JPH0124089B2 - - Google Patents

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JPH0124089B2
JPH0124089B2 JP56113140A JP11314081A JPH0124089B2 JP H0124089 B2 JPH0124089 B2 JP H0124089B2 JP 56113140 A JP56113140 A JP 56113140A JP 11314081 A JP11314081 A JP 11314081A JP H0124089 B2 JPH0124089 B2 JP H0124089B2
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JP
Japan
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output
turning angle
adder
ship
pid controller
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Japanese (ja)
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JPS5816997A (en
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Noryuki Akasaka
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、首振り式吊下げ型可変翼プロペラを
推力発生装置とし、この推力発生装置を船首側お
よび船尾側のいずれか一方に2台、他方に1台装
備する大型船舶に用いて好適な自動位置制御装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention uses an oscillating suspended variable-blade propeller as a thrust generating device, and two thrust generating devices are installed on either the bow side or the stern side, and one on the other side. The present invention relates to an automatic position control device suitable for use in large ships.

従来より、首振り式可変翼プロペラ(以下、
「首振り式プロペラ」という。)には、プロペラ中
心軸が360度向きを変えることができるように旋
回角サーボ機構が装備されており、またプロペラ
発生推力の大きさを変えるためにプロペラ翼角を
制御する翼角サーボ機構が装備されている。
Traditionally, oscillating variable-wing propellers (hereinafter referred to as
It's called an oscillating propeller. ) is equipped with a swing angle servo mechanism that allows the propeller center axis to change direction 360 degrees, and a blade angle servo mechanism that controls the propeller blade angle to change the magnitude of the thrust generated by the propeller. Equipped.

したがつてプロペラ旋回角とプロペラ翼角との
適当な組合わせにより操縦者は希望する推力ベク
トルを発生させることができるようになつてい
る。
Therefore, the operator can generate a desired thrust vector by appropriately combining the propeller turning angle and the propeller blade angle.

ところで、第1図に示すように、海上作業を目
的とする大型船舶1には、風や潮流などの外乱に
対して作業中の定位置保持を行なうために、複数
台(この例では4台)の首振り式吊下げ形プロペ
ラ21〜24が装備されている。
By the way, as shown in Fig. 1, a large ship 1 intended for offshore work is equipped with a plurality of vessels (four in this example) in order to maintain a fixed position during work against disturbances such as wind and currents. ) is equipped with swing-type hanging propellers 21 to 24.

プロペラの1台当りの発生推力容量には限度が
あるため、外乱から受ける抵抗力が大きい大型船
舶では、多数のプロペラが装備される。例えば第
1,2図に示すように船舶1の船首側の船体中心
線上には、第1および第2の首振り式プロペラ2
1,22が船尾側の船体中心線上には第3および
第4の首振り式プロペラ23,24が装備されて
いる。なお第2図中の符号Gは船体重心を示して
いる。
Since there is a limit to the thrust capacity generated by each propeller, large ships that receive large resistance from external disturbances are equipped with a large number of propellers. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, first and second oscillating propellers 2 are located on the hull centerline on the bow side of a ship 1
Third and fourth oscillating propellers 23 and 24 are installed on the centerline of the hull on the stern side. Note that the symbol G in FIG. 2 indicates the center of gravity of the ship.

例えば第3図に示すように、船体右前方より外
乱(以下図中では外乱を符号Sで示す。)を受け
た場合、抵抗力ベクトルFとモーメントMが船体
に作用し、等価的に船体重心Gより前方の点Oに
大きさと方向がFに等しい力FTが作用する。こ
の抵抗力ベクトルFTに対抗して船位および船首
方位を安定に保持するためには、最少限第4図に
示す推力ベクトルT1,T2,T3の組合わせが必要
と考えられる。
For example, as shown in Figure 3, when a disturbance is received from the right front of the ship (disturbance is indicated by the symbol S in the figure below), a resistance force vector F and a moment M act on the ship, equivalently representing the ship's center of gravity. A force F T with magnitude and direction equal to F acts on a point O ahead of G. In order to stably maintain the ship's position and heading against this resistance force vector F T , it is considered that at least the combination of thrust vectors T 1 , T 2 , and T 3 shown in FIG. 4 is necessary.

第4図に示すように、船舶1の船首側に第1お
よび第2の首振り式プロペラ21,22、船尾側
に第3の首振り式プロペラ23が船体中心線上に
装備されているとした場合、これら3台の首振り
式プロペラ21〜23の操縦装置をブロツク図で
示すと、第5図のようになる。
As shown in Fig. 4, it is assumed that the ship 1 is equipped with first and second oscillating propellers 21, 22 on the bow side and a third oscillating propeller 23 on the stern side on the hull centerline. In this case, a block diagram of the control devices for these three oscillating propellers 21 to 23 is shown in FIG. 5.

このように、第5図は3台の首振り式プロペラ
21,22,23を装備した船舶1の操縦装置を
示すが、符号100〜103は第1の首振り式プ
ロペラ21の操縦系を構成する装置を示してお
り、符号104〜107は第2の首振り式プロペ
ラ22の操縦系を構成する装置を示していて、符
号108〜111は第3の首振り式プロペラ23
の操縦系を構成する装置を示している。
As described above, FIG. 5 shows the control system of the ship 1 equipped with three oscillating propellers 21, 22, 23, and numerals 100 to 103 constitute the control system of the first oscillating propeller 21. Reference numerals 104 to 107 indicate devices constituting the control system of the second oscillating propeller 22, and numerals 108 to 111 indicate devices constituting the control system of the second oscillating propeller 23.
The figure shows the devices that make up the control system.

今、操縦者が第1の翼角ハンドル100を操作
すると、第1の翼角サーボ機構101が作動し
て、プロペラの翼角が所定の値に保たれ、プロペ
ラ推力の大きさが制御される。
Now, when the pilot operates the first blade angle handle 100, the first blade angle servo mechanism 101 is activated to maintain the propeller blade angle at a predetermined value and control the magnitude of the propeller thrust. .

次に、操縦者が第1の旋回角ハンドル102を
操作すると、第1の旋回角サーボ機構103が作
動してプロペラの旋回角が所定の向きに保たれ、
プロペラの推力ベクトルの向きが制御される。
Next, when the operator operates the first turning angle handle 102, the first turning angle servo mechanism 103 is activated to maintain the turning angle of the propeller in a predetermined direction.
The direction of the propeller thrust vector is controlled.

このようにして第4図に示すように、操縦者が
希望する推力ベクトルT1を第1の首振り式プロ
ペラ21に発生させることができる。
In this way, as shown in FIG. 4, the first oscillating propeller 21 can generate the thrust vector T1 desired by the operator.

同様に、操縦装置104〜107は第2の首振
り式プロペラ22に希望する推力ベクトルT2
発生させ、操縦装置108〜111は第3の首振
り式プロペラ23に希望する推力ベクトルT3
発生させることができる。
Similarly, the control devices 104 to 107 cause the second oscillating propeller 22 to generate a desired thrust vector T 2 , and the control devices 108 to 111 cause the third oscillating propeller 23 to generate a desired thrust vector T 3 . can be generated.

このように操縦者は推力ベクトルT1,T2,T3
の組合わせによつて、潮流や風などの外乱に対抗
して船舶1の定位置保持を図ることができるので
ある。
In this way, the pilot uses thrust vectors T 1 , T 2 , T 3
By this combination, it is possible to maintain the ship 1 in a fixed position against external disturbances such as tidal currents and wind.

