JP4854666B2 - 動的な位置決め及び電力管理システムを組み合わせて試験する方法およびシステム - Google Patents
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Description
センサ及び位置・船首方位基準センサ(8)からDP制御システム(5)への信号(7)は一般に、アナログ信号と、NMEA0183などの規格に適合するRS485シリアルラインのような信号回線(80)上で送信されるASC2電文、又は供給業者によって定義されたネットワークメッセージの形式との組合せである。
DP制御システム(5)からスラスタ用の電気スラスタモータ(32)などのスラスタ装置への信号、及び電気推進モータ(35)から推進プロペラ(34)への信号は、アナログ回線上を送信されるアナログ信号又はCAN又はUDPなどの通信プロトコルの供給業者の定義によるメッセージ形式を用いるフィールドバス(Fieldbus)又は通信ネットワーク上を送られるメッセージのいずれかである。
電力管理システム「PMS」(5)及び船舶オートメーションシステム(電力システムを含む)からDP又は制御システム(5)への信号は、アナログ/ディジタル回線、又はCAN又はUDPなどの通信プロトコルの供給業者の定義によるメッセージ形式を用いるフィールドバス又は通信ネットワーク上を送られるメッセージのいずれかである。
本発明は、プロペラ(34)及びスラスタ(31)用の全面的又は部分的な電気付勢モータ(35、32)を備える船舶(0)に関する。船舶(0)は、一般にディーゼルエンジン及び/又はガスタービン(1e)で駆動される発電機(1g)を含む電力システム(1)を備えている。この発電機(1g)は、電力を消費する船のユニットに供給される電力を発生する。この電力は、通常の動作では指定された電圧の要求された電流を提供する電力バス(1b)を介して、発電機(1g)から船のプロペラモータ(35)及びスラスタモータ(32)などの電気ユニットに供給される。電力システムが破壊されないこと及び船の重要な構成要素が給電されなくなる状態を避けることは、船の安全動作に対する重要な要求事項である。特に、スラスタが電力を失うことは避ける必要がある。さらに、「ブラックアウト」又は「ブラックベッセル(black vessel)」と呼ばれる状態、すなわち船の給電が完全に故障することによって特徴付けられる状態は避ける必要がある。
PMSシステム(2)は、現在稼働していない利用可能な発電機がある場合は、もう1つの発電機(1g、1e)を始動できる。
PMSシステム(2)は、電力を消費する電気ユニット(32、35など)に、例えばある比率又は指定された量の電力を減少させる必要があることを知らせることができる。これは「負荷制限」と呼ばれる。この負荷制限は一時的であり、より多くの発電機を始動させるために必要な時間に関連付けることができる。ブラックアウトとは無関係に、負荷制限の形式の防止機能は、DPシステムにも組み込まれることが多い。
PMSシステム(2)は、電力を消費するユニットに対して電力の供給を停止することを決定できる。これは、「負荷トリッピング(load tripping)」と呼ばれる。負荷トリッピングは、幾つかの問題が発生する可能性がある望ましくない操作である。それでも、電力システムの中で別の装置が故障している状態では、負荷トリッピングは最終的に必要である。
図2は、本発明の第1の実施形態を例示する。この図では、船用シュミレータ(100)が、電気スラスタモータ(32、35)におけるセンサ(88)からのスラスタ駆動信号を受け取るように接続される。本発明の第1の実施形態の中に含まれる船用シュミレータ(100)は、シミュレートされた力をシミュレートされた船(0’)に与えるシミュレート作動装置(3’)を有する。このシミュレートされた船(0’)は、シミュレート位置センサ(81’)からシミュレート位置(71’)、シミュレート速度センサ(82’)からシミュレート速度(72’)、シミュレート・ジャイロコンパス(83’)からシミュレート船首方位(73’)などのようなシミュレートセンサ(8’)からシミュレート測定値(7’)を与える。シミュレートされた船(0’)は、この明細書の別の節の中で説明されたように、シミュレートされた風、シミュレートされた潮流、シミュレートされた波などのようなシミュレート外乱(9’)によっても影響される。