、制御装置５０が指令角度として１６０度を取得すると、保持部２０は指令角度である１６０度に向かって旋回し始める。
そして、時間Ｔ１で偏差角度が不感帯範囲の下限値に至り、このとき制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定し、保持部２０を停止させる。これにより、保持部２０は不感帯範囲の下限値に相当する旋回角度で停止する。前述した例でいえば、不感帯範囲の下限値が−０.５度であるとすると、保持部２０は１５９．５度まで旋回した時点で停止する。
そして、旋回装置３０の応答性が高い場合には、保持部２０の実旋回角度は増加せず、保持部２０は指令角度に至ることはない。前述した例でいえば、保持部２０は、１５９．５度のまま停止し、指令角度である１６０度に至ることはない。
図６は、本実施形態における保持部２０の動作を示す図である。図５と同様に、図中の曲線は、保持部２０の実旋回角度の時間変化を表している。また、図６において、横軸が時間を示しており、縦軸が旋回角度を示している。図中の斜線部分は、不感帯範囲に相当する。なお、保持部２０は正転方向に旋回するものとする。
本実施形態では、図６に示すように、時間Ｔ０で制御装置５０が指令角度を取得すると、保持部２０は入力された指令角度ではなく、変更指令角度に向かって旋回し始める。前述した例でいえば、保持部２０の実旋回角度が０度のときに、制御装置５０が指令角度として１６０度を取得すると、保持部２０は変更指令角度である１６０．５度に向かって旋回し始める。
そして、時間Ｔ２で偏差角度が不感帯範囲の下限値に至り、このとき制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定し、保持部２０を停止させる。これにより、保持部２０は不感帯範囲の下限値に相当する旋回角度で停止する。前述した例でいえば、不感帯範囲の下限値が−０.５であるとすると、保持部２０は１６０度まで旋回した時点で停止する。つまり、保持部２０は、指令角度である１６０度で停止する。このように、本実施形態によれば、旋回装置３０の応答性が高いか否かにかかわらず、保持部２０を指令角度にまで旋回させることができる。
その後、偏差角度が不感帯範囲にある（処理後偏差角度がゼロである）ことから、変更指令角度は指令信号と同じ角度に設定される。前述した例でいえば、１６０．５度であった変更指令角度が１６０度に設定される。これにより、不感帯範囲に相当する旋回角度範囲も旋回角度が小さい方向にスライドする。その結果、保持部２０の実旋回角度が変更指令角度からわずかにずれたり、実回転角度の計測誤差が生じたりしても簡単には保持部２０は旋回しない。よって、保持部２０の不要な旋回によるエネルギーロスを抑制することができる。
なお、以上では、保持部２０が正転方向に旋回する場合を例にして保持部２０の動作を説明したが、保持部２０が逆転方向に旋回する場合には、保持部２０が正転方向に旋回する場合とは逆に、制御装置５０は変更指令角度を指令角度よりも大きく設定する。これにより、保持部２０が正転方向に旋回する場合と同様に、保持部２０が逆転方向に旋回する場合にも保持部２０を指令角度又はその付近で停止させることができる。
以上のとおり、本実施形態に係る旋回型推進機１００では、不感帯処理を行うにあたり、旋回装置３０の応答性が高いとしても、保持部２０が指令角度にまで旋回することができるため、保持部２０の位置決め精度の低下を抑制できる。
なお、本実施形態ではステップＳ３において、実旋回角度から変更指令角度を差し引いて偏差角度を算出し、この偏差角度を用いて後の処理を行っている。ただし、実旋回角度から変更指令角度を差し引いた角度ではなく、変更指令角度から実旋回角度を差し引いた角度を偏差角度とし、その後の処理を行っても良い。この場合であっても、本実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
（第２実施形態）
＜制御プログラム＞
次に、第２実施形態に係る旋回型推進機２００について説明する。本実施形態に係る旋回型推進機２００は、第１実施形態に係る旋回型推進機１００と基本的な構成は同じである（図１参照）。ただし、本実施形態の制御プログラムは、第１実施形態の制御プログラムと一部異なる。以下では、第１実施形態の制御プログラムと比較しながら第２実施形態の制御プログラムについて説明する。
図７は、第２実施形態における制御プログラムのフローチャートである。図７に示すように、本実施形態の制御プログラムは変更指令角度を設定するステップＳ２（図３参照）を有していない一方、不感帯範囲を設定するステップＳ３ａを有している点で、第１実施形態の制御プログラムと異なる。
本実施形態では、制御プログラムが開始されると、第１実施形態の場合と同様に、制御装置５０はオペレータ操作装置１０１から指令角度を取得するとともに、旋回角度計測装置４０から保持部２０の実旋回角度を取得する（ステップＳ１）。
