JP2915658B2 - Fuzzy control type fin stabilizer - Google Patents

Fuzzy control type fin stabilizer

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JP2915658B2
JP2915658B2 JP3326513A JP32651391A JP2915658B2 JP 2915658 B2 JP2915658 B2 JP 2915658B2 JP 3326513 A JP3326513 A JP 3326513A JP 32651391 A JP32651391 A JP 32651391A JP 2915658 B2 JP2915658 B2 JP 2915658B2
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、船舶のフィンスタビラ
イザに関し、特に制御系にファジィ推論部をそなえるこ
とにより、その制御特性を改良したファジィ制御式フィ
ンスタビライザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fin stabilizer for a ship, and more particularly to a fuzzy control type fin stabilizer having a control system provided with a fuzzy inference section and having improved control characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のフィンスタビライザは、船体に装
備されたフィンと、同フィンのフィン角を調整しうるフ
ィン駆動装置とから構成されており、さらに船体の動揺
角を検出しうる動揺角検出器と、船体の動揺角速度を検
出しうる動揺角速度検出器と、これら検出器からの検出
信号に基づき上記フィン駆動装置へ制御信号を送る制御
系をそなえている。
2. Description of the Related Art A conventional fin stabilizer comprises a fin mounted on a hull and a fin drive device capable of adjusting a fin angle of the fin, and furthermore, a sway angle detection capable of detecting a sway angle of the hull. And a control system for sending a control signal to the fin drive device based on a detection signal from these detectors.

【0003】上記制御系には、図4(制御ブロック図)
に示すように、上記動揺角検出器からの出力信号(動揺
角度信号)φと、上記動揺角速度検出器からの出力信号
(動揺角度信号)dφ/dtとが入力される。そして、
動揺角度信号φは増幅器4により適当なゲインk1が乗
じられてK1φとなり、また動揺角速度信号dφ/dt
は2つの信号に分岐され、一方の信号は増幅器5により
適当なゲインK2が乗じられてK2dφ/dtとなり、も
う一方の信号は微分器3により動揺角加速度信号d2φ
/dt2に変換されたのち増幅器6により適当にゲイン
3が乗じられてK32φ/dt2となる。
FIG. 4 (control block diagram)
As shown in (1), an output signal (oscillation angle signal) φ from the oscillation angle detector and an output signal (oscillation angle signal) dφ / dt from the oscillation angular velocity detector are input. And
The oscillation angle signal φ is multiplied by an appropriate gain k 1 by the amplifier 4 to become K 1 φ, and the oscillation angular velocity signal dφ / dt.
Is branched into two signals, one of which is multiplied by an appropriate gain K 2 by an amplifier 5 to be K 2 dφ / dt, and the other signal is a swing angular acceleration signal d 2 φ by a differentiator 3.
After the conversion to / dt 2 , the amplifier 6 multiplies the gain K 3 appropriately to obtain K 3 d 2 φ / dt 2 .

【0004】さらに、加算器12において3つの増幅器
4,5,6からの出力信号K1φ,K2dφ/dt,K3
2φ/dt2の逆符号の和−(K1φ+K2dφ/dt+
32φ/dt2)が演算され、これが上記の制御信号
としてのフィン角操作量αとしてフィン駆動装置へ送ら
れる。
Further, in the adder 12, output signals K 1 φ, K 2 dφ / dt, K 3 from three amplifiers 4, 5, 6 are output.
Sum of the opposite sign of d 2 φ / dt 2 − (K 1 φ + K 2 dφ / dt +
K 3 d 2 φ / dt 2 ) is calculated and sent to the fin drive as the fin angle operation amount α as the control signal.

