JP6696704B2 - 目的物近傍の船舶の位置を制御するシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
FX=T1(sin(θ))+T2(sin(θ)) (1)
FY=T1(cos(θ))−T2(cos(θ)) (2)
FX=T1(sin(θ1))+T2(sin(θ2)) (1)
FY=T1(cos(θ1))−T2(cos(θ2)) (2)
MCW=(W/2)(T1(cos(θ1)))+(W/2)(T2(cos(θ2))) (3)
MCCW=L(T1(sin(θ1)))+L(T2(sin(θ2))) (4)
MT=MCW−MCCW (5)
式中、FXおよびFYは既知の目標直線推力のベクトル成分であり、MTは予め選択された点を中心とする既知の合計目標モーメント(時計回りモーメントMCWおよび反時計回りモーメントMCCWを含む)であり、LおよびW/2も上記で説明されたように既知である。制御モジュール16は、次に、4つの式を用いて、4つの不明値(T1、T2、θ1、およびθ2)を求める。これにより、船舶10の所望の運動を達成する各推進デバイス14a、14bの操舵角、シフト位置、および推力の大きさを決定する。式1−5は、図3および図4において示される推力配置に特定のものであり、異なるベクトル成分が、異なる方向に推力が与えられた、時計回りまたは反時計回りの回転、および前/後、または右/左の動きに対して寄与するであろうことに留意されたい。
Claims (16)
- 目標位置近傍の船舶の位置を制御する方法であって、前記方法は、
前記船舶の現在位置を測定する段階と、
前記船舶の現在の船首方位を決定する段階と、
前記船舶の現在位置に基づいて、前記船舶が前記目標位置の予め定められた範囲内にあるかどうかを制御モジュールで判断する段階と、
前記現在位置から前記目標位置まで前記船舶を動かすために必要とされる船舶運動を前記制御モジュールで決定し、また、前記現在の船首方位から目標船首方位まで前記船舶を回転させる段階と、
前記船舶が前記目標位置の予め定められた範囲外にあるときは、前記必要とされる船舶運動の成分を複数の自由度で生成するために、前記船舶を同時に動かしおよび回転させるよう船舶推進システムを制御する段階と、
前記船舶が前記目標位置の前記予め定められた範囲内にあることに応答して、制御の所与の反復中、前記必要とされる船舶運動の成分を一度に1自由度ずつ生成するために前記制御モジュールで前記船舶推進システムを制御する段階と
を備え、前記船舶は、前記船舶推進システムにより動力供給され、互いに対して垂直で、かつ潜在的な船舶運動の6自由度を定義する第1軸、第2軸、および第3軸に対して移動可能である方法であって、
前記反復は、
特定の軸に関する誤差を決定するステップと、
前記特定の軸に関する誤差を減らすために、前記特定の軸に沿って、または前記特定の軸の周りで前記必要とされる船舶運動の成分を生成するために前記船舶推進システムを制御するステップを含む、
方法。 - 前記第1軸に対する前記現在位置と前記目標位置との間の第1誤差を決定する段階と、
前記第1誤差に基づいて、前記第1軸に沿った前記必要とされる船舶運動の第1成分を生成するための第1作動時間を決定する段階と、
前記第1作動時間の間、前記必要とされる船舶運動の前記第1成分を生成するために前記船舶推進システムを制御する段階と
をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記船舶の速度を決定する段階と、
前記船舶の速度および前記第1誤差に基づいて、前記第1作動時間を決定する段階と
をさらに備える、請求項2に記載の方法。 - 前記第2軸に対する前記現在位置と前記目標位置との間の第2誤差を決定する段階と、
前記第2誤差に基づいて、前記第2軸に沿った前記必要とされる船舶運動の第2成分を生成するための第2作動時間を決定する段階と、
前記第1作動時間の満了に応答して、前記第2作動時間の間、前記必要とされる船舶運動の前記第2成分を生成するために前記船舶推進システムを制御する段階と
をさらに備える、請求項2または3に記載の方法。 - 前記第3軸に対する前記現在の船首方位と前記目標船首方位との間の第3誤差を決定する段階と、
前記第3誤差に基づいて、前記第3軸を中心とする前記必要とされる船舶運動の第3成分を生成するための第3作動時間を決定する段階と、
前記第2作動時間の満了に応答して、前記第3作動時間の間、前記必要とされる船舶運動の前記第3成分を生成するために前記船舶推進システムを制御する段階と
をさらに備える、請求項4に記載の方法。 - 前記船舶の角速度を決定する段階と、
前記船舶の角速度および前記船舶の前記第3誤差に基づいて、前記第3作動時間を決定する段階と
をさらに備える、請求項5に記載の方法。 - 前記第3作動時間の間、前記必要とされる船舶運動の前記第3成分を生成した後、待機時間が経過することを許容する段階と、
前記待機時間の満了に応答して、
前記船舶の更新された現在位置を測定する段階、
前記船舶の更新された現在の船首方位を決定する段階、
前記更新された現在位置から前記目標位置まで前記船舶を動かし、かつ前記更新された現在の船首方位から前記目標船首方位まで前記船舶を回転させるために必要な更新された船舶運動を前記制御モジュールで決定する段階、および