続いて、制御装置５０は、偏差角度を算出する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ１で取得した実旋回角度から同じくステップＳ１で取得した指令角度を差し引いて偏差角度を算出する。例えば、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が正転方向に旋回して実旋回角度が１５０度にまで達したときの偏差角度は−１０度である。また、例えば、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が逆転方向に旋回して実旋回角度が１７０度にまで達したときの偏差角度は＋１０度である。
続いて、制御装置５０は、不感帯範囲を設定する（ステップＳ３ａ）。具体的には、制御装置５０は、保持部２０が指令角度又はその近傍にあるとき（つまり、処理後偏差角度がゼロであるとき）、不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定する。本実施形態では、基準下限値を−０．５度とし基準上限値を＋０．５度とする。この場合、不感帯範囲の下限値は−０．５に設定され、上限値は＋０．５度に設定されることになる。
一方、制御装置５０は、保持部２０が正転方向に旋回するときは、不感帯範囲の下限値を基準下限値よりも大きい値に設定する。本実施形態では、不感帯範囲の下限値を０度に設定する。なお、保持部２０が正転方向に旋回するときは、不感帯範囲の上限値は特に設定する必要はないが、基準上限値と同じ＋０．５度に設定してもよい。また、不感帯範囲の上限値を基準上限値よりも大きくして、不感帯範囲全体をオフセットしても良い。
また、制御装置５０は、保持部２０が逆転方向に旋回するときは、不感帯範囲の上限値を基準上限値よりも小さい値に設定する。本実施形態では、不感帯範囲の上限値を０度に設定する。なお、保持部２０が逆転方向に旋回するときは、不感帯範囲の下限値は特に設定する必要はないが、基準下限値と同じ−０．５度に設定してもよい。また、不感帯範囲の下限値を基準下限値よりも小さくして、不感帯範囲全体をオフセットしても良い。
なお、保持部２０が指令角度又はその近傍にあるか否か（つまり、処理後偏差角度がゼロであるか否か）が明らかでなく、保持部２０の旋回方向が明らかでない初期段階の場合は、不感帯範囲の下限値を上記の基準下限値に設定するとともに上限値を上記の基準上限値に設定すればよい。
続いて、制御装置５０は、不感帯処理を行う（ステップＳ４）。本実施形態における不感帯処理は、第１実施形態における不感帯処理と同じである。ただし、上記のとおり不感帯範囲が一定でない点で第１実施形態の場合と異なる。本実施形態の場合、例えば偏差角度が基準下限値よりも大きい−０．３度であっても、保持部２０が正転方向に旋回するときは、不感帯範囲に入らないことになる。
続いて、制御装置５０は、ステップＳ４で決定した処理後偏差角度に基づいて必要により保持部２０を旋回させる（ステップＳ５）。具体的には、第１実施形態の場合と同様に、制御装置５０は、処理後偏差角度が０度のときは旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０の旋回を停止させ、処理後偏差角度が０度でない場合には旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０を旋回させる。ステップＳ５を経た後は、ステップＳ１に戻ってステップＳ１乃至Ｓ５を繰り返す。
＜保持部の動作＞
次に、本実施形態における保持部２０の動作について説明する。図８は、本実施形態における保持部２０の動作を示す図である。図中の曲線は、保持部２０の実旋回角度の時間変化を表している。図８において、横軸が時間を示しており、縦軸が旋回角度を示している。図中の斜線部分は、不感帯範囲に相当する。なお、保持部２０は正転方向に旋回するものとする。
本実施形態では、図８に示すように、時間Ｔ０で制御装置５０が指令角度を取得すると、保持部２０は入力された指令角度に向かって旋回し始める。前述した例でいえば、保持部２０の実旋回角度が０度のときに、制御装置５０が指令角度として１６０度を取得すると、保持部２０は指令角度である１６０度に向かって旋回し始める。このとき、不感帯範囲の下限値は、基準下限値である−０．５度よりも大きい０度に設定される。
そして、時間Ｔ３で偏差角度が不感帯範囲の下限値である０度に至ると、制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定し、保持部２０を停止させる。本実施形態では、不感帯範囲の下限値が０度であるため、保持部２０は指令角度まで旋回した時点で停止することになる。前述した例でいえば、保持部２０は１６０度まで旋回した時点で停止する。このように、本実施形態によれば、旋回装置３０の応答性が高いか否かにかかわらず、保持部２０を指令角度にまで旋回させることができる。
その後、偏差角度が不感帯範囲にある（処理後偏差角度がゼロである）ことから、不感帯範囲の下限値を基準下限値に設定し、不感帯範囲の上限値を基準上限値に設定する。本実施形態では、不感帯範囲の下限値を−０．５度に設定し、不感帯範囲の上限値を＋０．５度に設定する。これにより、保持部２０の実旋回角度が変更指令角度からわずかにずれたり、実回転角度の計測誤差が生じたりしても簡単には保持部２０は旋回しない。よって、保持部２０の不要な旋回によるエネルギーロスを抑制することができる。