次に、上述のごとく、3台の首振り式プロペラ
21〜23を装備した船舶1の定位置保持のため
の操作について述べる。
Next, as described above, the operation for maintaining the fixed position of the ship 1 equipped with the three oscillating propellers 21 to 23 will be described.

第3図に示すように、船体右前方より潮流外乱
Sを受けた場合、潮流方向Ψ0が小さい角度でも、
船体重心Gに流体の粘性による摩擦抵抗FXが作
用する以外に、船体形状が翼に似ていることから
推察できるように大きな揚力FYが船体に直角方
向に作用する。
As shown in Figure 3, when a tidal flow disturbance S is received from the right front of the ship, even if the tidal flow direction Ψ 0 is at a small angle,
In addition to frictional resistance F X due to fluid viscosity acting on the ship's center of gravity G, a large lifting force F Y acts on the ship in a direction perpendicular to the ship, as can be inferred from the fact that the ship's shape resembles a wing.

なお船体の揚力係数は小さいが、船の場合は翼
面積が大きいため、発生する揚力FYは大きくな
り、これにより合成された抵抗力ベクトルFと船
体中心線とのなす角αは大きなものとなる。
Although the lift coefficient of the hull is small, in the case of a ship, the wing area is large, so the generated lift force F Y becomes large, and as a result, the angle α between the combined drag force vector F and the hull centerline becomes large. Become.

さらに斜めより潮流を受ける船体には、第3図
に示すように、不安定モーメントMが作用する。
なおこのモーメントMは船体が受ける潮流の流入
角をますます大きくする方向に船体を回転させる
ように働くので不安定モーメントと呼ばれてい
る。
Furthermore, as shown in FIG. 3, an unstable moment M acts on the hull that is subjected to the tidal current from an oblique direction.
This moment M is called an unstable moment because it acts to rotate the ship in a direction that increasingly increases the inflow angle of the tidal current that the ship receives.

したがつて抵抗力Fと不安定モーメントMとを
船体に作用させることは、船体重心Gより前方の
点Oに大きさと方向とがFに等しい力FTが作用
するのと等価になる。
Therefore, applying a resistance force F and an unstable moment M to the hull is equivalent to applying a force F T whose magnitude and direction are equal to F at a point O forward of the ship's center of gravity G.

この抵抗力FTに対抗して船位および船首方位
を制御的に安定に保持するためには、第4図に示
す推力ベクトルT1,T2,T3の組合わせが考えら
れる。
In order to control and maintain the ship's position and heading in a stable manner against this resistance force F T , a combination of thrust vectors T 1 , T 2 , and T 3 shown in FIG. 4 can be considered.

次に、第4図の推力ベクトルの組合わせが船体
の安定な位置制御を可能とすることを理解するた
めに、曳航船の運動を引用する。
Next, in order to understand that the combination of thrust vectors shown in FIG. 4 enables stable position control of the ship, the motion of a towing ship will be cited.

第6図aに示すように、船2が動力のない船3
の船首部にロープ4をつけて曳航するとき、一旦
曳かれる方の船3の向きが例えば右に変わると、
船3は左側より流れを受けるため、右向き揚力
FNおよび右向きの不安定モーメントM1が発生し
船3はロープ張力の作るモーメントM2および内
向きの力と釣合うまで右方向(矢印A方向)に振
れ出てくる。
As shown in Figure 6a, the ship 2 is a non-powered ship 3.
When towing a ship by attaching a rope 4 to the bow of the ship, once the direction of the ship 3 being towed changes to the right, for example,
Ship 3 receives the flow from the left side, so there is a lift force to the right.
F N and an unstable moment M 1 to the right are generated, and the ship 3 swings out to the right (in the direction of arrow A) until it balances the moment M 2 created by the rope tension and the inward force.

さらに、第6図bに示すように、ロープ4の張
力によるモーメントM2が不安定モーメントM1
り優つて船3が左に向きを変えると、今度は左向
き揚力FNおよび左向きモーメントM1が船3に作
用して、船3は左方向(矢印B方向)に振り出し
ていく。
Furthermore, as shown in Figure 6b, when the moment M 2 due to the tension of the rope 4 exceeds the unstable moment M 1 and the ship 3 turns to the left, the leftward lift force F N and the leftward moment M 1 increase. Acting on the ship 3, the ship 3 swings out to the left (in the direction of arrow B).

このように曳航される船3は不安定モーメント
および揚力のため左右の振り出しを繰り返すこと
になる。
The ship 3 being towed in this way repeatedly swings from side to side due to the unstable moment and lift force.

したがつて、安定に船3を曳航するためには、
第7図aに示すように、ロープ4の着力点Pが船
3の受ける抵孔力FTの作用点Oより前方になけ
ればならないことが明らかにされている。
Therefore, in order to tow ship 3 stably,
As shown in FIG. 7a, it is clear that the point of application of the rope 4 must be located forward of the point of application O of the resisting force F T exerted on the ship 3.

さらに、第7図b,cに示すように、船底から
突出した2枚のフイン5を取付けることにより、
船尾部に後向きの抵抗力FD〔第7図a参照〕を発
生させると、曳航される船3の方位安定性が増す
ことが明らかにされている。
Furthermore, as shown in Fig. 7b and c, by attaching two fins 5 protruding from the bottom of the ship,
It has been revealed that the azimuthal stability of the towed ship 3 is increased by generating a rearward resistance force F D (see Figure 7a) at the stern.

これにより、第8図に示すごとく、船6が潮流
外乱Sを右前方より受けた場合に、船6を所定の
位置に保持するためには、船6とブイ7とを結ぶ
ロープ8に適当な張力T10をかけるとともに、船
6とブイ9とを結ぶロープ10に適当な張力T20
をかけることにより、潮流によつて船6に与えら
れる抵抗力FTを打消して、船6の力学的平衡を
達成できるのである。
As a result, as shown in FIG. 8, in order to hold the ship 6 in a predetermined position when the ship 6 receives a tidal current disturbance S from the right front, the rope 8 connecting the ship 6 and the buoy 7 must be properly connected. At the same time, an appropriate tension T 10 is applied to the rope 10 connecting the ship 6 and the buoy 9 .
By applying this force, the resistance force F T exerted on the ship 6 by the tidal current can be canceled out, and the dynamic equilibrium of the ship 6 can be achieved.

したがつて、第9図に示すように、第4図に示
す推力ベクトルT1,T2の合力ベクトルT12の作用
点Pが抵抗力ベクトルFTの作用点Oより前方に
あることと、推力ベクトルT3が後進推力を発生
させることとにより、船舶1の方位安定性が保証
される。
Therefore, as shown in FIG. 9, the point of action P of the resultant force vector T 12 of the thrust vectors T 1 and T 2 shown in FIG. Since the thrust vector T 3 generates a reverse thrust, the azimuth stability of the ship 1 is guaranteed.