制御の所与の反復中、前記更新された必要とされる船舶運動の成分を一度に1自由度ずつ生成するために前記制御モジュールで前記船舶推進システムを制御する段階と
をさらに備える、請求項5または6に記載の方法。 - 前記必要とされる船舶運動の前記成分を一度に1自由度ずつ生成する間、前記船舶推進システムをアイドリング速度で動力供給するエンジンを稼働する段階をさらに備える、請求項1から6の何れか一項に記載の方法。
- 前記船舶を包囲する周囲状況を測定する段階と、
前記周囲状況が前記必要とされる船舶運動に逆らう傾向にある方向に作用していることを前記制御モジュールで決定することに応答して、前記アイドリング速度を超えて前記エンジンを稼働する段階と
をさらに備える、請求項8に記載の方法。 - 目的物近傍の船舶の位置を制御するシステムであって、前記船舶は、互いに対して垂直で、かつ潜在的な船舶運動の6自由度を定義する第1軸、第2軸、および第3軸に対して移動可能であり、前記システムは、
前記船舶の現在位置を測定する位置センサと、
前記船舶の現在の船首方位を決定する船首方位センサと、
前記位置センサおよび前記船首方位センサと信号通信する制御モジュールと、
前記制御モジュールと信号通信する船舶推進システムと、
を備え、
前記制御モジュールは、前記船舶の現在位置に基づいて、前記船舶が目標位置の予め定められた範囲内にあるかどうかを判断し、
前記制御モジュールは、前記船舶を前記現在位置から前記目標位置まで動かし、かつ前記船舶を前記現在の船首方位から目標船首方位まで回転させるために必要な船舶運動を決定し、
前記第1軸および前記第2軸は水平軸であり、前記第3軸は垂直軸であり、
前記船舶が前記目標位置の予め定められた範囲外にあるときは、前記必要な船舶運動の成分を複数の自由度で生成するために、前記制御モジュールが前記船舶を同時に動かしおよび回転させるよう前記船舶推進システムを制御し、
前記制御モジュールは、前記船舶が前記目標位置の前記予め定められた範囲内にあることを判断した後でのみ、制御の所与の反復中、前記必要とされる船舶運動の成分を一度に前記第1軸および前記第2軸に関して2自由度以下、または前記第3軸に関して1自由度で生成するために前記船舶推進システムを制御するシステムであって、
前記反復は、
前記第1軸および前記第2軸、または前記第3軸に関する誤差を決定するステップと、
前記第1軸および前記第2軸、または前記第3軸に関する誤差を減らすために、前記第1軸および前記第2軸に沿って、前記必要な船舶運動の横方向の成分、または前記第3軸の周りで前記必要な船舶運動の回転成分を生成するために前記船舶推進システムを制御するステップを含む、
システム。 - 前記制御モジュールは、制御の所与の反復中、前記必要とされる船舶運動の全ての成分を一度に前記第1軸および前記第2軸に関して2自由度以下、または前記第3軸に関して1自由度で生成した後、待機時間が経過することを許容し、その後、
前記制御モジュールは、前記位置センサから前記船舶の更新された現在位置を受信し、前記船首方位センサから更新された現在の船首方位を受信し、
前記制御モジュールは、前記更新された現在位置から前記目標位置まで前記船舶を動かし、かつ前記更新された現在の船首方位から前記目標船首方位まで前記船舶を回転させるために必要な更新された船舶運動を決定し、
前記制御モジュールは、制御の所与の反復中、前記更新された必要とされる船舶運動の成分を一度に前記第1軸および前記第2軸に関して2自由度以下、または前記第3軸に関して1自由度で生成するために前記船舶推進システムを制御する、請求項10に記載のシステム。 - 前記制御モジュールは、
前記誤差に基づいて、前記第1軸および前記第2軸、または前記第3軸に沿った前記必要とされる船舶運動の横方向の成分、または前記必要とされる船舶運動の回転成分を生成するための作動時間を決定し、
前記作動時間の間、前記必要とされる船舶運動の前記横方向の成分、または前記必要とされる船舶運動の前記回転成分を生成するために前記船舶推進システムを制御する、請求項10または11に記載のシステム。 - 前記船舶の速度を決定する速度センサと、
前記船舶の角速度を決定するヨーレートセンサと
をさらに備え、
前記制御モジュールは、前記誤差および前記船舶の前記速度および前記船舶の前記角速度のうちの1つに基づいて、前記作動時間を決定する、請求項12に記載のシステム。 - 前記船舶推進システムを動力供給するエンジンをさらに備え、
前記船舶推進システムが、制御の所与の反復中、前記必要とされる船舶運動の前記成分を一度に前記第1軸および前記第2軸に関して2自由度以下、または前記第3軸に関して1自由度で生成する間、前記制御モジュールは、アイドリング速度で前記エンジンを稼働する、請求項10から13の何れか一項に記載のシステム。 - 前記船舶を包囲する周囲状況を測定する1または複数の周囲状況センサをさらに備え、
前記制御モジュールは、前記周囲状況が前記必要とされる船舶運動に逆らう傾向にある方向に作用していることを決定することに応答して、前記アイドリング速度を超えて前記エンジンを稼働する、請求項14に記載のシステム。 - 前記位置センサは、全地球測位システム(GPS)受信機、近接センサ、および視覚ベースセンサのうち少なくとも1つを備える、請求項10から15の何れか一項に記載のシステム。
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