シミュレートされた船(0’)は、センサの機能不全、舵の機能不全、スラスタの機能不全、バラストポンプ(ballast pump)の機能不全、電磁的な外乱による信号エラーなどのシミュレート故障モード(95’)も受ける。センサ(8)からの真の測定値(7)は、制御システム(5)から遮られる。シミュレート測定値(7’)が、真のスラスタ(32、35)に依然として接続されている制御システム(5)に送られ、作動装置に真の制御システムを送る。さらに、命令入力装置(50)が制御システムから切り離されて、シミュレート命令入力装置(50’)が一連のシミュレート入力命令を制御システム(5)に送る。このため、命令システムは、スラスタ駆動モータに対して一連のシミュレート外乱と組み合わされた一連のシミュレート入力命令に実際に応答するように命令する。一方、船の動力学は、スラスタ駆動モータの応答を除いて別の方法でシミュレートされる。この方法では、シミュレートされた実際的ではあるが滅多に起こらない状態のもとで、電力システムが要求された電力を提供できるか否かについての優れた試験を得ることができる。このシミュレートされた状態には、周知の潮流、風、及び波、又は信号エラー若しくは構成要素の故障などの任意の他の関心のある試験条件を含むことができる。
図3は、本発明の第2の実施形態を例示する。この第2の実施形態は、図2に例示した本発明の第1の実施形態の変形例であり、相違点は、スラスタモータ駆動センサ信号(78)が制御システム(5)にフィードバックされること、及び電力管理システム(2)からの電力管理フィードバック信号(22)がPMSフィードバック回線(21)を通って制御システム(5)に送られることである。発電機(1g)及びこの発電機を駆動するエンジン(1e)は1つの箱の中に結合されて、図面を簡単にしている。
図4は、本発明の第3の実施形態を例示する。この第3の実施形態は、図2及び図3に示された第1および第2の実施形態に類似しているが、シュミレータの中により多くの構成要素を含むため、より高範囲にわたるシミュレーションがシュミレータ(100)の中で行われる。すなわち、実のスラスタ電気駆動モータ(32、35)に対応するシミュレートされた電気駆動モータ(32’、35’)が、シュミレータの中に含まれる。シミュレートモータ(32’、35’)は、実のスラスタ駆動モータ(32、35)に送られる信号と同じ制御信号(6)を制御システム(5)から受け取る。シミュレートモータ(32’、35’)のステータスがシミュレートスラスタ駆動センサ(88’)によって測定され、フィードバック回線(80’)を通って制御システム(5)にフィードバックされる。シミュレート駆動モータ(32’、35’)はシュミレータ(100)の中でシミュレートされて、シミュレートスラスタ(31’)及びシミュレートプロペラ(34’)を備えるシミュレート作動装置(3’)に物理的に接続されるが、シュミレータ(100)はシミュレート電力管理システム(2’)が付いたシミュレート発電機(1’)をさらに備えている。本発明の前述した実施形態のように、シュミレータはシミュレート測定値(7’)を船のシュミレータ(100)から実の制御システム(5)に送信する。この実の制御システム(5)は、あたかも船舶(0)が通常の運転をしているがシミュレート外乱(9’)及びシミュレート故障(95’)によって影響されるように、制御信号(6)を実のスラスタ駆動モータ(32、35)及び好ましくは全ての他の作動装置に送り続ける。
図5は、本発明の第4の実施形態を例示するが、図4に示された第3の実施形態とは僅かに異なっている。相違点は、実のPMS(2)が実のPMSフィードバック信号(22)を制御システム(5)に提供するように配列され、シミュレートPMS(2’)が制御システム(5)には接続されず、シュミレータ(100)の内部で電力生産を制御するシミュレートを続けることである。シュミレータは引き続きセンサ信号(7’)を制御システム(5)に送り、実の船(0)は制御システム(5)を通して命令された作動装置(3)の実際の動作になおも反応する。
