JP7330025B2 - 船速制御装置、船速制御方法、および、船速制御プログラム - Google Patents
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Description
図1に示すように、船体制御装置10は、本体101、および、リモコンレバー102を備える。本体101およびリモコンレバー102は、オートパイロット制御(自動航行制御)を行う船舶の船体に装備される。船体制御装置10は、推進力発生部91、および、舵機92に接続する。なお、推進力発生部91および舵機92は、例えば、船外機、船内機、船内外機他、各種の推進器等に備えられている。また、推進力発生部91および舵機92は、船体に1つずつ備えられている。すなわち、本実施形態の船体制御装置10が装備される船舶は、所謂、1軸1舵の船舶である。
本体101は、AP制御部20、AP操作部30、センサ40、および、表示部50を備える。
リモコンレバー102は、操作レバー200、および、操作状態検出部201を備える。
図3は、船速制御部の構成を示す機能ブロック図である。図3に示すように、船速制御部22は、目標値フィルタ221、差分演算器222、PID制御部223、および、スロットル指令値設定部224を備える。
船速制御部22は、設定船速Vpが閾値THs未満であれば、スロットル上限値Rs以下の範囲内において、スロットル指令値Rを設定する。
船速制御部22のスロットル指令値設定部224は、実船速Vと閾値THrとを比較する。スロットル指令値設定部224は、実船速Vが閾値THr未満(V<THr)であれば、スロットル演算値Reとスロットル上限値Rsとを比較する。スロットル指令値設定部224は、スロットル演算値Reがスロットル上限値Rs以上であれば、スロットル指令値設定部224は、スロットル上限値Rsをスロットル指令値Rに設定する。一方、スロットル指令値設定部224は、スロットル演算値Reがスロットル上限値Rs未満であれば、スロットル演算値Reをスロットル指令値Rに設定する。
図4(A)に示すように、実船速Vが略0の低速において、自動船速制御が開始されると、スロットル指令値Rは徐々に高くなる。これに伴い、実船速Vも経時的高くなる。ここで、本願の構成を用いることによって、実船速Vが閾値THrに達するまでは、スロットル指令値Rは、スロットル上限値Rs以下に制限される。この際、目標船速Vtも、閾値THs以下に制限される。これにより、スロットル指令値R、および、これに対応するスロットル開度が過剰に高くなることを抑制できる。したがって、加速時の安全性は、確保される。すなわち、船体制御装置10は、安全性を確保しながら、高い設定船速に自動で追従するように、実船速を低速から高速に制御できる。
一方、本願発明の構成を用いなければ、図4(B)に示すように、低速から高速への加速時に、スロットル指令値Rおよびスロットル開度が過度の高くなり、実船速Vの変化との差が大きくなる。これにより、例えば、ユーザによる視覚情報と聴覚情報とが乖離してしまい、ユーザに不安を与え、安全性は低下してしまう。
上述の説明では、船速制御を、複数の機能ブロックで実現する態様を示した。しかしながら、船速制御部22を、船速制御プログラムを実行するCPU等の演算処理装置によって実現することも可能である。この場合、船速制御部22は、次に示す処理を実行すればよい。図5は、本願発明の船速制御方法における状態選択処理を示すフローチャートである。図6は、本願発明の船速制御方法における目標船速およびスロットル指令値の設定処理を示すフローチャートである。
図5に示すように、船速制御部22は、自走船速制御における低速もしくは停止状態から高速への切り替えの初期状態として、状態=”加速初期”を選択する(S101)。船速制御部22は、船速制御中でなければ(S102:NO)、状態=”加速初期”の選択を継続する。
図6に示すように、船速制御部22は、目標値フィルタ処理を実行する(S201)。船速制御部22は、状態=”加速初期”、または、状態=”加速制限”であるか否かを判定する。船速制御部22は、状態=”加速初期”、または、状態=”加速制限”でなければ(S202:NO)、ステップS206に移る。
船速制御部22は、状態=”加速制限”でなければ(S207:NO)、スロットル演算値Reをスロットル指令値Rに設定して(S210)、ステップS201に戻る。
20:AP制御部
21:メイン制御部
22:船速制御部
23:舵角制御部
30:AP操作部
40:センサ
50:表示部
91:推進力発生部
92:舵機
100:データ通信ネットワーク
101:本体
102:リモコンレバー
200:操作レバー
201:操作状態検出部
221:目標値フィルタ
222:差分演算器
223:PID制御部
224:スロットル指令値設定部
Claims (18)
- 実船速と目標船速との差分に基づいて、スロットル演算値を算出する演算部と、
前記実船速が、安全性に基づいたスロットル上限値によって決定される第1閾値未満であり、前記スロットル演算値が前記スロットル上限値以上であると、スロットル指令値を前記スロットル上限値に設定するスロットル指令値設定部と、
を備える、船速制御装置。 - 請求項1に記載の船速制御装置であって、
前記スロットル指令値設定部は、