ところで、第4図に示す船首側の推力ベクトル
T1,T2は、潮流による抵抗力FTに対抗するには
効果的であるため大きな推力となる。したがつて
推力ベクトルT1,T2の船体中心線方向の推力成
分の和は船体中心線方向の小さな抵抗成分FX
対しては過大となるが、推力ベクトルT1,T2
船体中心線に対する直角成分の和は揚力FYには
十分対抗できない。また推力ベクトルT1,T2
よる旋回モーメントの和は船体重心Gから推力ベ
クトルT1,T2までの大きな腕のため不安定モー
メントMにより過大になる。
By the way, the thrust vector on the bow side shown in Figure 4
Since T 1 and T 2 are effective in countering the resistance force F T due to the tidal current, they become large thrust forces. Therefore, the sum of the thrust components of thrust vectors T 1 and T 2 in the direction of the hull centerline becomes excessive for the small resistance component F X in the direction of the hull centerline, but The sum of the components perpendicular to the line cannot sufficiently counter the lift force F Y. Further, the sum of the turning moments due to the thrust vectors T 1 and T 2 becomes excessive due to the unstable moment M due to the large arms from the ship's center of gravity G to the thrust vectors T 1 and T 2 .

そのため船尾側の推力ベクトルT3は、第4図
に示すように、推力ベクトルT1,T2による過大
な旋回モーメントを打消すことと、揚力FYに対
して不足する横方向の推力成分を発生すること
と、船体中心線方向の小さな抵抗力成分FXと均
衡するように推力ベクトルT1,T2の船体中心線
方向の過大な成分を打消すこととを同時に果せる
推力ベクトルを発生する。
Therefore, the thrust vector T 3 on the stern side is used to cancel the excessive turning moment caused by the thrust vectors T 1 and T 2 and to compensate for the lateral thrust component that is insufficient with respect to the lift force F Y , as shown in Figure 4. generate a thrust vector that simultaneously cancels out the excessive components of the thrust vectors T 1 and T 2 in the direction of the hull centerline so as to balance the small resistance force component F X in the direction of the hull centerline. .

第4図に示す首振り式プロペラの推力ベクトル
T1,T2,T3の組合わせでは、推力ベクトルT1
T2と推力ベクトルT3との船体中心線方向成分が
相殺される不利はあるが、これを避けるために第
4図に破線で示す方向に推力ベクトルT3を発生
させると、抵抗力FTの作用点Oより後にロープ
の着力点が作用したことと等価になり、船1の方
位が不安定になる。
Thrust vector of the oscillating propeller shown in Figure 4
For the combination of T 1 , T 2 , T 3 , the thrust vectors T 1 ,
Although there is a disadvantage that the components of the thrust vector T 2 and the thrust vector T 3 in the direction of the hull centerline cancel each other out, in order to avoid this, if the thrust vector T 3 is generated in the direction shown by the broken line in Fig. 4, the resistance force F T This is equivalent to the point of force acting on the rope after the point of application O, and the direction of the ship 1 becomes unstable.

また船尾部の首振り式プロペラ23が後進推力
T3を発生することは、前述のように船1の方位
安定性を増すことに寄与している。
In addition, the oscillating propeller 23 at the stern provides reverse thrust.
Generating T 3 contributes to increasing the azimuth stability of the ship 1 as described above.

したがつて、2台の首振り式プロペラ21,2
2を船首側に、1台の首振り式プロペラ23を船
尾側に配置することにより、船1の外乱抵抗特性
に適した第4図に示すような推力ベクトルの組合
わせT1,T2,T3を実現して、船舶1の安定な定
位置保持を行なうことができる。
Therefore, two oscillating propellers 21,2
2 on the bow side and one oscillating propeller 23 on the stern side, a combination of thrust vectors T 1 , T 2 , T 3 can be realized and the ship 1 can be stably maintained in a fixed position.

上述の点に鑑み操縦者は、第4図に示す推力ベ
クトルの組合わせとなるように、3つの翼角ハン
ドル100,104,108と、3つの旋回角ハ
ンドル102,106,110を操作して目標と
なる地点に、且つ、所定の船首方位を維持するよ
うに操船していた。
In view of the above, the pilot operates the three wing angle handles 100, 104, 108 and the three turning angle handles 102, 106, 110 so as to obtain the combination of thrust vectors shown in FIG. The ship was maneuvering to the target point and to maintain a predetermined heading.

なお第10図は左前方からの外乱Sに対して、
操縦者が船舶1の定位置保持のために実現する推
力ベクトルT1,T2,T3の組合わせを示してい
る。
In addition, Fig. 10 shows that for the disturbance S from the front left,
It shows the combination of thrust vectors T 1 , T 2 , and T 3 achieved by the operator to maintain the fixed position of the vessel 1 .

このように各種海上作業を行なう船舶では、作
業内容から潮流や風などの外乱に対して、船舶の
位置および方位を保ち続けることが要求される。
As described above, ships performing various types of marine work are required to maintain their position and orientation against external disturbances such as tides and wind due to the nature of their work.

しかしながら、船舶の船首側に2台の首振り式
プロペラおよび船尾側に1台の首振り式プロペラ
を装備した船舶では、操縦者が船舶の位置および
方位のずれをメーターを見ながら6つの操作量す
なわち3つの翼角ハンドルと3つの旋回角ハンド
ルとをそれぞれ操作して定位置を保持させること
は、大変困難で操縦者の労力負担は大きく、また
作業能率を悪く、熟練者を必要とするなどの問題
点がある。
However, in a ship equipped with two oscillating propellers on the bow side and one oscillating propeller on the stern side, the operator uses six manipulated variables while looking at the meter to determine the deviation of the ship's position and heading. In other words, it is extremely difficult to maintain a fixed position by operating the three wing angle handles and the three turning angle handles, which requires a large amount of labor on the operator, reduces work efficiency, and requires skilled personnel. There is a problem with this.

本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、船舶を安定に曳航するためには、ロー
プの着力点は船体の受ける抵抗力ベクトルの作用
点より前方になければならないことと、船尾部に
後向きの抵抗力を発生させることにより曳航され
る船の方位安定性が増すこととに着目して、船首
側および船尾側のいずれか一方に2台、他方に1
台の首振り式プロペラをそれぞれ装備した船舶に
おいて、上記一方の側の2台の首振り式プロペラ
には前進推力を発生させ、他方の側の首振り式プ
ロペラには後進推力を発生させるために、操縦者
が希望する設定値を入力する位置設定器や方位設
定器、位置検出器、ジヤイロコンパス、船位偏差
変換器、PID制御器、加算器、減算器、符号変換
器、旋回角検出器等を装備して、これらを巧みに
組合わせることによつて操縦者は翼角ハンドルや
旋回角ハンドルを操作することなく、風や潮流な
どの外乱力に対して自動的に3台の首振り式プロ
ペラの推力ベクトルを調整して船舶が操縦者の希
望する位置と方位を保つことができるようにした
船舶の自動位置制御装置を提供することを目的と
する。
The present invention aims to solve these problems.In order to tow a ship stably, the point of application of the rope must be in front of the point of action of the resistance vector applied to the ship's hull. Focusing on the fact that the azimuth stability of a towed vessel is increased by generating a backward resistance force at the stern, we installed two units on either the bow or stern side and one on the other side.
In a ship equipped with two oscillating propellers, the two oscillating propellers on one side generate forward thrust, and the oscillating propeller on the other side generates reverse thrust. , position setter and azimuth setter for inputting set values desired by the operator, position detector, gyro compass, ship position deviation converter, PID controller, adder, subtracter, code converter, turning angle detector By skillfully combining these, the pilot can automatically swing the three units in response to disturbance forces such as wind and current without having to operate the wing angle handle or turning angle handle. An object of the present invention is to provide an automatic position control device for a ship that can maintain the position and direction desired by the operator by adjusting the thrust vector of a propeller.