電気モータ(32)駆動のスラスタ(31)によって動力が供給される船(0)を検討する。DPシステム(5)はこの時、制御信号(6)をスラスタに出力する。図1、図2、図3、図4及び図5を参照されたい。制御信号(6)は、各スラスタ(31)に対する望ましい軸速度、望ましいプロペラピッチ、又は望ましい軸動力の形式とすることができる。スラスタがほとんど即座に望ましい軸速度、プロペラピッチ、又は軸動力を提供することが理想的である。スラスタが電気的に駆動されるという事実のために、スラスタ(31)に対する軸速度又は軸動力の変化は、電気的スラスタモータ(32)によって消費される電力の変化を伴う。この電力における変化が消費電力の大きな増加をもたらす場合、電力管理システム(2)の管理のもとにある電力システム(1)は、1つ以上の負荷制限、負荷トリッピング、タイブレーカの閉鎖及び/又は開放、及びエンジン(1e2,1e3,...)及び非活動状態であった発電機(1g2,1g3,...)を駆動するために必要なポンプやコンデンサなどの他の補助機械装置の始動を含む一連の動作を行う必要がある。そのような一連の動作の後で、電力システム(1)は、必要な電力をスラスタに供給できることになる。(要求されたスラスタの電力の増加は小さいが、電力消費量が別の発電機が始動することを要求されるような限度に近い状態を想像できる。)スラスタ(31)に対する電力の要求された変化が大きくまた急激である場合は、電力システム(1)及び電力管理システム(2)が要求された電力を供給することが不可能になる前にはかなりの遅延が存在する。このことは、DPシステムの動作の性能に対して重大な影響を有している。オペレータは通常、船の運転を操作し計画するために警告や警報を受け取ることになる。
電気モータ(32)駆動のスラスタ(31)を用いて動力が供給される船(0)を検討する。スラスタ(31)は、プロペラが軸上に、多くはトンネル又はダクトの中に取り付けられる船舶用の特殊なプロペラユニットである。スラスタの方向は、これはスラスタが備えるスラストの方向であるが、幾つかのスラスタに対しては主に垂直軸の周りに回転される。そのようなスラスタは、アジマススラスタと呼ばれる。
1つの別の推進構成では、アジマススラスタ(32)が使用される。ここで、スラスタ駆動システムは、スラスタ方向をアジマス角によって垂直軸の周りに回転させるアジマスモータ(36)と、関連する電子機器及び制御システムとを備えている。さらに推進力の方向は、トンネル方向のアジマス角に依存する。この場合、アジマススラスタに対する入力信号(62)は、望ましい軸速度及び望ましいアジマス角を含む。スラスタ駆動装置は次に、第1の修正時間の後に軸速度を望ましい軸速度になるように制御し、またスラスタのアジマスモータを制御して、第2の修正時間の後で垂直軸の周りのプロペラ角の方向が望ましいアジマス角の方向に向けられるようにする。
船(0)の動きは、サージ、スウェイ及びヨーにおける船の速度の点に関して、質量中心の位置によって、またロール、ピッチ及びヨーにおける角度によって説明される。図6を参照されたい。船は、船の動きに影響する力及びモーメントを受ける。これらの力及びモーメントは、風、潮流及び波からの、プロペラ(34)、スラスタ(31)及び舵からの、ロール及びピッチの角度並びにヒーブの位置によるスプリング力の作用に対応する静水力学的な力からの、船(0)の速度及び加速度に関連した流体力学的な力からの励起に起因している。船(0)に作用する力及びモーメントは船の動きに依存するが、これに対して船の動きは船に作用する力及びモーメントの結果と見なすことができる。船舶に関する船体、質量及び質量分布の幾何学的配置は周知である。さらに、船の流体力学的なパラメータの評価は周知である。船の動きが与えられる場合、船に作用する力及びモーメントは、例えばアルゴリズムを使用することによってシュミレータの中で計算することができる。ここで船の加速度及び角加速度は、ニュートン及びオイラーの法則から見出された船に関する運動方程式から計算される。そのような運動方程式は、教科書の中で説明されている。運動方程式の中に、次のパラメータが現れる。すなわち、船の質量、質量中心の位置、浮力の中心位置、船の慣性モーメント、長さ、梁及びドラフトを含む船体の幾何学的配置、流体力学的に加えられた質量、流体力学上の潜在的な減衰、粘性減衰、ヒーブ、ピッチ及びロールの動きによる船体の復元力及びモーメントに関連するパラメータ、船体に対して結果として生ずる力及びモーメントに対する波成分の振幅、周波数及び方向に関するパラメータ、である。さらに、運動方程式には、プロペラの速度及びピッチの関数としてプロペラからの作動装置の力、舵の角度及び船の速度の関数として舵からの力、及びスラスタの速度及び方向の関数としてスラスタからの力に関する数学モデルが含まれる。