前記実船速が前記第1閾値以上であると、前記スロットル上限値による制限を解除し、前記スロットル演算値を前記スロットル指令値に設定する、
船速制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の船速制御装置であって、
前記スロットル指令値設定部は、
前記スロットル上限値によって決定される値で、かつ、前記第1閾値よりも高い値に、第2閾値を設定しており、
前記目標船速の算出元となる自動船速制御時の最終的な船速である設定船速が前記第2閾値以上のとき、前記スロットル指令値を前記スロットル上限値で制限する、
船速制御装置。 - 請求項3に記載の船速制御装置であって、
前記スロットル指令値設定部は、
前記設定船速が前記第2閾値未満のとき、前記スロットル上限値以下で、前記差分の大きさに応じたスロットル指令値を設定する、
船速制御装置。 - 請求項3または請求項4に記載の船速制御装置であって、
前記設定船速から前記目標船速を算出する目標値フィルタを備え、
前記スロットル指令値設定部は、
前記目標値フィルタによって設定された目標船速が前記第2閾値以上であり、前記実船速が前記第1閾値未満であると、前記目標船速を前記第2閾値に設定する、
船速制御装置。 - 請求項5に記載の船速制御装置であって、
前記演算部は、
PID制御によって、前記スロットル演算値を算出し、
前記実船速が前記第1閾値未満であり、前記目標船速が前記第2閾値に設定される期間において、前記PID制御の積分ゲインを大きく設定する、
船速制御装置。 - 実船速と目標船速との差分に基づいて、スロットル演算値を算出し、
前記実船速が、スロットル上限値によって決定される第1閾値未満であり、前記スロットル演算値が前記スロットル上限値以上であると、スロットル指令値を前記スロットル上限値に設定する、
、船速制御方法。 - 請求項7に記載の船速制御方法であって、
前記実船速が前記第1閾値以上であると、前記スロットル上限値による制限を解除し、前記スロットル演算値を前記スロットル指令値に設定する、
船速制御方法。 - 請求項7または請求項8に記載の船速制御方法であって、
前記スロットル上限値によって決定される値で、かつ、前記第1閾値よりも高い値に、第2閾値を設定しており、
前記目標船速の算出元となる自動船速制御時の最終的な船速である設定船速が前記第2閾値以上のとき、前記スロットル指令値を前記スロットル上限値で制限する、
船速制御方法。 - 請求項9に記載の船速制御方法であって、
前記設定船速が前記第2閾値未満のとき、前記スロットル上限値以下で、前記差分の大きさに応じたスロットル指令値を設定する、
船速制御方法。 - 請求項9または請求項10に記載の船速制御方法であって、
前記設定船速から目標値フィルタによって前記目標船速を算出し、
前記目標値フィルタによって設定された目標船速が前記第2閾値以上であり、前記実船速が前記第1閾値未満であると、前記目標船速を前記第2閾値に設定する、
船速制御方法。 - 請求項11に記載の船速制御方法であって、
PID制御によって、前記スロットル演算値を算出し、
前記実船速が前記第1閾値未満であり、前記目標船速が前記第2閾値に設定される期間において、前記PID制御の積分ゲインを大きく設定する、
船速制御方法。
- 実船速と目標船速との差分に基づいて、スロットル演算値を算出し、
前記実船速が、スロットル上限値によって決定される第1閾値未満であり、前記スロットル演算値が前記スロットル上限値以上であると、スロットル指令値を前記スロットル上限値に設定する、
処理を演算処理装置に実行させる、船速制御プログラム。 - 請求項13に記載の船速制御プログラムであって、
前記実船速が前記第1閾値以上であると、前記スロットル上限値による制限を解除し、前記スロットル演算値を前記スロットル指令値に設定する、
処理を演算処理装置に実行させる、船速制御プログラム。 - 請求項13または請求項14に記載の船速制御プログラムであって、
前記スロットル上限値によって決定される値で、かつ、前記第1閾値よりも高い値に、第2閾値を設定しており、
前記目標船速の算出元となる自動船速制御時の最終的な船速である設定船速が前記第2閾値以上のとき、前記スロットル指令値を前記スロットル上限値で制限する、
処理を演算処理装置に実行させる、船速制御プログラム。 - 請求項15に記載の船速制御プログラムであって、
前記設定船速が前記第2閾値未満のとき、前記スロットル上限値以下で、前記差分の大きさに応じたスロットル指令値を設定する、
処理を演算処理装置に実行させる、船速制御プログラム。 - 請求項15または請求項16に記載の船速制御プログラムであって、
前記設定船速から目標値フィルタによって前記目標船速を算出し、
前記目標値フィルタによって設定された目標船速が前記第2閾値以上であり、前記実船速が前記第1閾値未満であると、前記目標船速を前記第2閾値に設定する、
処理を演算処理装置に実行させる、船速制御プログラム。 - 請求項17に記載の船速制御プログラムであって、
PID制御によって、前記スロットル演算値を算出し、
前記実船速が前記第1閾値未満であり、前記目標船速が前記第2閾値に設定される期間において、前記PID制御の積分ゲインを大きく設定する、
処理を演算処理装置に実行させる、船速制御プログラム。
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