このため、本発明の船舶の自動位置制御装置
は、船首側および船尾側のいずれか一方に第1お
よび第2の首振り式プロペラをそなえるととも
に、その他方に第3の首振り式プロペラをそなえ
た船舶において、あらかじめ決められた空間固定
の座標系での船舶の位置座標を検出する位置検出
器と、上記座標系に設定する位置の位置座標信号
を出力する位置設定器と、船舶の方位を検出する
方位検出器と、船舶の方位設定信号を出力する方
位設定器とが設けられるとともに、上記位置設定
器の出力と上記位置検出器の出力とが入力される
第1の減算器と、上記位置設定器の出力と上記位
置検出器の出力とが入力される第2の減算器と、
上記方位設定器の出力と上記方位検出器の出力と
が入力される第3の減算器と、上記の第1および
第2の減算器の出力と上記方位設定器の出力とが
入力されて設定方位方向の位置偏差信号と設定方
位に直角方向の位置偏差信号とを出力する位置偏
差変換器と、同位置偏差変換器の第1の位置偏差
信号出力が入力される第1〜第3のPID制御器
と、上記位置偏差変換器の第2の位置偏差信号出
力が入力される第4〜第9のPID制御器と、少な
くとも上記第3の減算器の出力が入力される。
For this reason, the automatic position control device for a ship according to the present invention includes first and second oscillating propellers on either the bow side or the stern side, and a third oscillating propeller on the other side. A position detector that detects the position coordinates of the ship in a predetermined space-fixed coordinate system, a position setting device that outputs a position coordinate signal of the position set in the coordinate system, and a position setting device that detects the ship's direction. a first subtractor that is provided with an azimuth detector for detecting and an azimuth setter that outputs a ship azimuth setting signal, and to which the output of the position setting device and the output of the position detector are input; a second subtractor into which the output of the position setter and the output of the position detector are input;
a third subtractor into which the output of the azimuth setting device and the output of the azimuth detector are input; and the outputs of the first and second subtractors and the output of the azimuth setting device are input and set. A position error converter that outputs a position error signal in the azimuth direction and a position error signal in the direction perpendicular to the set azimuth, and first to third PIDs to which the first position error signal output of the position error converter is input. A controller, fourth to ninth PID controllers to which the second position error signal output of the position error converter is input, and at least the output of the third subtracter are input.

第10〜第13のPID制御器と、上記第4のPID制
御器の出力と上記第10のPID制御器の出力とが入
力される第1の加算器と、上記の第1および第2
の首振り式プロペラのうち船端に近い上記第1の
首振り式プロペラの旋回角を検出して同旋回角が
右方向きの場合を正とし、同旋回角が左向きの場
合を負として出力しうる第1の旋回角検出器と、
同第1の旋回角検出器の出力と上記第1の加算器
の出力とがそれぞれ入力されて上記第1の旋回角
検出器の出力信号が負の場合には上記第1の加算
器の出力信号の符号を変換して出力し上記第1の
旋回角検出器の出力信号が正の場合は上記第1の
加算器の出力信号の符号を変換せずそのまま出力
する第1の符号変換器と、上記第1のPID制御器
の出力と上記第1の符号変換器の出力とが入力さ
れる第2の加算器と、同第2の加算器の出力が入
力される第1の翼角サーボ機構と、上記第5の
PID制御器の出力と上記第11のPID制御器の出力
とが入力される第3の加算器と、同第3の加算器
の出力が入力される第1の旋回角サーボ機構と、
上記第1の首振り式プロペラより船体中央部寄り
に位置する上記第2の首振り式プロペラの旋回角
を検出して同旋回角が右向きの場合を正とし同旋
回角が左向きの場合を負として出力しうる第2の
旋回角検出器と、同第2の旋回角検出器の出力と
上記第6のPID制御器の出力とがそれぞれ入力さ
れて上記第2の旋回角検出器の出力信号が負の場
合には上記第6のPID制御器の出力信号の符号を
変換して出力し上記第2の旋回角検出器の出力信
号が正の場合には上記第6のPID制御器の出力信
号の符号を変換せずそのまま出力する第2の符号
変換器と、上記第2のPID制御器の出力と上記第
2の符号変換器の出力とが入力される第4の加算
器と、同第4の加算器の出力が入力される第2の
翼角サーボ機構と、上記第7のPID制御器の出力
が入力される第2の施回角サーボ機構と、上記第
8のPID制御器の出力と上記第12のPID制御器の
出力とが入力される第5の加算器と、上記第3の
首振り式プロペラの旋回角を検出して同旋回角が
右向きの場合を正とし同旋回角が左向きの場合を
負として出力しうる第3の旋回角検出器と、同第
3の旋回角検出器の出力と上記第5の加算器の出
力とがそれぞれ入力されて上記第3の旋回角検出
器の出力信号が負の場合には上記第5の加算器の
出力信号の符号を変換して出力し上記第3の旋回
角検出器の出力信号が正の場合には上記第5の加
算器の出力信号の符号を変換せずそのまま出力す
る第3の符号変換器と、上記第3のPID制御器の
出力と上記第3の符号変換器の出力とが入力され
る第6の加算器と、同第6の加算器の出力が入力
される第3の翼角サーボ機構と、上記第9のPID
制御器の出力と上記第13のPID制御器の出力とが
入力される第7の加算器と、同第7の加算器の出
力が入力される第3の旋回角サーボ機構とが設け
られたことを特徴としている。
10th to 13th PID controllers; a first adder to which the outputs of the fourth PID controller and the tenth PID controller are input; and the first and second PID controllers;
Detects the turning angle of the first oscillating propeller near the ship's end of the oscillating propeller, and outputs it as positive if the turning angle is to the right, and negative if the turning angle is to the left. a first turning angle detector capable of
The output of the first turning angle detector and the output of the first adder are respectively input, and when the output signal of the first turning angle detector is negative, the output of the first adder is a first code converter that converts the sign of the signal and outputs the signal, and outputs the output signal of the first adder as is without converting the sign of the output signal of the first adder when the output signal of the first turning angle detector is positive; , a second adder to which the output of the first PID controller and the output of the first code converter are input; and a first blade angle servo to which the output of the second adder is input. mechanism and the fifth above
a third adder to which the output of the PID controller and the output of the eleventh PID controller are input; a first turning angle servo mechanism to which the output of the third adder is input;
The turning angle of the second oscillating propeller, which is located closer to the center of the ship than the first oscillating propeller, is detected, and when the turning angle is to the right, it is positive, and when the turning angle is to the left, it is negative. The output of the second turning angle detector and the output of the sixth PID controller are respectively inputted to generate an output signal of the second turning angle detector. When is negative, the sign of the output signal of the sixth PID controller is converted and output, and when the output signal of the second turning angle detector is positive, the output of the sixth PID controller is a second code converter that outputs the signal as it is without converting the sign; a fourth adder to which the output of the second PID controller and the output of the second code converter are input; a second blade angle servo mechanism to which the output of the fourth adder is input; a second steering angle servo mechanism to which the output of the seventh PID controller is input; and the eighth PID controller. and a fifth adder to which the output of the twelfth PID controller is input, and a fifth adder that detects the turning angle of the third oscillating propeller and determines that if the turning angle is rightward, it is positive. A third turning angle detector that can output a negative value when the turning angle is leftward, and the output of the third turning angle detector and the output of the fifth adder are respectively inputted to the third turning angle detector. When the output signal of the turning angle detector is negative, the sign of the output signal of the fifth adder is converted and outputted, and when the output signal of the third turning angle detector is positive, the sign of the output signal of the fifth adder is converted and output. a third code converter that outputs the output signal of the adder as it is without converting the sign; and a sixth code converter that receives the output of the third PID controller and the output of the third code converter. an adder, a third blade angle servo mechanism into which the output of the sixth adder is input, and the ninth PID
A seventh adder to which the output of the controller and the output of the thirteenth PID controller are input, and a third turning angle servo mechanism to which the output of the seventh adder is input are provided. It is characterized by