動的位置決め、いわゆるDPでは、船(0)は3つの自由度(DOF)で制御される。x及びy並びに進路における望ましい位置は、入力命令装置又はコントロールパネル(50)上のキーボード、ローラボール(roller ball)、マウス又はジョイスティックを使用するオペレータからの入力として与えられる。制御システム(5)を使用して、船が望ましい位置及び進路を得るために、サージ及びスウェイ方向の必要な作動装置の力、及びヨー軸周りの作動装置のモーメントを計算する。制御システム(5)は、命令された作動装置の力及びモーメントに対応するプロペラ力、舵力及びスラスタ力の計算を含む作動装置割当て(actuator allocation)も含む。制御システム(5)は、船(0)に搭載されたコンピュータ上でアルゴリズムを走らせることによって実行される。この制御システムのアルゴリズムは、望ましい位置及び進路を測定された位置及び進路と比較し、これを基礎にしてアルゴリズムは教科書で見出される制御理論を用いて、必要な作動装置の力及びモーメントを計算する。さらに、アルゴリズムは、プロペラ力、舵力及びスラスタ力が計算される割当てモジュールを備えている。位置及び船首方位は、DGPSセンサ、ジャイロコンパス、トランスポンダが海底に配置される水中音響センサシステム(hydro-acoustic sensor system)、レーザ又はレーダーをベースにした位置基準センサ、及び海底に固定されたトートワイヤ(taut-wire)の傾斜が測定されるトートワイヤによって測定される。
そのようなシステムはDPシステムに類似しており、位置フィードバックがない場合を除いて、DPシステムの中に組み込まれることが多い。オペレータは、ジョイスティックを用いて全体的なスラストの方向及び大きさを命令することによって、船を手入力で位置決めする。そのようなシステムは、DP制御システムとまさに同じようにスラスタ、電力システム及び電力管理システムに依存する。ジョイスティックシステムの中には、風又は潮力に対する自動船首方位制御機能及び補償機能を備えるものもある。
従来技術は図1にブロック図で示されている。この図面では、制御システムは、対応する入力命令装置から入力命令を、またいわゆる位置基準センサから測定値を受け取る。制御システムは動的位置決めシステムとすることができ、制御信号を作動装置用の電気モータに送る。外力と組み合わされた作動装置の力は、前記センサによって感知された動的な船の動きを結果として生じて、制御システムがさらに反応するようにさせる。作動装置は、船上に電力エンジンを有する発電機からの電気エネルギーが与えられている。発電機及びエンジンは、電力管理システムによって制御される。
PMS及び電力システムに関する最大の問題点は、電力システムの中で大きく急速に変化する電力の変動が起こることである。特に、大きくまた突然の電力増加は潜在的な問題点であり、電力トリッピング又はブラックアウトをもたらす可能性がある。そのような突然で大きな電力需要の増加は、電気スラスタの電力が大きくまた突然増加することによってもたらされる可能性がある。このことは、DP運転のもとで大きな波又は突風が生じることにより、又は位置又は船首方位が一時的に損なわれる何らかの構成要素の故障の結果として発生することがある。DPシステムのもとで動作している船のスラスタの電力消費量は、DPシステムのきめ細かい特性及び性能に依存する。このことは、電気スラスタ及びDP機能を有する船に対するPMSシステムの性能は、DPシステムに大きく依存していることを意味する。
PMSシステムは複雑なシステムであり、PMSシステムが成功している動作は、電気的に駆動されるスラスタ及びプロペラを有する船の動作にとって重要である。このことは明らかに、PMSシステムの機能を高範囲に試験する要求を取り入れる。現在利用可能な試験システムを用いて、PMSシステムはFAT試験(工場承認試験(Factory Acceptance Test))ではPMSシステムの製造業者の施設で試験され、それが据え付けられた後の海上試験では、船上で試験される。しかしながら、PMSシステムの性能は、それが制御する特定の電力システムの特性に密接に依存している。特に、DPシステムによって制御されたときのプロペラ及びスラスタの電力に関する要求事項は、電力全体の中の重要な部分である。このために、要求された電力をDPシステムに供給しているときに、PMSシステムが適切に機能していることを調べるために、PMSシステムをDPシステムと組み合わせて試験する必要がある。さらに、そのような試験は、高範囲の動作条件、すなわち様々な海の状態、様々な潮流、種々のセンサ及び作動装置の故障、及び種々のオペレータの間違いに対応する必要がある。