【0005】さて、フィンスタビライザは、図5に示す
ように船8の前進中にフィン9に水流がぶつかるとフィ
ン角操作量αによってローリングモーメントMf10を発
生させ、ローリング角度φとローリング角速度dφ/d
tとを減少させるように作動するものであるが、上記の
制御系によれば、フィン角操作量αは、3つの増幅器か
らの出力信号K1φ,K2dφ/dt,K32φ/dt2
を加えて符号を逆転させた信号であるから、定常波中で
は図6に示すように、一定波の角振動数ωによって回転
するベクトルαで表すことができ、このベクトルαは一
定の大きさとなり、複素平面上ではベクトルαの軌跡15
は円を描くことになる。
[0005] Now, the fin stabilizer generates a rolling moment M f 10 the water flow strikes the fin angle operation amount α to the fin 9 during advancement of the ship 8 as shown in FIG. 5, the rolling angle φ and a rolling angular velocity dφ / D
t, but according to the above control system, the fin angle operation amount α is determined by the output signals K 1 φ, K 2 dφ / dt, and K 3 d 2 from the three amplifiers. φ / dt 2
In the standing wave, as shown in FIG. 6, the signal can be represented by a vector α rotating by the angular frequency ω of the constant wave, and the vector α has a constant magnitude. , The locus of the vector α on the complex plane 15
Will draw a circle.

【0006】なお、図6中のθは、動揺角速度信号dφ
/dtに関する信号のベクトルK2dφ/dtに対する
フィン角操作量ベクトルαの遅れ角を表しており、この
遅れ角θは上記の動揺角信号に関する信号のベクトルK
1φと、動揺角加速度信号に関する信号のベクトルK3
2φ/dt2との和K1φ+K32φ/dt2の大きさがベ
クトルK2dφ/dtの大きさに比べて大きい程大きく
なる。そして遅れ角θは定常波中では一定であり、K1
φ+K32φ/dt2,K2dφ/dt,αの各ベクトル
は、複素平面上で定常波の角振動数ωによって同期して
回転するので、αの実部のベクトルとK1φ+K32φ
/dt2の実部のベクトルとが反対の向きになるときの
αの範囲は図7中に示す斜線部の領域を与えることにな
る。
In FIG. 6, θ is a fluctuation angular velocity signal dφ.
/ Dt represents the delay angle of the fin angle operation amount vector α with respect to the signal vector K 2 dφ / dt, and the delay angle θ is the signal vector K relating to the above-mentioned fluctuation angle signal.
1 φ and the signal vector K 3 d relating to the sway angular acceleration signal
OR K 1 φ + K 3 size of d 2 φ / dt 2 of 2 φ / dt 2 increases larger than the size of the vector K 2 dφ / dt. The delay angle θ is constant in the standing wave, and K 1
Since the vectors of φ + K 3 d 2 φ / dt 2 , K 2 dφ / dt and α rotate synchronously on the complex plane by the angular frequency ω of the standing wave, the vector of the real part of α and K 1 φ + K 3 d 2 φ
The range of α when the vector of the real part of / dt 2 is in the opposite direction gives the shaded area shown in FIG.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな従来のフィンスタビライザでは、図7に示す斜線部
の領域にフィン角操作量ベクトルαが入っている状態に
あるときは、動揺角速度信号に関するベクトルK2dφ
/dtの実部のベクトルの方向とαの実部のベクトルの
方向とが同一となるため、動揺角速度信号を増加させる
方向にフィンが操作されることになるという不具合を生
じる。
By the way, in the conventional fin stabilizer as described above, when the fin angle operation amount vector α is in the shaded area shown in FIG. Vector K 2
Since the direction of the vector of the real part of / dt is the same as the direction of the vector of the real part of α, there is a problem that the fin is operated in a direction to increase the oscillation angular velocity signal.

【0008】すなわち、通常フィンスタビライザによっ
て船体の姿勢制御を行なう場合には、増幅器4における
ゲインK1を高く設定してK1φを大きくし、できるだけ
動揺角φが小さくなるようにする必要があるが、その場
合には遅れθが増大してしまうので、かえって動揺角速
度dφ/dtを増加させることになり、結果として動揺
角φが大きくなってしまうのである。
That is, when controlling the attitude of the hull using a normal fin stabilizer, it is necessary to set the gain K 1 in the amplifier 4 high to increase K 1 φ so that the oscillation angle φ is as small as possible. However, in this case, since the delay θ increases, the fluctuation angular velocity dφ / dt is increased, and as a result, the fluctuation angle φ increases.