なお、以上では、保持部２０が正転方向に旋回する場合を例にして保持部２０の動作を説明したが、保持部２０が逆転方向に旋回する場合には、保持部２０が正転方向に旋回する場合とは異なり、制御装置５０は不感帯範囲の上限値を基準上限値よりも小さい値（０度）に設定する。これにより、保持部２０を指令角度又はその付近で停止させることができる。
以上のとおり、本実施形態に係る旋回型推進機２００では、不感帯処理を行うにあたり、旋回装置３０の応答性が高いとしても、保持部２０が指令角度にまで旋回することができるため、保持部２０の位置決め精度の低下を抑制できる。
なお、本実施形態ではステップＳ３において、実旋回角度から指令角度を差し引いて偏差角度を算出し、この偏差角度を用いて後の処理を行っている。ただし、実旋回角度から変更指令角度を差し引いた角度ではなく、変更指令角度から実旋回角度を差し引いた角度を偏差角度とし、その後の処理を行っても良い。この場合には本実施形態の場合と不感帯範囲の設定が異なる。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ３ａにおいて、保持部２０が指令角度又はその近傍にあるとき、不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定する点は同じであるが、保持部２０が正転方向に旋回するときは、不感帯範囲の上限値を基準上限値よりも小さい値に設定し、保持部２０が逆転方向に旋回するときは、不感帯範囲の下限値を基準下限値よりも大きい値に設定する。
（第３実施形態）
＜制御プログラム＞
次に、第３実施形態に係る旋回型推進機３００について説明する。本実施形態に係る旋回型推進機３００は、第１実施形態に係る旋回型推進機１００と基本的な構成は同じである（図１参照）。ただし、本実施形態の制御プログラムは、第１実施形態の制御プログラムと一部異なる。以下では、第１実施形態の制御プログラムと比較しながら第３実施形態の制御プログラムについて説明する。
図９は、第３実施形態における制御プログラムのフローチャートである。図９に示すように、本実施形態の制御プログラムは変更指令角度を設定するステップＳ２（図３参照）を有していない一方、変更旋回角度を決定するステップＳ１ａを有している点で、第１実施形態の制御プログラムと異なる。
本実施形態では、制御プログラムが開始されると、第１実施形態の場合と同様に、制御装置５０はオペレータ操作装置１０１から指令角度を取得するとともに、旋回角度計測装置４０から保持部２０の実旋回角度を取得する（ステップＳ１）。
続いて、制御装置５０は、変更実旋回角度を決定する（ステップＳ１ａ）。具体的には、制御装置５０は、処理後偏差角度がゼロのとき、つまり保持部２０が指令角度又はその近傍にあるときは、変更実旋回角度を実旋回角度と同じ角度に決定する。例えば、実旋回角度が１５０度であるときは、そのまま変更実旋回角度を１５０度に決定する。
一方、制御装置５０は、保持部２０が正転方向に旋回するときは、変更実旋回角度を実旋回角度よりも小さい角度に決定する。本実施形態では、例えば変更実旋回角度を実旋回角度よりも０．５度小さい角度に決定する。つまり、実旋回角度が１５０度であるときは、変更実旋回角度を１４９．５度に決定する。
また、制御装置５０は、保持部２０が逆転方向に旋回するときは、変更実旋回角度を実旋回角度よりも大きい角度に決定する。本実施形態では、例えば変更実旋回角度を実旋回角度よりも０．５度大きい角度に決定する。つまり、実旋回角度が１５０度であるときは、変更実旋回角度を１５０．５度に決定する。
なお、保持部２０が指令角度又はその近傍にあるか否か（つまり、処理後偏差角度がゼロであるか否か）が明らかでなく、保持部２０の旋回方向が明らかでない初期段階の場合は、変更指令角度を指令角度と同じ角度に設定すればよい。
続いて、制御装置５０は、偏差角度を算出する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ１ａで決定した変更実旋回角度からステップＳ１で取得した指令角度を差し引いて偏差角度を算出する。例えば、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が正転方向に旋回して実旋回角度が１５０度にまで達したとき、変更実旋回角度は１４９．５度であるから偏差角度は−１０.５度となる。また、例えば、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が逆転方向に旋回して実旋回角度が１７０度にまで達したとき、変更実旋回角度は１５０．５度であるから偏差角度は＋１０．５度となる。
続いて制御装置５０は、不感帯処理を行う（ステップＳ４）。本実施形態における不感帯処理は、第１実施形態における不感帯処理と同じである。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ３で算出した偏差角度が所定の不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を偏差角度と同じ角度に決定し、上記偏差角度が所定の不感帯範囲にあるときは処理後偏差角度をゼロに決定する。