以下、図面により本発明の一実施例としての船
舶の自動位置制御装置について説明すると、第1
1図はその全体構成図、第12図はそのあらかじ
め決められた空間固定の座標系を示す説明図、第
13図a〜dはいずれもベクトル表示される第1
の首振り式プロペラの推力を説明するための模式
図、第14図はその位置偏差変換器の第1の位置
偏差信号についての説明図、第15図はその位置
偏差変換器の第2の位置偏差信号についての説明
図、第16図a,b、第17図a,b、第18図
a,b、第19図a,b、第20図a,b、第2
1図a,bはいずれもその作用を説明するための
模式図、第22図a〜hはいずれもそのシユミレ
ーシヨン結果を示すグラフ、第23図は上記シユ
ミレーシヨンの条件を説明するための模式図、第
24図a〜hはいずれもその他のシユミレーシヨ
ン結果を示すグラフ、第25図は上記他のシユミ
レーシヨンの条件を説明するための模式図であ
る。
Below, an automatic position control device for a ship as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings.
Figure 1 is an overall configuration diagram of the system, Figure 12 is an explanatory diagram showing its predetermined space-fixed coordinate system, and Figures 13a to 13d are vector representations of the first
14 is an explanatory diagram of the first position error signal of the position error converter, and FIG. 15 is a diagram showing the second position of the position error converter. Explanatory diagrams for deviation signals, Fig. 16 a, b, Fig. 17 a, b, Fig. 18 a, b, Fig. 19 a, b, Fig. 20 a, b, Fig. 2
Figures 1a and 1b are schematic diagrams for explaining their effects, Figures 22 a to h are graphs showing the simulation results, and Figure 23 is a schematic diagram for explaining the conditions of the simulation. 24a to 24h are graphs showing other simulation results, and FIG. 25 is a schematic diagram for explaining the other simulation conditions.

さて、第1および第2の首振り式プロペラ2
1,22を船首側にそなえるとともに第3の首振
り式プロペラ23を船尾側にそなえた船舶1にお
いて、操縦者は、位置設定器300に、第12図
に示すようなあらかじめ決められた空間固定座標
系(x,y)での位置座標設定値xS,ySを与える
とともに、方位設定器301に、船首方位設定値
ΨSを与える。
Now, the first and second oscillating propellers 2
1 and 22 on the bow side and a third oscillating propeller 23 on the stern side, the operator sets the position setting device 300 to a predetermined fixed space as shown in FIG. Position coordinate set values x S , y S in the coordinate system (x, y) are given, and a heading set value Ψ S is given to the heading setter 301 .

なお、第12図において、x軸をΨ=0度に対
応させている。
Note that in FIG. 12, the x-axis corresponds to Ψ=0 degrees.

また、位置検出器302は船位座標(x,y)
を検出し、方位検出器としてのジヤイロコンパス
303は船首方位Ψを検出するようになつてい
る。
In addition, the position detector 302 has ship position coordinates (x, y)
The gyro compass 303 as a direction detector detects the heading Ψ.

さらに第1および第2の減算器304,305
は位置設定器300と位置検出器302との各出
力信号の差である船位偏差信号Δx(=x−xS)、
Δy(=y−yS)をそれぞれ出力し、第3の減算器
306は方位設定器301とジヤイロコンパス3
03との各出力信号の差である方位偏差信号ΔΨ
(=Ψ−ΨS)を出力する。
Further, first and second subtractors 304 and 305
is the ship position deviation signal Δx (=x−x S ), which is the difference between the output signals of the position setting device 300 and the position detector 302;
The third subtractor 306 outputs Δy (=y−y S ), and the third subtractor 306 outputs Δy (=y−y S ), and the third subtractor 306
Azimuth deviation signal ΔΨ which is the difference of each output signal from 03
(=Ψ−Ψ S ) is output.

船位偏差変換器307は船位偏差信号Δx,Δy
および方位設定信号ΨSより下記演算式(1)によつ
て第1の位置偏差信号としての設定方位方向の船
位偏差信号Δx0および第2の位置偏差信号として
の設定方位方向に直角な船位偏差信号Δy0を出力
するようになつている。
The ship position deviation converter 307 receives ship position deviation signals Δx, Δy.
From the azimuth setting signal Ψ S, the ship position deviation signal Δx 0 in the set azimuth direction as the first position deviation signal and the ship position deviation perpendicular to the set azimuth direction as the second position deviation signal are determined by the following calculation formula (1). It is designed to output a signal Δy 0 .

なお座標(Δx0,Δy0)は第12図で設定方位
ΨS方向とこれに直角方向とに座標軸を一致させ
た座標系(x0,y0)での船位座標を表わしてい
る。
Note that the coordinates (Δx 0 , Δy 0 ) in FIG. 12 represent the ship position coordinates in a coordinate system (x 0 , y 0 ) in which the coordinate axes coincide with the set azimuth Ψ S direction and a direction perpendicular thereto.

Δx0=Δx cosΨS+Δy sinΨS Δy0=−Δx sinΨS+Δy cosΨS …(1) 以下、首振り式プロペラ21〜23の推力はベ
クトル表示とし、「推力量」はベクトルの大きさ
を意味しプロペラ翼角に比例する量で記号で表
わす。また「推力方向」はベクトルの方向を意味
しプロペラ旋回角に比例する量で記号θで表わ
す。さらに符号規則は次の規則に従う。すなわち
正の推力量は前進推力を表わし、負の推力量は後
進推力を表わすものとする。
Δx 0 = Δx cosΨ S +Δy sinΨ S Δy 0 = −Δx sinΨ S +Δy cosΨ S …(1) Below, the thrust of the oscillating propellers 21 to 23 is expressed as a vector, and “amount of thrust” means the magnitude of the vector. It is expressed by a symbol as a quantity proportional to the propeller blade angle. Further, "thrust direction" means the direction of a vector, and is a quantity proportional to the propeller turning angle, and is represented by the symbol θ. Furthermore, the sign rule follows the following rule. That is, a positive amount of thrust represents forward thrust, and a negative amount of thrust represents backward thrust.