【0009】本発明は、このような問題点の解決をはか
ろうとするもので、フィンスタビライザの制御系をファ
ジィ制御式にすることにより、船体の動揺角速度の増加
する方向にフィンの操作が行なわれる際には、同フィン
の制御量(フィン角操作量)が極小となるようにして、
船体の動揺角度をより低減できるようにした、ファジィ
制御式フィンスタビライザを提供することを目的とす
る。
The present invention is intended to solve such a problem. By controlling the control system of the fin stabilizer by a fuzzy control system, the fins are operated in the direction in which the angular velocity of the hull increases. When the fin is controlled, the control amount of the fin (fin angle operation amount) is minimized,
It is an object of the present invention to provide a fuzzy control type fin stabilizer capable of further reducing the sway angle of a hull.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のファジィ制御式フィンスタビライザは、船
体の動揺を軽減すべく同船体に装備されたフィンと、同
フィンのフィン角を調整しうるフィン駆動装置とからな
るフィンスタビライザにおいて、船体の動揺角を検出し
うる動揺角検出器と、船体の動揺角速度を検出しうる動
揺角速度検出器と、船体の動揺角加速度を検出しうる動
揺角加速度検出器と、これらの検出器からの検出信号に
基づき上記フィン駆動装置へ制御信号を送る制御系とを
そなえ、同制御系が、上記動揺角検出器からの検出信号
および上記動揺角加速度検出器からの検出信号に基づき
両信号に関して加算を行なう加算回路と、同加算回路か
らの出力信号についてファジィ積集合への変換を行なう
第1のルール前件部と、上記動揺角速度検出器からの検
出信号に関してファジィ積集合への変換を行なう第2の
ルール前件部と、上記の第1および第2のルール前件部
からの出力信号に基づき上記フィン駆動装置への制御信
号のためのファジィ積集合を推論表によって評価するフ
ァジィ推論部と、同ファジィ推論部からの出力信号を非
ファジィ化して上記制御信号を演算するルール後件部と
で構成されて、上記ファジィ推論部が、船体の動揺角速
度の増加する方向に上記フィンの操作の行なわれる際
に、同フィンの制御量を極小にしうる制御特性をそなえ
るべく、同ファジィ推論部に設けられた推論表が、次に
示す5×5のマトリックスから構成されていることを特
徴としている。 ただし、φ:動揺角検出器の出力信号(動揺角度信号) 1 ,K 2 ,K 3 :ゲイン
In order to achieve the above object,
The fuzzy control type fin stabilizer of the present invention
Fins mounted on the ship's hull to reduce
A fin drive device that can adjust the fin angle of the fin
Fin stabilizer detects the sway angle of the hull.
Sway angle detector and motion that can detect the sway angle speed of the hull
Angular velocity detector and motion that can detect the oscillating angular acceleration of the hull
Angular acceleration detectors and detection signals from these detectors
A control system for sending a control signal to the fin drive device based on the
In addition, the control system detects the detection signal from the oscillation angle detector.
And the detection signal from the above-mentioned shaking angular acceleration detector
An addition circuit that performs addition on both signals, and
Convert these output signals to fuzzy intersection
The first rule antecedent and the detection from the oscillation angular velocity detector
A second conversion of the outgoing signal to a fuzzy intersection
Rule antecedent and the first and second rule antecedents above
Control signal to the fin drive based on the output signal from
To evaluate the fuzzy intersection for
The fuzzy inference unit and the output signal from the fuzzy inference unit are
A rule consequent part that fuzzifies and calculates the control signal
And the fuzzy inference unit is configured to calculate the sway angle of the hull.
When the above fin operation is performed in the direction of increasing degrees
In addition, a control characteristic that can minimize the control amount of the finPrepare
The inference table provided in the fuzzy inference section
Is composed of the 5 × 5 matrix shownSpecially
It is a sign. Where φ is the output signal of the oscillation angle detector (oscillation angle signal) K 1 , K Two , K Three :gain