本実施形態では、不感帯範囲の下限値を−０．５度とし、上限値を＋０．５度とする。この場合、偏差角度が−１０．５度であれば偏差角度が不感帯範囲にないため、制御装置５０は処理後偏差角度を−１０．５度に決定する。同様に、偏差角度が＋１０．５度であれば偏差角度が不感帯範囲にないため、制御装置５０は処理後偏差角度を＋１０．５度に決定する。
これに対し、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が正転方向に旋回して実旋回角度が１６０度にまで達すると、変更実旋回角度は１５９．５度であるから、偏差角度は−０．５度となる。このとき、偏差角度は不感帯範囲の下限値に相当するため、不感帯範囲に含まれることになる。よって、制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定する。同様にして、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が逆転方向に旋回して実旋回角度が１６０度にまで達すると、変更実旋回角度は１４９．５度であるから、偏差角度は＋０．５度となるため、制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定する。
続いて、制御装置５０は、ステップＳ４で決定した処理後偏差角度に基づいて必要により保持部２０を旋回させる（ステップＳ５）。具体的には、第１実施形態の場合と同様に、制御装置５０は、処理後偏差角度が０度のときは旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０の旋回を停止させ、処理後偏差角度が０度でない場合には旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０を旋回させる。ステップＳ５を経た後は、ステップＳ１に戻ってステップＳ１乃至Ｓ５を繰り返す。
＜保持部の動作＞
次に、本実施形態における保持部２０の動作について説明する。図１０は、本実施形態における保持部２０の動作を示す図である。図中の実線で描かれた曲線は、保持部２０の実旋回角度の時間変化を表しており、破線で描かれた曲線は変更実旋回角度の時間変化を表している。また、図１０において、横軸が時間を示しており、縦軸が旋回角度を示している。図中の斜線部分は、不感帯範囲に相当する。なお、保持部２０は正転方向に旋回するものとする。
本実施形態では、図１０に示すように、時間Ｔ０で制御装置５０が指令角度を取得すると、変更実旋回角度は入力された指令角度に向かって旋回し始める。ただし、変更実旋回角度は実旋回角度よりも小さい角度に決定されている。前述した例でいえば、保持部２０の実旋回角度が０度のときに、制御装置５０が指令角度として１６０度を取得すると、変更実旋回角度は−０．５度から指令角度である１６０度に向かって増加し始める。
そして、時間Ｔ４で偏差角度が不感帯範囲の下限値である−０．５度に至ると、制御装置５０は処理後偏差角度を０度に決定し、保持部２０を停止させる。ただし、本実施形態では、偏差角度は変更実旋回角度（実旋回角度ではない）から指令角度を差し引くことで算出されるため、偏差角度が不感帯範囲の下限値に至った時点で、実旋回角度は指令角度とほぼ同じになる。前述した例でいえば、変更実旋回角度が不感帯範囲の下限値に相当する１５９．５度に至った時点で、実旋回角度は指令角度と同じ１６０度となっている。このように、本実施形態によれば、旋回装置３０の応答性が高いか否かにかかわらず、保持部２０を指令角度にまで旋回させることができる。
その後、偏差角度が不感帯範囲にある（処理後偏差角度がゼロである）ことから、変更実旋回角度は実旋回角度と同じ角度に決定される。つまり、変更実旋回角度は、指令角度にまでスライドする。これにより、保持部２０の実旋回角度が変更指令角度からわずかにずれたり、実回転角度の計測誤差が生じたりしても簡単には保持部２０は旋回しない。よって、保持部２０の不要な旋回によるエネルギーロスを抑制することができる。
なお、以上では、保持部２０が正転方向に旋回する場合を例に保持部２０の動作を説明したが、保持部２０が逆転方向に旋回する場合には、保持部２０が正転方向に旋回する場合とは逆に、制御装置５０は変更実旋回角度として実旋回角度よりも大きい値を出力する。これにより、保持部２０を指令角度又はその付近で停止させることができる。
以上のとおり、本実施形態に係る旋回型推進機３００では、不感帯処理を行うにあたり、旋回装置３０の応答性が高いとしても、保持部２０が指令角度にまで旋回することができるため、保持部２０の位置決め精度の低下を抑制できる。
なお、本実施形態ではステップＳ３において、変更実旋回角度から指令角度を差し引いて偏差角度を算出し、この偏差角度を用いて後の処理を行っている。ただし、実旋回角度から変更指令角度を差し引いた角度ではなく、変更指令角度から実旋回角度を差し引いた角度を偏差角度とし、その後の処理を行っても良い。この場合であっても、本実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