図1は、DPシステムの動作状態のブロック図を示す。DP制御システムへの入力には、位置基準センサ及び他のセンサからのセンサ信号、船舶自動化・PMSシステムからのフィードバック信号、及び入力命令装置からの入力命令がある。DPシステムからの出力は、プロペラ及び/又はスラスタを含む作動装置への制御信号である。
本発明の第1の実施形態
本発明の第1の実施形態は、次の相互接続されたモジュール、すなわちDPシステム、スラスタ駆動システム、電力システム、及び電力管理システムを備えるシステムを試験するための新しいH1L試験配列に関連して図2に例示されている。
DP制御システム(5)の出力信号は、スラスタ駆動モータ(32)システムへの制御信号(6、62)である。このスラスタ駆動モータ(32)システムは、電力管理システム(2)によって制御される電力システム(1、1g、1e)から供給される電気エネルギーを消費する。スラスタ駆動モータ(32)システムは、命令された望ましい軸速度、ピッチ角度及びアジマス角を有するプロペラの形式の推進ユニット(31)を駆動する。また、これに応答して、推進ユニット(31)は、風や波などの外力を考慮に入れて船を駆動する推進力を設定する。船の動きにとっては、サージ、スウェイ及びヨーが船を動的に位置決めすることに関して一層重要である。船の動きは位置基準センサ(8)によって測定され、この位置基準センサからのセンサ信号(7)はDP制御システム(5)に入力され、これが今度は、船に対してサージ、スウェイ及びヨーの望ましい指定された動きを実現させる適切なスラスタ駆動信号(6、62)を計算する。
スラスタ駆動モータ(32)システムによって設定される軸速度、ピッチ角度及びアジマス角は、スラスタ駆動信号(78)を発生する市販のスラスタセンサ(88)を用いて測定される。
スラスタ駆動システム(32)のスラスタ駆動センサ信号(78)は、シュミレータ(100)への入力信号として使用される。シュミレータ(100)は、シミュレート変数(7’)をリアルタイムで計算するアルゴリズムを有する。このシミュレート変数(7’)は、軸速度、ピッチ角度及びアジマス角、すなわちシュミレータ(100)に入力されたスラスタ駆動信号(78)に応答してシミュレートされた船(0’)の動きを記述する。
シュミレータ(100)は、起こり得るシミュレート故障モード(95’)を含むシミュレート外乱(9’)のもとで、船(0’)のシミュレートされた動作に対応するシミュレート位置基準センサ信号(7’)をリアルタイムで計算する位置基準センサ用のシュミレータモジュール(8’)を備えている。
本発明の第2の実施形態では、システムは動作状態では第1の実施形態とほぼ同じであるが、システムが軸速度、電力消費量、ピッチ角度及びアジマス角を測定するスラスタモータ用センサ(88)を含むという特徴に加えて、スラスタセンサからのセンサ信号(78)及び電力管理システム(2)からの実のPMSフィードバック信号(22)はDP制御システム(5)への入力信号である。本発明は、本発明の基本的な実施形態と同じステップを有する。
図4に例示された本発明の第3の実施形態では、システムはその動作状態ではかなり第2の実施形態に似ているが、幾つかの僅かであるが重要な相違点がある。本発明の第3の実施形態は、次のステップを含んでいる。
DP制御システム(5)からの出力信号(6、62)は、第1及び第2の実施形態と同様に、スラスタ駆動システム(32、31)への制御信号(62)を含む。
DP制御システム(5)の出力信号(6)はスラスタ駆動システムへの制御信号(62)を含み、さらにシュミレータ(100)内のシミュレート駆動モータ(32’)への実の入力制御信号(62)として使用される。図4を参照されたい。
シュミレータ(100)は、スラスタ(31’)用のシミュレート電気駆動モータ(32’)の動力学を記述するシミュレート変数をリアルタイムで計算するアルゴリズムを有するシュミレータモジュール(32’)を有する。さらに、シュミレータモジュールは、シミュレートスラスタ(31’)のシミュレートされた軸速度、電力消費量、ピッチ角度及びアジマス角を含むシミュレート電力システム(1’)及びシミュレート電流管理システム(2’)を備えている。
シュミレータ(100)の中の船の動力学アルゴリズム用モジュールは、シミュレート外乱(9’)及び場合によってはシミュレート故障モード(95’)のもとでシミュレートされた軸速度、ピッチ角度及びアジマス角に応答して、シミュレートされた船(0’)の動きを記述するシミュレート変数をリアルタイムで計算する。