【0011】[0011]

【作用】前述の本発明のファジィ制御式フィンスタビラ
イザでは、フィンスタビライザの制御系に適当な制御特
性を実現するためのファジィ推論表を有するファジィ推
論部等からなるファジィ演算部が設けられているので、
船体の動揺角速度の増加する方向にフィンの操作が行な
われる際には、同フィンの制御量(フィン角操作量)を
極小とする作用が行なわれる。
In the fuzzy control type fin stabilizer of the present invention described above, the fin stabilizer control system is provided with a fuzzy operation section including a fuzzy inference section having a fuzzy inference table for realizing appropriate control characteristics. ,
When the fins are operated in the direction in which the hull's oscillating angular velocity increases, an operation of minimizing the control amount (fin angle operation amount) of the fins is performed.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
ファジィ制御式フィンスタビライザについて説明する
と、図1はその制御ブロック図、図2はそのフィン角操
作量ベクトルの複素平面上での特性図、図3はそのファ
ジィ推論表である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fuzzy control type fin stabilizer as an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a control block diagram, and FIG. 2 is a characteristic diagram of a fin angle operation amount vector on a complex plane. FIG. 3 is a fuzzy inference table.

【0013】本実施例のファジィ制御式フィンスタビラ
イザは、従来と同様、船体の動揺を軽減すべく船体にフ
ィンをそなえるとともに、同フィンのフィン角を調整し
うるフィン駆動装置(アクチュエーター等)をそなえて
いる。そして、図1に示すように、本実施例のフィンス
タビライザは、船体の動揺角を検出しうる動揺角検出器
1と、船体の動揺角速度を検出しうる動揺角速度検出器
2と、同動揺角速度検出器2からの検出信号に基づいて
船体の動揺角加速度信号を送出しうる微分回路3と、こ
れらの検出器1,2からの検出信号および微分回路3か
らの出力信号に基づき、上記フィン駆動装置へ制御信号
を送る制御系をそなえている。
The fuzzy control type fin stabilizer of the present embodiment is provided with a fin on the hull so as to reduce the sway of the hull and a fin drive device (actuator, etc.) capable of adjusting the fin angle of the fin as in the prior art. ing. As shown in FIG. 1, the fin stabilizer of the present embodiment includes a sway angle detector 1 that can detect the sway angle of the hull, a sway angle detector 2 that can detect the sway angle of the hull, A differentiating circuit 3 capable of transmitting a signal of the swaying angular acceleration of the hull based on a detection signal from the detector 2, and the fin drive based on the detection signals from the detectors 1 and 2 and the output signal from the differentiating circuit 3; It has a control system that sends control signals to the device.

【0014】なお、本実施例における動揺角加速度検出
器は動揺角速度検出器2と微分回路3とから構成されて
いるが、この動揺角加速度検出器を専用のセンサで構成
することもできる。またセンサとしては動揺角速度検出
器のみを設け、動揺角は動揺角速度信号を積分器で積分
を行なうことにより検出し、動揺角加速度は前記と同様
に動揺角速度信号を微分器で微分を行なうことにより検
出するように構成することもでき、この場合、積分器ま
たは微分器を含めたものが、動揺角検出器または動揺角
加速度検出器を構成する。
Although the oscillating angular acceleration detector in the present embodiment comprises the oscillating angular velocity detector 2 and the differentiating circuit 3, the oscillating angular acceleration detector may be constituted by a dedicated sensor. In addition, only a sway angular velocity detector is provided as a sensor, the sway angle is detected by integrating the sway angular velocity signal with an integrator, and the sway angular acceleration is differentiated by differentiating the sway angular velocity signal as described above. It can also be configured to detect, in which case the one including the integrator or differentiator constitutes the sway angle detector or the sway angular acceleration detector.