＜制御プログラム＞
次に、第４実施形態に係る旋回型推進機４００について説明する。本実施形態に係る旋回型推進機４００は、第１実施形態に係る旋回型推進機１００と基本的な構成は同じである（図１参照）。ただし、本実施形態の制御プログラムは、第１実施形態の制御プログラムと一部異なる。以下では、第１実施形態の制御プログラムと比較しながら第４実施形態の制御プログラムについて説明する。
図１１は、第４実施形態における制御プログラムのフローチャートである。図１１に示すように、本実施形態の制御プログラムは変更指令角度を設定するステップＳ２（図３参照）を有していない一方、不感帯処理を行うか否かを判断するステップＳ３ｂを有している点で、第１実施形態の制御プログラムと異なる。
本実施形態では、制御プログラムが開始されると、第１実施形態の場合と同様に、制御装置５０はオペレータ操作装置１０１から指令角度を取得するとともに、旋回角度計測装置４０から保持部２０の実旋回角度を取得する（ステップＳ１）。
続いて、制御装置５０は、偏差角度を算出する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ１で取得した実旋回角度から同じくステップＳ１で取得した指令角度を差し引いて偏差角度を算出する。例えば、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が正転方向に旋回して実旋回角度が１５０度にまで達したときの偏差角度は−１０度である。また、例えば、指令角度が１６０度のとき、保持部２０が逆転方向に旋回して実旋回角度が１７０度にまで達したときの偏差角度は＋１０度である。
続いて、制御装置５０は、指令角度が設定されてから偏差角度が０度に至ったか否かを判定する（ステップＳ３ｂ）。つまり、保持部２０の実旋回角度が指令角度に至る前か、それとも保持部２０の実旋回角度が指令角度に至った後かを判定する。
制御装置５０は、ステップＳ３ｂにおいて、偏差角度が０度に至ったと判定した場合（ステップＳ３ｂでＹＥＳ）、不感帯処理を行う（ステップＳ４）。本実施形態における不感帯処理は、第１実施形態における不感帯処理と同じである。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ３で算出した偏差角度が所定の不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を偏差角度と同じ角度に決定し、上記偏差角度が所定の不感帯範囲にあるときは処理後偏差角度をゼロに決定する。その後、ステップＳ４で決定した処理後偏差角度に基づいて必要により保持部２０を旋回させる（ステップＳ５）。具体的には、第１実施形態の場合と同様に、制御装置５０は、処理後偏差角度が０度のときは旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０の旋回を停止させ、処理後偏差角度が０度でない場合には旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０を旋回させる。
これに対し、制御装置５０は、ステップＳ３ｂにおいて、偏差角度が０度に至っていないと判定した場合（ステップＳ３ｂでＮＯ）、不感帯処理を行わずに、ステップＳ３で算出した偏差角度に基づいて保持部２０を旋回させる（ステップＳ５）。具体的には、制御装置５０は、偏差角度が０度のときは旋回装置３０に制御信号を送信して保持部２０の旋回を停止させ、偏差角度が０度でない場合には旋回装置３０に制御信号を送信して、偏差角度が０度に近づくように保持部２０を旋回させる。ステップＳ５を経た後は、ステップＳ１に戻ってステップＳ１乃至Ｓ５を繰り返す。
以上のとおり、本実施形態のでは、保持部２０の実旋回角度が指令角度に至る前は不感帯処理を行わずに保持部２０の旋回角度を制御し、保持部２０の実旋回角度が指令角度に至った後は不感帯処理を行って保持部２０の旋回角度を制御している。
＜保持部の動作＞
次に、本実施形態における保持部２０の動作について説明する。図１２は、本実施形態における保持部２０の動作を示す図である。図中の実線で描かれた曲線は、保持部２０の実旋回角度の時間変化を表しており、破線で描かれた曲線は変更実旋回角度の時間変化を表している。また、図１２において、横軸が時間を示しており、縦軸が旋回角度を示している。図中の斜線部分は、不感帯範囲に相当する。なお、保持部２０は正転方向に旋回するものとする。
本実施形態では、図１２に示すように、時間Ｔ０で制御装置５０が指令角度を取得すると、保持部２０は入力された指令角度に向かって旋回し始める。そして、保持部２０の実旋回角度が指令角度に至る前は不感帯処理が行われないため、保持部２０の実旋回角度が指令角度に近づいてゆき時間Ｔ５で指令角度に至る。よって、本実施形態によれば、旋回装置３０の応答性が高いか否かにかかわらず、保持部２０を指令角度にまで旋回させることができる。