シュミレータは、スラスタ駆動システムの動力学を記述する変数に対応するシミュレートセンサ信号を計算するシュミレータモジュール(8’)を備えている。
シュミレータ(100)は、シミュレートされた船(0’)のシミュレートされた動きに対応するシミュレート位置基準センサ信号(7’)をリアルタイムで計算する位置基準センサ用のシュミレータモジュール(8’)を備えている。
位置基準センサ(8)からのセンサ信号(7)はDP制御システム(5)から切り離されて、その代わりシミュレート位置基準信号(7’)がDP制御システム(5)に入力される。
図5に例示された本発明の第4の実施形態では、システムはその動作状態では、第3の実施形態に良く似ている。本発明の第4の実施形態は、本発明の第3のステップに加えて下記の別のステップを含む。
実の電力管理システム(2)からの信号(22)が、PMSフィードバック回線(21)を経由してDP制御システム(5)に接続される。シミュレート電力管理システム(2’)からのシミュレート信号は、DP制御システム(5)には入力されない。
本発明の第1の実施形態
図2に例示した本発明の第1の実施形態は、DP制御システム(5)、スラスタ駆動モータ(32)システム、電力システム(1)、及び電力管理システム(2)を備えるシステムのループ内ハードウェア(「H1L」)試験である。スラスタ駆動システム(32)が実際のスラスタ(31)ユニットを駆動し、これが今度は船(0)を駆動するため、スラスタ駆動システム(32)上の負荷は実際的である。DP制御システムがH1L試験において試験される従来技術と比較すると、本発明の利点は、スラスタ駆動システム(32)、電力システム(1)、及び電力管理システム(2)もDP制御システム(5)と組み合わせてループ内ハードウェア構成で試験されることである。このことは、DP制御システム(5)と電力管理システム(2)との間の接続が、負荷トリッピング及びブラックアウトを含む潜在的に危険な又は犠牲の大きい状態をもたらすことがある予期せぬ問題の原因になる可能性があるため重要である。
図3で例示された本発明の第2の実施形態は、基本的な実施形態と同じ利点を有するが、さらにスラスタ駆動装置(32)からのフィードバック信号(72)及び電力管理システム(2)からDP制御システム(5)へのフィードバック信号(22)が試験に含まれる。これらのフィードバック相互接続を含めることはDPシステムでは一般的であり、DPシステム及び電力管理システムの組み合わされた動力学の複雑性を増加させる。そしてH1L構成で組み合わされたシステムの試験の数は大きな値になる。
図4に例示された第3の実施形態は、DP制御システム(5)、スラスタ駆動モータシステム(32)、電力システム(1)、及び電力管理システム(2)を備えるシステムのループ内ハードウェア試験である。この実施形態では、シュミレータ(100)は、スラスタ駆動システム(32’)、電力システム(1’)及び電力管理システム(2)のモデルを含む。この解決策の利点はスラスタ駆動センサ(88)にアクセスする必要がないことであり、このことは、この解決策がより簡単な接続をもたらすことができるため、試験システムをスラスタ駆動センサに接続する必要がある第1及び第2の実施形態の場合よりも、試験前の準備に時間がかからないことを意味する。
この第4の実施形態は、第3の実施形態と多少とも同じ利点を有する。シミュレート電力管理システム(2’)からのフィードバックがなく、実の電力管理システムからのフィードバックを受け取る場合、シミュレーションにおける不正確又はエラーによる障害は避けられる。さらに、まれではあるが直面する可能性があるシミュレートされた状態におけるPMS(2)と制御システム(5)との間の結合による誤動作を、明らかにすることができる。試験されるシステムの詳細な特性、特に電力管理システムからDPシステムへのフィードバックの配置は、4つの実施形態のうち3つを使用すべきかどうかを決定することになる。
Claims (22)
- 制御システムは、望ましい位置、船首方位及び速度などの入力命令(51)を入力命令装置(50)から受け取り、かつ制御信号(6、62)をスラスタ(31)用の電気スラスタ駆動モータ(32)及び固定軸プロペラ(34)用の電気プロペラモータ(35)などの作動装置(3)に送り、船舶(0)は、センサ信号(7、71、72、..)を前記制御システム(5)に送り返す位置基準センサ(81、82、..)などのセンサ(8)を備え、前記作動装置(3)は、電力管理システム(2)によって制御される船上の電力システム(1)により与えられる電気エネルギーを受け取るものである、船舶(0)の制御システム(5)を試験する方法であって、当該方法が、