そして、推力方向は船体中心線方向を零度と
し、右舷側の推力方向を正とし、左舷側の推力方
向を負として、それぞれ±90度を最大の推力方向
とする。なお後進推力の推力方向はベクトルの矢
印を反対側に延ばして船体中心線となす角度とす
る。(第13図参照) ところで、第1のPID制御器308は、船位偏
差変換器307の出力信号Δx0を入力として、第
1の首振り式プロペラ21の推力量に対する要求
信号1Xを出力し、位置偏差Δx0が零になるよう
にする役割を果す制御器である。
The direction of thrust is defined as zero degrees in the direction of the hull centerline, positive as the direction of thrust on the starboard side, and negative as the direction of thrust on the port side, with ±90 degrees being the maximum thrust direction. The thrust direction of the astern thrust is the angle made by extending the vector arrow to the opposite side and making it with the hull centerline. (See FIG. 13) By the way, the first PID controller 308 receives the output signal Δx 0 of the ship position deviation converter 307 and outputs a request signal 1X for the thrust amount of the first oscillating propeller 21. This is a controller that plays the role of ensuring that the positional deviation Δx 0 becomes zero.

ここで第1の首振り式プロペラ21に対する要
求信号1xは(2)式のようになる。
Here, the request signal 1x for the first oscillating propeller 21 is expressed by equation (2).

1X=KPX1Δx0+KIX1∫Δx0dt +KDX1d/dt(Δx0) …(2) なお、KPX1,KIX1,KDX1<0と定めておく。 1X = K PX1 Δx 0 + K IX1 ∫Δx 0 dt + K DX1 d/dt (Δx 0 )...(2) Note that K PX1 , K IX1 , K DX1 <0 is defined.

ここで、Δx0は第14図に示す距離であり、第
14図に示すように、Δx0>0のとき、すなわち
座標系(x0,y0)で船舶1の位置がy0軸より上方
にあるときは、(2)式より推力量に対する要求信号
1Xは負となり、第1の首振り式プロペラ21に
後進推力を要求することにより、船舶1の位置を
設定位置(xS,yS)に戻そうとする。
Here, Δx 0 is the distance shown in Fig. 14, and as shown in Fig. 14, when Δx 0 > 0, that is, the position of the ship 1 is from the y 0 axis in the coordinate system (x 0 , y 0 ). When it is above, the required signal for the amount of thrust is obtained from equation (2).
1X becomes negative and attempts to return the position of the ship 1 to the set position (x S , y S ) by requesting backward thrust from the first oscillating propeller 21 .

また、Δx0<0のときは、(2)式により要求信号
1xは正となり、第1の首振り式プロペラ21に
前進推力を要求することにより、船舶1を設定位
置に戻そうとする。
Also, when Δx 0 < 0, the request signal is determined by equation (2).
1x becomes positive and attempts to return the ship 1 to the set position by requesting forward thrust from the first oscillating propeller 21.

なお上記(2)式における第2項の積分項は、風や
潮流などの外乱があるときに、船舶1が設定位置
に戻つて位置偏差Δx0が零の状態〔このとき(2)式
の第1項による要求信号は零になる。〕でも、外
乱力に対抗できる推力ベクトルを第1の首振り式
プロペラ1に保持し続けるように要求信号を出力
する役割を果す項である。
The second integral term in Equation (2) above is calculated as follows: When there is a disturbance such as wind or tidal current, the vessel 1 returns to the set position and the positional deviation Δx 0 is zero [In this case, Equation (2) The request signal according to the first term becomes zero. ], it is a term that plays the role of outputting a request signal so that the first oscillating propeller 1 continues to maintain a thrust vector capable of resisting disturbance forces.

また(2)式における第3項の微分項は、第1の首
振り式プロペラ21の推力ベクトルにより船舶1
が設定位置に戻りつつあるときに設定位置より大
きく行き過ぎがないように、第1の首振り式プロ
ペラ21の推力ベクトルに制動効果を持たせて安
定な位置制御を実現する役割を果す項である。
In addition, the differential term of the third term in equation (2) is expressed by the thrust vector of the first oscillating propeller 21
This term plays the role of providing a braking effect to the thrust vector of the first oscillating propeller 21 and realizing stable position control so that it does not go too far beyond the set position when the propeller is returning to the set position. .

第2のPID制御器309は、x0軸方向の位置偏
差Δx0を入力として、第2の首振り式プロペラ2
2の推力量に対する要求信号2xを出力し、位置
偏差Δx0が零になるようにする制御器である。
The second PID controller 309 inputs the positional deviation Δx 0 in the x 0 axis direction and controls the second oscillating propeller 2.
This is a controller that outputs a request signal 2x for the amount of thrust of 2, and makes the positional deviation Δx 0 become zero.

ここで、第2の首振り式プロペラ22に対する
要求信号2Xは(3)式のようになる。
Here, the request signal 2X for the second oscillating propeller 22 is expressed by equation (3).

2X=KPX2Δx0+KIX2∫Δx0dt +KDX2d/dt(Δx0) …(3) なお、KPX2,KIX2,KDX2<0と定めておく。 2X = K PX2 Δx 0 + K IX2 ∫Δx 0 dt + K DX2 d/dt (Δx 0 )...(3) Note that K PX2 , K IX2 , K DX2 <0 is defined.

また、第2の首振り式プロペラ22に対する第
2のPID制御器309の役割は、上述の第1の首
振り式プロペラ21に対する第1のPID制御器3
08の役割と全く同様であるので、その作用の説
明は省略する。
Further, the role of the second PID controller 309 for the second oscillating propeller 22 is the same as the role of the first PID controller 309 for the first oscillating propeller 21 described above.
Since the role is exactly the same as that of 08, the explanation of its operation will be omitted.

第3のPID制御器310は、x0軸方向の位置偏
差Δx0を入力として、第3の首振り式プロペラ2
3の推力量に対する要求信号3xを出力し、位置
偏差Δx0が零になるようにする制御器である。
The third PID controller 310 inputs the positional deviation Δx 0 in the x 0 axis direction and controls the third oscillating propeller 2.
This is a controller that outputs a request signal 3x for the amount of thrust of 3, and makes the positional deviation Δx 0 become zero.

ここで、第3の首振り式プロペラ23に対する
要求信号3Xは(4)式のようになる。
Here, the request signal 3X for the third oscillating propeller 23 is expressed by equation (4).

3X=KPX3Δx0+KIX3∫Δx0dt +KDX3d/dt(Δx0) …(4) なお、KPX3,KIX3,KDX3<0と定めておく。 3X = K PX3 Δx 0 + K IX3 ∫Δx 0 dt + K DX3 d/dt (Δx 0 )...(4) Note that it is determined that K PX3 , K IX3 , and K DX3 <0.

また、第3の首振り式プロペラ23に対する第
3のPID制御器310の役割は、上述の第1、第
2の首振り式プロペラ21,22に対する第1、
第2のPID制御器308,309の役割と全く同
様であるので、その作用の説明は省略する。
Further, the role of the third PID controller 310 for the third oscillating propeller 23 is to
Since the role is exactly the same as that of the second PID controllers 308 and 309, a description of its operation will be omitted.

なお、上記(3),(4)式における積分項は、前述の
(2)式における積分項と同様に、船舶1の位置偏差
Δx0が零の状態でも外乱力に対抗できる推力ベク
トルを第2および第3の首振り式プロペラ22,
23に保持し続ける役割を果す項であり、また
(3),(4)式における微分項は、前述の(2)式における
微分項と同様に、船舶1の位置偏差修正時に第2
および第3の首振り式プロペラ22,23の推力
ベクトルに制御効果を持たせて安定な位置制御を
実現する役割を果す項である。
Note that the integral term in equations (3) and (4) above is
Similar to the integral term in equation (2), the thrust vector that can resist disturbance force even when the positional deviation Δx 0 of the ship 1 is zero is determined by the second and third oscillating propellers 22,
It is a term that plays the role of continuing to hold in 23, and also
The differential term in equations (3) and (4) is the same as the differential term in equation (2) above, when the position deviation of ship 1 is corrected.
and a term that plays a role in providing a control effect to the thrust vectors of the third oscillating propellers 22 and 23 to realize stable position control.