そして、時間Ｔ５以降は、保持部２０の実旋回角度が指令角度に至った後であるから、不感帯処理が行われる。つまり、偏差角度が不感帯範囲にあるときには、保持部２０は停止したままとなる。これにより、保持部２０の実旋回角度が指令角度からわずかにずれたり、実回転角度の計測誤差が生じたりしても簡単には保持部２０は旋回しない。よって、保持部２０の不要な旋回によるエネルギーロスを抑制することができる。
なお、以上では、保持部２０が正転方向に旋回する場合を例に保持部２０の動作を説明したが、保持部２０が逆転方向に旋回する場合でも同様の処理を行う。さらに、本実施形態ではステップＳ３において、実旋回角度から変更指令角度を差し引いて偏差角度を算出し、この偏差角度を用いて後の処理を行っている。ただし、実旋回角度から変更指令角度を差し引いた角度ではなく、変更指令角度から実旋回角度を差し引いた角度を偏差角度とし、その後の処理を行っても良い。この場合であっても、本実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
上述した実施形態では、スクリュープロペラ１０が図外のエンジンから伝達される動力によって回転する場合について説明したが、旋回型推進機はこのような構成に限定されない。例えば、旋回型推進機は、筒状のダクトの内周部分に位置するリムにスクリュープロペラが直接取り付けられ、永久磁石モータによりリムがダクト本体に対して回転する、いわゆるリムドライブを採用してもよい。
１０ スクリュープロペラ
２０ 保持部
３０ 旋回装置
５０ 制御装置
１００、２００、３００、４００ 旋回型推進機
１０１ オペレータ操作装置

Claims (10)

  1. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、
    入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記指令角度に基づいて変更指令角度を設定し、
    前記保持部の実旋回角度と前記変更指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記変更指令角度を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更指令角度を前記指令角度と同じ角度に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも大きい角度に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも小さい角度に設定するように構成されている、旋回型推進機。
  2. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、
    入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、
    前記保持部の実旋回角度から前記指令角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定するように構成されている、旋回型推進機。
  3. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、
    入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、
    前記指令角度から前記保持部の実旋回角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定するように構成されている、旋回型推進機。
  4. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、
    入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記保持部の実旋回角度に基づいて変更実旋回角度を決定し、
    前記変更実旋回角度と前記指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときには、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記変更実旋回角度を決定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更実旋回角度を実旋回角度と同じ角度に決定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも小さい角度に決定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも大きい角度に出力するように構成されている、旋回型推進機。
  5. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、
    入力された指令角度に基づいて前記保持部の旋回角度を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記指令角度と前記保持部の実旋回角度の一方から他方を差し引いた偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、