シュミレータ(100)が、前記船舶(0)から1つ以上の制御信号(6)、センサ信号(7)を受け取るステップと、
シミュレート作動装置モジュール(3’)が、シミュレートされた力をシミュレート船モジュール(0’)に与えるステップと、
シミュレート船モジュール(0’)が、当該シミュレート船モジュール(0’)の動作を計算するアルゴリズムを備えるステップと、
シミュレートセンサモジュール(8’)が、前記シミュレート船モジュール(0’)の計算された状態を記述するシミュレートセンサ信号(7’)を提供するステップと、
前記シミュレートセンサモジュール(8’)が、シミュレートされた風、潮流及び波などのシミュレート外乱(9’)のもとで作られた1つ以上の前記シミュレートセンサ信号(7’)を前記制御システム(5)に戻し、それと同時に前記制御システムが制御信号(6、62)を前記作動装置(3)に送るステップと
を含む方法であって、前記電力管理システム(2)が前記シミュレートセンサ信号(7’)及び前記シミュレート外乱(9’)のもとで、前記制御システム(5)によって命令されたとき、前記実の電力システム(1)が前記実の電力管理システム(2)によって制御された十分な電力を提供できるかどうかを試験する、方法。 - 前記シミュレート外乱(9’)、シミュレートセンサ信号(7’)、シミュレートセンサモジュール(8’)及びシミュレート作動装置モジュール(3’)が、前記シミュレート船モジュール(0’)のシミュレートされた故障モード(95’)を含む請求項1に記載の方法。
- 前記船(0)から前記シュミレータ(100)に送られた前記制御信号(6)が、軸速度、プロペラのピッチ、電力消費量又はスラスタのアジマス角を測定する、スラスタ駆動モータ(32)システム内のセンサ(88)からの信号(78)を含む請求項1に記載の方法。
- 前記制御システム(5)が動的位置決めすなわち「DP」システムである請求項1に記載の方法。
- 前記シミュレート外乱(9’)が天候状態を含む請求項1に記載の方法。
- 前記シミュレート外乱(95’)がセンサ、作動装置及び信号送信などの機械的、電気的及び電子的な装置における1つ又は複数の故障を含む請求項1に記載の方法。
- 前記試験が、前記実の電力システム(1)が機械的、電気的及び電子的な構成要素における前記シミュレートされた1つ及び複数の故障に対してフォールトトレランスを与えるかどうかを試験することを含む請求項6に記載の方法。
- 前記船(0)が動的位置決めを維持するように配列されたドリリングプラットフォームである請求項1に記載の方法。
- 前記センサ信号(7)送る前記センサ(8)が、位置信号(71)を提供する位置センサ(81)、速度信号(72)を提供する速度センサ(82)、及び船首方位信号(73)を提供するジャイロコンパスなどのコンパス(83)を含む請求項1に記載の方法。
- 前記シミュレートセンサ信号(7’)が、シミュレート位置信号(71’)、シミュレート速度信号(72’)及びシミュレート船首方位信号(73’)を含み、前記船シュミレータ(0’)が1つ以上のシミュレートされた風、シミュレートされた潮流、シミュレートされた波などの外部又は内部のシミュレート外乱(9’)に応答する請求項1に記載の方法。
- 前記制御信号(6)を前記シュミレータ(100)に向かうシュミレータ制御信号回線(60’)に分岐するための前記制御信号回線(60)上の制御信号用コネクタ(61)を使用するステップと、シミュレート作動装置用電気モータ(32’、35’)が、シミュレート電力管理システム(2’)を用いてシミュレート発電機(1’)と相互接続するステップとを含み、作動装置シュミレータ(3’)がスラスタシュミレータ(31’、34’)を含む請求項1に記載の方法。
- 電力管理システム用フィードバック回線(21)は、前記電力管理システム(2)から前記制御システム(5)に電力管理システムのフィードバック信号(22)を送信する請求項1に記載の方法。
- 前記シュミレータ(100)が、フィードバック回線(21’)を用いてシミュレートフィードバック信号(22’)を前記制御システム(5)に送るシミュレート電力管理システム(2’)を有するシミュレート電力システム(3’)を備える請求項1に記載の方法。