第4および第5のPID制御器311,312
は、位置偏差変換器307の出力信号Δy0を入力
として、第1の首振り式プロペラ21の推力量に
対する要求信号1Yと推力方向に対する要求信号
θ1Yとを出力し、位置偏差Δy0が零になるようにす
る役割を果す制御器である。
Fourth and fifth PID controllers 311, 312
inputs the output signal Δy 0 of the position error converter 307 and outputs a request signal 1Y for the amount of thrust of the first oscillating propeller 21 and a request signal θ 1Y for the thrust direction, and the position error Δy 0 is zero. It is a controller that plays the role of ensuring that the

ここで、第1の首振り式プロペラ21に対する
要求信号1Y,θ1Yは(5),(6)式のようになる。
Here, the request signals 1Y and θ 1Y for the first oscillating propeller 21 are expressed by equations (5) and (6).

1Y=KPY4Δy0+KIY4∫Δy0dt +KDY4d/dt(Δy0) …(5) なお、KPY4,KIY4,KDY4<0と定めておく。 1Y = K PY4 Δy 0 + K IY4 ∫Δy 0 dt + K DY4 d/dt (Δy 0 )...(5) Note that K PY4 , K IY4 , K DY4 <0 is set.

θ1Y=KPY5Δy0+KIY5∫Δy0dt +KDY5d/dt(Δy0) …(6) なお、KPY5,KIY5,KDY5<0と定めておく。 θ 1Y =K PY5 Δy 0 +K IY5 ∫Δy 0 dt +K DY5 d/dt(Δy 0 )...(6) Note that it is determined that K PY5 , K IY5 , K DY5 <0.

ここで、Δy0は第15図に示す距離であり、船
舶1が右前方より風や潮流などの外乱を受け流さ
れx0軸より左側に来たとすると、このときΔy0
0となり、(5),(6)式より、第1の首振り式プロペ
ラ21に対する要求信号1Y,θ1Y1Y>0,θ1Y
>0のようになる。
Here, Δy 0 is the distance shown in Fig. 15, and if the ship 1 is affected by disturbances such as wind and current from the right front and comes to the left side of the x 0 axis, then Δy 0 <
0, and from equations (5) and (6), the request signal 1Y , θ 1Y for the first oscillating propeller 21 is 1Y > 0, θ 1Y
>0.

したがつて、第1の首振り式プロペラ21の推
力ベクトルは、第16図aに示すように、第1象
限内にあり、右前方からの外乱Sに対し前記第4
図に示す推力ベクトルT1が実現されるのである。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 is within the first quadrant, as shown in FIG.
The thrust vector T 1 shown in the figure is realized.

次に、船舶1が左前方からの外乱Sにより、x0
軸の右側に来た場合、すなわちΔy0>0のとき
は、(5),(6)式より、第1の首振り式プロペラ21
の推力ベクトルに対する要求信号1Y,θ1Y1Y
<0,θ1Y<0のようになる。
Next, due to the disturbance S from the front left, the ship 1 experiences x 0
When it is on the right side of the axis, that is, when Δy 0 > 0, from equations (5) and (6), the first oscillating propeller 21
The required signal for the thrust vector is 1Y , θ 1Y is 1Y
<0, θ 1Y <0.

したがつて、第1の首振り式プロペラ21の推
力ベクトルは、第16図b中の破線矢印で示すよ
うに、第4象限内に生じこの推力ベクトルでは位
置偏差をますます増大させることになる。しかし
前述のごとく、左前方の外乱Sに対して船舶1の
定位置保持を実現できる推力ベクトルの組合わせ
は、前記第10図に示した組合わせでなければな
らないため、旋回角検出信号θ1が負の場合は推力
量の要求信号1Yの符号を変換する必要がある。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 occurs within the fourth quadrant, as shown by the dashed arrow in FIG. 16b, and this thrust vector causes the positional deviation to increase further. . However, as mentioned above, the combination of thrust vectors that can maintain the fixed position of the ship 1 against the left forward disturbance S must be the combination shown in FIG. 10, so the turning angle detection signal θ 1 If is negative, it is necessary to convert the sign of the thrust amount request signal 1Y .

したがつて、第4のPID制御器311は第1の
首振り式プロペラ21の旋回角検出信号θ1が負の
ときは推力量の要求信号1Yの符号を変換して出
力し、第16図b中に実線の矢印で示す推力ベク
トルが第1の首振り式プロペラ21に実現でき、
船舶1の定位置保持が可能となる。
Therefore, when the turning angle detection signal θ 1 of the first oscillating propeller 21 is negative, the fourth PID controller 311 converts the sign of the thrust amount request signal 1Y and outputs the signal as shown in FIG. The thrust vector shown by the solid arrow in b can be realized in the first oscillating propeller 21,
It becomes possible to hold the ship 1 in a fixed position.

なお、旋回角検出信号θ1が負のときに推力量の
要求信号1Yの符号を変換する役割は後述の第1
の符号変換器322が行なう。
Note that the role of converting the sign of the thrust amount request signal 1Y when the turning angle detection signal θ 1 is negative is the first function described later.
The code converter 322 performs this.

第6および第7のPID制御器313,314
は、y0軸方向の位置偏差信号Δy0を入力として、
第2の首振り式プロペラ22の推力量に対する要
求信号2Yおよび推力方向に対する要求信号θ2Y
出力し、位置偏差Δy0が零になるようにする。
Sixth and seventh PID controllers 313, 314
takes the position deviation signal Δy 0 in the y 0 axis direction as input,
A request signal 2Y for the amount of thrust of the second oscillating propeller 22 and a request signal θ 2Y for the thrust direction are output so that the positional deviation Δy 0 becomes zero.

ここで、第2の首振り式プロペラ22に対する
要求信号2Y,θ2Yは(7),(8)式のようになる。
Here, the request signals 2Y and θ 2Y for the second oscillating propeller 22 are expressed by equations (7) and (8).

2Y=KPY6Δy0+KIY6∫Δy0dt +KDY6d/dt(Δy0) …(7) なお、KPY6+KIY6,KDY6<0と定めておく。 2Y = K PY6 Δy 0 +K IY6 ∫Δy 0 dt +K DY6 d/dt (Δy 0 )...(7) Note that K PY6 +K IY6 , K DY6 <0 is defined.

θ2Y=KPY7Δy0+KIY7∫Δy0dt +KDY7d/dt(Δy0) …(8) なお、KPY7,KIY7,KDY7<0と定めておく。 θ 2Y = K PY7 Δy 0 +K IY7 ∫Δy 0 dt +K DY7 d/dt (Δy 0 )...(8) Note that it is determined that K PY7 , K IY7 , K DY7 <0.