【0015】上記制御系は動揺角検出器1からの検出信
号φにゲインK1を乗ずる増幅器4と、動揺角速度検出
器2からの検出信号dφ/dtにゲインK2を乗ずる増
幅器5と、上記の検出信号dφ/dtを時間微分して動
揺角加速度信号d2φ/dt2に変換する微分回路3から
の出力信号d2φ/dt2にゲインK3を乗ずる増幅器6
とをそなえるとともに、増幅器4からの出力信号K1φ、
増幅器5からの出力信号K2dφ/dtおよび増幅器6
からの出力信号K32φ/dt2を受けて上記フィン駆動
装置の制御信号としてのフィン角操作量αを演算出力す
るファジィ演算部7をそなえている。
[0015] The control system includes an amplifier 4 for multiplying the gain K 1 to the detection signal φ from the upset angle detector 1, an amplifier 5 for multiplying the gain K 2 to a detection signal d.phi / dt from upset angular velocity detector 2, the An amplifier 6 that multiplies the output signal d 2 φ / dt 2 from the differentiating circuit 3 by a gain K 3 by time-differentiating the detection signal dφ / dt of the above into a fluctuation angular acceleration signal d 2 φ / dt 2.
And the output signal K 1 φ from the amplifier 4
Output signal K 2 dφ / dt from amplifier 5 and amplifier 6
And a fuzzy calculation unit 7 which receives the output signal K 3 d 2 φ / dt 2 and calculates and outputs a fin angle operation amount α as a control signal of the fin drive device.

【0016】ファジィ演算部7は、増幅器4からの出力
信号K1φと増幅器6からの出力信号K32φ/dt2
を加算する加算回路7aと、同加算回路7aからの出力信
号K1φ+K32φ/dt2をファジィ積集合に変換する
第1のルール前件部7bと、増幅器5からの出力信号K2
dφ/dtをファジィ積集合に変換する第2のルール前
件部7cとをそなえるとともに、第1のルール前件部7b
および第2のルール前件部7cからの出力信号に基づい
てフィン角操作量αのファジィ積集合を推論表(図3参
照)によって評価導出するファジィ推論部7dと、同フ
ァジィ推論部7dからの出力信号を非ファジィ化してフ
ィン角操作量αを演算するルール後件部7eとをそなえ
ている。
The fuzzy operation unit 7 includes an adder 7a for adding the output signal K 1 φ from the amplifier 4 and the output signal K 3 d 2 φ / dt 2 from the amplifier 6, and an output signal from the adder 7a. K 1 φ + K 3 d 2 φ / dt 2 A first rule antecedent part 7 b for converting to fuzzy intersection, and an output signal K 2 from the amplifier 5
a second rule antecedent part 7c for converting dφ / dt into a fuzzy intersection, and a first rule antecedent part 7b
And a fuzzy inference unit 7d for evaluating and deriving a fuzzy product set of the fin angle operation amount α based on an output signal from the second rule antecedent unit 7c using an inference table (see FIG. 3), and a fuzzy inference unit 7d. A rule consequent part 7e for calculating the fin angle operation amount α by defuzzifying the output signal is provided.