- 前記シュミレータ(100)が、シミュレート電力管理システム(2’)を有するシミュレート電力システム(3’)と、前記実の電力管理システム(2)から前記制御システム(5)に電力管理システムのフィードバック信号(22)を送信するための電力管理システム用フィードバック回線(21)とを含む請求項1に記載の方法。
- 前記発電機(1g)が発電機用モータ(1e)によって駆動される請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上のプロペラ(33)が電気プロペラ用モータ(34)によって駆動される請求項1に記載の方法。
- 前記センサ信号回線(80)を切り離す信号回線用コネクタ(88)と、前記シミュレートセンサ信号(7’)を前記制御システム(5)に送るためのシミュレート信号回線(80’)を接続するシミュレート信号用コレクタ(89)とを有する前記制御システム(5)が、制御信号(6)を前記大部分の電力を消費する作動装置用モータ(32、35)に提供するために引き続き接続されている請求項1に記載の方法。
- 制御システム(5)は、望ましい位置、船首方位及び速度などの入力命令(51)を入力命令装置(50)から受け取るように構成され、かつ制御信号(6、62)をスラスタ(31)用の電気スラスタ駆動モータ(32)及び固定軸プロペラ(34)用の電気プロペラモータ(35)などの作動装置(3)に送り、船舶(0)は、センサ信号(7、71、72、..)を前記制御システム(5)に送り返すように構成された位置基準センサ(81、82、..)などのセンサ(8)を備え、前記作動装置(3)は、電力管理システム(2)によって制御される船上の電力システム(1)により与えられる電気エネルギーを受け取るように構成された、船舶(0)の制御システム(5)を試験するシステムであって、当該システムが、
前記船舶(0)から1つ以上の制御信号(6)、センサ信号(7)を受け取るように構成されたシュミレータ(100)であって、ここで、当該シュミレータが、シミュレート船モジュール(0’)の動作を計算するためのアルゴリズムを含むシミュレート力をシミュレート船モジュール(0’)に提供するように構成されたシミュレート作動装置モジュール(3’)と、前記シミュレートされた船(0’)の動作を計算するアルゴリズムを含むシミュレート船モジュールとを有するものである、シミュレータ(100)と、
前記シミュレートされた船(0’)の計算された状態を記述するシミュレートセンサ信号(7’)を計算するように構成され、シミュレートされた風、潮流及び波などのシミュレート外乱(9’)のもとで作られた1つ以上の前記シミュレートセンサ信号(7’)を前記制御システム(5)に戻すように構成され、それと同時に前記制御システムが制御信号(6、62)を前記作動装置(3)に連続的に送るように構成された、シミュレートセンサモジュール(8’)と
を備えるシステムであって、前記電力管理システム(2)が前記シミュレートセンサ信号(7’)及び前記シミュレート外乱(9’)のもとで、前記制御システム(5)によって命令されたとき、前記実の電力システム(1)が、前記実の電力管理システム(2)によって制御された十分な電力を提供できるかどうかを試験する、システム。 - 前記システムが、前記制御システム及び前記電力管理システム(2)が共に適切に機能しているかどうか、かつ前記シミュレートセンサ信号(7’)及び前記シミュレート外乱(9’)のもとでフォールトトレラントであるかどうかを試験するように構成される請求項18に記載のシステム。
- 前記センサ信号回線(80)を切り離す信号回線用コネクタ(88)と、前記シミュレートセンサ信号(7’)を前記制御システム(5)に送るためのシミュレート信号回線(80’)を接続するシミュレート信号用コレクタ(89)とを有する前記制御システム(5)が、制御信号(6)を前記大部分の電力を消費する作動装置用モータ(32、35)に提供するために引き続き接続されている請求項18に記載のシステム。
- 前記制御システム(5)が、位置フィードバックのないジョイステック入力装置を備え、風又は潮力に対する自動船首方位制御機能及び補償機能を有する請求項18に記載のシステム。
- 前記制御システム(5)が命令入力(51)を切り離すための命令入力用コネクタ(87)及びシミュレート命令入力装置(50’)を接続するためのシミュレート命令入力用コネクタ(86)を有する請求項18に記載のシステム。
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