    前記偏差角度がゼロに至った後は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させるように構成されている、旋回型推進機。
  6. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、
    入力された指令角度に基づいて変更指令角度を設定し、
    前記保持部の実旋回角度と前記変更指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記変更指令角度を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更指令角度を前記指令角度と同じ角度に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも大きい角度に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更指令角度を前記指令角度よりも小さい角度に設定する、旋回型推進機の制御方法。
  7. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、
    下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、
    前記保持部の実旋回角度から入力された指令角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定する、旋回型推進機の制御方法。
  8. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、
    下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、
    入力された指令角度から前記保持部の実旋回角度を差し引いた偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記不感帯範囲を設定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記不感帯範囲の下限値を所定の基準下限値に設定するとともに上限値を所定の基準上限値に設定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の上限値を前記基準上限値よりも小さい値に設定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは不感帯範囲の下限値を前記基準下限値よりも大きい値に設定する、旋回型推進機の制御方法。
  9. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、
    前記保持部の実旋回角度に基づいて変更実旋回角度を決定し、
    前記変更実旋回角度と入力された指令角度の一方から他方を差し引いた偏差角度が下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、
    前記処理後偏差角度がゼロでないときには、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部の旋回方向を選択して前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させ、
    前記変更実旋回角度を決定するにあたり、前記処理後偏差角度がゼロのときは変更実旋回角度を実旋回角度と同じ角度に決定し、旋回角度が大きくなってゆく正転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも小さい角度に決定し、旋回角度が小さくなってゆく逆転方向に前記保持部が旋回するときは変更実旋回角度を前記実旋回角度よりも大きい角度に出力する、旋回型推進機の制御方法。
  10. スクリュープロペラと、
    前記スクリュープロペラを保持する保持部と、
    前記保持部を旋回させる旋回装置と、を備えた旋回型推進機の制御方法であって、
    入力された指令角度と前記保持部の実旋回角度の一方から他方を差し引いた偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、
    前記偏差角度がゼロに至った後は、下限値をゼロ以下とし上限値をゼロ以上とする不感帯範囲を設定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にないときは処理後偏差角度を前記偏差角度と同じ角度に決定し、前記偏差角度が前記不感帯範囲にあるときは前記処理後偏差角度をゼロに決定し、前記処理後偏差角度がゼロでないときは、当該処理後偏差角度がゼロとなるように前記保持部を旋回させ、前記処理後偏差角度がゼロのときは前記保持部の旋回を停止させる、旋回型推進機の制御方法。
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