【0017】ところで、上記の第1のルール前件部7b
および第2のルール前件部7cでは、大,中,小の3段
階あるいはそれ以上の段階(例えば大,中の大,中,中
の小,小等)の要素に、入力信号に対して点数評価が行
なわれる。 また、ファジィ推論部7dでは、ルール前
件部7b,7cからの入力に対して評価マトリックス(推
論表)に対応する部分評価点をつける演算が行なわれ
る。例えば、第1のルール前件部7bから信号K1φ+K
32φ/dt2について[−大]40点、[−中]10点、
[0]40点、[中]10点、[大]0点と出力され、第2
のルール前件部7cから信号K2dφ/dtについて[−
大]0点、[−中]10点、[0]80点、[中]20点、[大]
0点と出力されるときを考えると、ファジィ推論部7d
からの出力信号は5×5のマトリックス[M]として次
式が与えられる。
Incidentally, the first rule antecedent part 7b
In the second rule antecedent part 7c, the elements of three or more stages (for example, large, medium large, medium, medium small, small, etc.) of large, medium, and small A score evaluation is performed. The fuzzy inference unit 7d performs an operation of assigning a partial evaluation point corresponding to an evaluation matrix (inference table) to the input from the rule antecedent units 7b and 7c. For example, the signal K 1 φ + K from the first rule antecedent part 7b
3 d 2 φ / dt 2 [-large] 40 points, [-medium] 10 points,
[0] 40 points, [medium] 10 points, [large] 0 points are output, and the second
From the rule antecedent 7c of the signal K 2 dφ / dt [-
[Large] 0 points, [-Medium] 10 points, [0] 80 points, [Medium] 20 points, [Large]
Considering the point where the output is 0, the fuzzy inference unit 7d
Is given by the following equation as a 5 × 5 matrix [M].

【数1】 G:ゲイン すなわち一般に第1および第2のルール前件部7b,7c
での演算をF1,F2とすれば、次式のように記述するこ
とができる。
(Equation 1) G: Gain, that is, generally the first and second rule antecedent parts 7b, 7c
Assuming that the calculation in F 1 and F 2 , the following equation can be used.

【数2】 [M]=G[F2(K2dφ/dt)][F1(K1φ+K22φ/dt2)] さらに、ルール後件部7eではファジィ推論部7dから出
力されるマトリックス信号[M]を評価マトリックス
(推論表)と対比し、フィン角操作量αの大,中,0,
−中,−大それぞれの点数を加算集計し、点数の大きい
部分を尊重した重心計算によってフィン角操作量αの決
定が行なわれる。例えば上記の加算集計の結果が[−
大]90点、[−中]60点、[0]20点、[中]5点、
[大]0点となったときは、ゲインG'として、次式の
ような演算が行なわれる。
[M] = G [F 2 (K 2 dφ / dt)] [F 1 (K 1 φ + K 2 d 2 φ / dt 2 )] Further, the rule consequent part 7 e outputs from the fuzzy inference part 7 d. The calculated matrix signal [M] is compared with an evaluation matrix (inference table), and the fin angle operation amount α is large, medium, 0,
The fin angle operation amount α is determined by adding and counting the scores of the medium and large points and calculating the center of gravity with respect to the portion having the large score. For example, if the result of the above addition
Large] 90 points, [-medium] 60 points, [0] 20 points, [medium] 5 points,
When the point becomes [large] 0, the following equation is calculated as the gain G '.

【数3】 (Equation 3)

【0018】そして、ファジィ推論部7dに設けられた
推論表は図2中のフィン角操作量ベクトルαについて
の軌跡11aのような特性、すなわち動揺角速度信号dφ
/dtを増加させる方向にフィンが操作される際(図7
斜線の領域)には、制御信号としてのフィン操作量を
極小にするような特性を有するように、本発明では図3
に示すような5×5のマトリックスから構成されてい
る。
The inference table provided in the fuzzy inference unit 7d has characteristics such as the locus 11a for the fin angle operation amount vector α in FIG. 2, that is, the fluctuation angular velocity signal dφ.
When the fin is operated in a direction to increase / dt (FIG. 7)
In the present invention, the hatched area) has a characteristic that minimizes the fin angle operation amount as a control signal.
And a 5 × 5 matrix as shown in FIG.

【0019】本実施例のファジィ制御式フィンスタビラ
イザは、以上のように構成されているので、船体の姿勢
制御を行なう際に動揺角を減ずる目的で動揺角信号φに
対するゲインK1を高く設定しても、動揺角速度信号d
φ/dtを増加させる方向にフィンが操作される際に
は、フィンの操作量αは極小となっているため、従来上
記の際に問題となっていた動揺を逆にあおる等の不具合
はなくなり、姿勢制御性能を向上させることができる。
また、本実施例は従来の制御にファジィ制御が組合わさ
れているので、不規則波中でも安定したフィン角操作量
αが得られるようになり、図2に示すようなフィン角操
作量ベクトルαの軌跡11が非線形な曲がり部11aを設定
されているにもかかわらずハンチング等の不安定現象が
発生しないという利点が得られる。
The fuzzy control fins stabilizer of the present embodiment, which is configured as described above, set high and the gain K 1 for the purpose of reducing the sway angle when performing attitude control of the hull for the perturbation angle signal φ Even if the oscillation angular velocity signal d
When the fin is operated in the direction of increasing φ / dt, the operation amount α of the fin is extremely small, so that there is no problem such as reversely oscillating which has conventionally been a problem in the above case. In addition, the posture control performance can be improved.
Further, in this embodiment, since the fuzzy control is combined with the conventional control, a stable fin angle operation amount α can be obtained even in irregular waves, and the fin angle operation amount vector α as shown in FIG. There is an advantage that an unstable phenomenon such as hunting does not occur even though the trajectory 11 has a non-linear curved portion 11a.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のファジ
ィ制御式フィンスタビライザによれば、船体の動揺角速
度の増加する方向にフィンの操作が行なわれる際には、
同フィンの制御量が極小となるような制御特性を有した
制御系が設けられているので、船体が動揺中に傾斜状態
から中立付近に復帰する途中からフィンの制御量として
のフィン角操作量が極小となり、従来の動揺角速度を増
加させる方向に上記フィンを操作するためその勢いで反
対側に大きく揺れてしまうという問題が解決され、確実
な船体姿勢制御が行なわれるようになる。また、ファジ
ィ制御が一般に外乱に強くかつ安定性が高いという特長
を有しているため、フィン角操作量ベクトルの軌跡に非
線形部分があるために生ずる不安定現象や、不規則に対
して発生するフィン角操作量の演算の不安定さを防止で
きるという利点が得られる。
As described above in detail, according to the fuzzy control type fin stabilizer of the present invention, when the fin is operated in the direction in which the oscillating angular velocity of the hull increases,
Since the control system has a control characteristic that minimizes the control amount of the fin, the fin angle operation amount as the fin control amount during the return of the hull from the tilted state to near neutral while the hull is oscillating is provided. Is minimized, and the problem that the conventional fin is operated in the direction of increasing the swing angular velocity, and the fin is greatly swung to the opposite side by the momentum, is solved, and the hull attitude control can be reliably performed. In addition, since the fuzzy control generally has a feature of being strong against disturbance and having high stability, it is generated due to an unstable phenomenon caused by a non-linear portion in a trajectory of a fin angle operation amount vector and irregularities. An advantage is obtained in that the instability of the calculation of the fin angle operation amount can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例としてのファジィ制御式フィ
ンスタビライザの制御ブロック図である。
FIG. 1 is a control block diagram of a fuzzy control type fin stabilizer as one embodiment of the present invention.

【図2】図1のファジィ制御式フィンスタビライザにお
けるフィン角操作量ベクトルの特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram of a fin angle operation amount vector in the fuzzy control type fin stabilizer of FIG. 1;

【図3】図1のファジィ制御式フィンスタビライザに係
るファジィ推論表である。
FIG. 3 is a fuzzy inference table relating to the fuzzy control type fin stabilizer of FIG. 1;

【図4】従来のフィンスタビライザの制御ブロック図で
ある。
FIG. 4 is a control block diagram of a conventional fin stabilizer.

【図5】(a)はフィンスタビライザを有する船体の正面
図であり、(b)はその側面図である。
5A is a front view of a hull having a fin stabilizer, and FIG. 5B is a side view thereof.

【図6】従来のフィンスタビライザのフィン角操作量ベ
クトルの特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram of a fin angle operation amount vector of the conventional fin stabilizer.

【図7】図6の要部を斜線で示した特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram in which main parts in FIG. 6 are indicated by oblique lines.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 動揺角検出器 2 動揺角速度検出器 3 微分回路 4,5,6 増幅器 7 ファジィ演算部 7a 加算回路 7b 第1のルール前件部 7c 第2のルール前件部 7d ファジィ推論部 7e ルール後件部 11a 軌跡 φ 動揺角信号 dφ/dt 動揺角速度信号 d2φ/dt2 動揺角加速度信号 α フィン角操作量DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Jaw angle detector 2 Jaw angular velocity detector 3 Differentiator 4, 5, 6 Amplifier 7 Fuzzy operation part 7a Addition circuit 7b First rule antecedent part 7c Second rule antecedent part 7d Fuzzy inference part 7e Rule consequent Part 11a locus φ swing angle signal dφ / dt swing angular velocity signal d 2 φ / dt 2 swing angular acceleration signal α fin angle manipulated variable

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 船体の動揺を軽減すべく同船体に装備さ
れたフィンと、同フィンのフィン角を調整しうるフィン
駆動装置とからなるフィンスタビライザにおいて、船体
の動揺角を検出しうる動揺角検出器と、船体の動揺角速
度を検出しうる動揺角速度検出器と、船体の動揺角加速
度を検出しうる動揺角加速度検出器と、これらの検出器
からの検出信号に基づき上記フィン駆動装置へ制御信号
を送る制御系とをそなえ、同制御系が、上記動揺角検出
器からの検出信号および上記動揺角加速度検出器からの
検出信号に基づき両信号に関して加算を行なう加算回路
と、同加算回路からの出力信号についてファジィ積集合
への変換を行なう第1のルール前件部と、上記動揺角速
度検出器からの検出信号に関してファジィ積集合への変
換を行なう第2のルール前件部と、上記の第1および第
2のルール前件部からの出力信号に基づき上記フィン駆
動装置への制御信号のためのファジィ積集合を推論表に
よって評価するファジィ推論部と、同ファジィ推論部か
らの出力信号を非ファジィ化して上記制御信号を演算す
るルール後件部とで構成されて、上記ファジィ推論部
が、船体の動揺角速度の増加する方向に上記フィンの操
作の行なわれる際に、同フィンの制御量を極小にしうる
制御特性をそなえるべく、同ファジィ推論部に設けられ
た推論表が、次に示す5×5のマトリックスから構成さ
れていることを特徴とする、ファジィ制御式フィンスタ
ビライザ。 ただし、φ:動揺角検出器の出力信号(動揺角度信号) 1 ,K 2 ,K 3 :ゲイン
1. A fin stabilizer comprising a fin mounted on a hull for reducing the sway of the hull and a fin drive device capable of adjusting the fin angle of the fin, wherein the sway angle of the hull can be detected. A detector, a rocking angular velocity detector that can detect the rocking angular velocity of the hull, a rocking angular acceleration detector that can detect the rocking angular acceleration of the hull, and controlling the fin drive device based on a detection signal from these detectors A control system for sending a signal, the control system comprising: an addition circuit that performs addition on both signals based on a detection signal from the sway angle detector and a detection signal from the sway angle acceleration detector; and A first rule antecedent part for converting the output signal of the above into a fuzzy intersection, and a second rule for converting the detection signal from the above-mentioned fluctuation angular velocity detector into a fuzzy intersection. A fuzzy inference unit that evaluates a fuzzy intersection for a control signal to the fin drive device based on an output signal from the first and second rule antecedents with an inference table, A rule consequent section for defuzzifying the output signal from the fuzzy inference section to calculate the control signal, wherein the fuzzy inference section performs the operation of the fin in a direction in which the oscillating angular velocity of the hull increases. Is provided in the fuzzy inference unit to provide control characteristics that can minimize the control amount of the fin.
The inference table is composed of the following 5 × 5 matrix.
A fuzzy control type fin stabilizer characterized in that: Where φ: output signal of the oscillation angle detector (oscillation angle signal) K 1 , K 2 , K 3 : gain
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