今、船舶1が右前方より外乱Sを受けて、第1
5図に示すようにx0軸の左側に来たとすると、
Δy0<0となり、(7),(8)式より第2の首振り式プ
ロペラ22の推力ベクトルに対する要求信号2Y
θ2Y2Y>0,θ2Y>0のようになる。
Now, vessel 1 is receiving a disturbance S from the right front, and
As shown in Figure 5, if you come to the left side of the x 0 axis,
Δy 0 <0, and from equations (7) and (8), the required signal 2Y for the thrust vector of the second oscillating propeller 22,
θ 2Y becomes 2Y > 0, θ 2Y > 0.

したがつて、第2の首振り式プロペラ22の推
力ベクトルは第17図aに示すように第1象限内
にあり、右前方からの外乱Sに対して第4図に示
す推力ベクトルT2が実現されるのである。
Therefore, the thrust vector of the second oscillating propeller 22 is within the first quadrant as shown in FIG. 17a, and the thrust vector T 2 shown in FIG. It will be realized.

次に、船舶1が左前方からの外乱によりx0軸の
右側に来た場合、すなわちΔy0>0のときは、
(7),(8)式より第2の首振り式プロペラ22の推力
ベクトルに対する要求信号2Y,θ2Y2Y<0,
θ2Y<0のようになる。
Next, when the ship 1 comes to the right side of the x 0 axis due to a disturbance from the left front, that is, when Δy 0 > 0,
From equations (7) and (8), the required signal 2Y and θ 2Y for the thrust vector of the second oscillating propeller 22 are 2Y < 0,
θ 2Y <0.

したがつて、第2の首振り式プロペラ22の推
力ベクトルは第17図b中の破線矢印で示すよう
に第4象限内に生じ、この推力ベクトルでは位置
偏差をますます増大させることになる。しかし前
述したように、左前方の外乱Sに対して船舶1の
定位置保持を実現できる推力ベクトルの組合わせ
は第10図に示すものでなければならないため、
旋回角検出信号θ2が負の場合は推力量の要求信号
2Yの符号を変換する必要がある。
Therefore, the thrust vector of the second oscillating propeller 22 occurs in the fourth quadrant as shown by the broken line arrow in FIG. 17b, and this thrust vector causes the positional deviation to increase further. However, as mentioned above, the combination of thrust vectors that can maintain the fixed position of the ship 1 against the left forward disturbance S must be as shown in FIG.
If the turning angle detection signal θ 2 is negative, it is the thrust amount request signal.
It is necessary to convert the sign of 2Y .

したがつて、第6のPID制御器313は、第2
の首振り式プロペラ22の旋回角検出信号θ2が負
のときは、推力量の要求信号2Yの符号を変換し
て出力し、第17図b中、実線の矢印で示す推力
ベクトルが第2の首振り式プロペラ22に実現で
き、船舶1の定位置保持が可能となる。なお旋回
角検出信号θ2が負のときに推力量の要求信号2Y
の符号を変換する役割は後述の第2の符号変換器
328が行なう。
Therefore, the sixth PID controller 313
When the turning angle detection signal θ 2 of the oscillating propeller 22 is negative, the sign of the thrust amount request signal 2Y is converted and output, and the thrust vector indicated by the solid arrow in FIG. This can be realized in the oscillating propeller 22, and the ship 1 can be held in a fixed position. Note that when the turning angle detection signal θ 2 is negative, the thrust amount request signal 2Y
The role of converting the code of is performed by a second code converter 328, which will be described later.

第8及び第9のPID制御器315,316は、
y0軸方向の位置偏差信号Δy0を入力として、第3
の首振り式プロペラ23の推力量に対する要求信
3Yおよび推力方向に対する要求信号θ3Yを出力
し、位置偏差Δy0が零になるようにする制御器で
ある。
The eighth and ninth PID controllers 315 and 316 are
Using the position deviation signal Δy 0 in the y 0 axis direction as input, the third
This controller outputs a request signal 3Y for the amount of thrust of the oscillating propeller 23 and a request signal θ 3Y for the direction of the thrust so that the position deviation Δy 0 becomes zero.

ここで、第3の首振り式プロペラ23に対する
要求信号3Y,θ3Yは(9),(10)式のようになる。
Here, the request signals 3Y and θ 3Y for the third oscillating propeller 23 are expressed by equations (9) and (10).

3Y=KPY8Δy0+KIY8∫Δy0dt +KDY8d/dt(Δy0) …(9) なお、KPY8,KIY8,KDY8<0と定めておく。 3Y = K PY8 Δy 0 + K IY8 ∫Δy 0 dt + K DY8 d/dt (Δy 0 )...(9) Note that K PY8 , K IY8 , K DY8 <0 is set.

θ3Y=KPY9Δy0+KIY9∫Δy0dt +KDY9d/dt(Δy0) …(10) なお、KPY9,KIY9,KDY9>0と定めておく。 θ 3Y =K PY9 Δy 0 +K IY9 ∫Δy 0 dt +K DY9 d/dt(Δy 0 )...(10) Note that it is determined that K PY9 , K IY9 , K DY9 >0.

今、船舶1が右前方より外乱Sを受けて第15
図に示すようにx0軸の左側に来たとすると、Δy0
<0となり、(9),(10)式より第3の首振り式プロペ
ラ23の推力ベクトルに対する要求信号3Y,θ3Y
3Y>0,θ3Y<0のようになる。
Now, Vessel 1 is receiving a disturbance S from the right front.
If we come to the left side of the x 0 axis as shown in the figure, Δy 0
<0, and from equations (9) and (10), the required signals 3Y and θ 3Y for the thrust vector of the third oscillating propeller 23 are obtained.
3Y > 0, θ 3Y < 0.

したがつて、第3の首振り式プロペラ23の推
力ベクトルは第18図a中の破線の矢印で示すよ
うに第2象限内に生じ、この推力ベクトルでは位
置偏差をますます増大させる。しかし前述したよ
うに右前方の外乱Sに対して船舶1を定点保持で
きる推力ベクトルの組合わせは第4図に示す組合
わせでなければならないので、第1の首振り式プ
ロペラ21の要求信号の場合と同様に、第3の首
振り式プロペラ23の旋回角検出信号θ3が負の場
合は推力量の要求信号3Yの符号を変換する必要
がある。
Therefore, the thrust vector of the third oscillating propeller 23 occurs in the second quadrant as shown by the broken line arrow in FIG. 18a, and the positional deviation increases further in this thrust vector. However, as mentioned above, the combination of thrust vectors that can hold the ship 1 at a fixed point against the disturbance S in the right forward direction must be the combination shown in FIG. Similarly to the above case, when the turning angle detection signal θ 3 of the third oscillating propeller 23 is negative, it is necessary to convert the sign of the thrust amount request signal 3Y .

したがつて、第8のPID制御器315は、第3
の首振り式プロペラ23の旋回角検出信号θ3が負
のときは、推力量の要求信号3Yの符号を変換し
て出力すると、第18図aの実線の矢印で示す推
力ベクトルが第3の首振り式プロペラ23に実現
でき、船舶1の定位置保持が可能となる。
Therefore, the eighth PID controller 315
When the turning angle detection signal θ 3 of the oscillating propeller 23 is negative, when the sign of the thrust amount request signal 3Y is converted and output, the thrust vector shown by the solid arrow in FIG. This can be realized as an oscillating propeller 23, and the ship 1 can be held in a fixed position.

また、旋回角検出信号θ3が負のときに推力量の
要求信号3Yの符号を変換する役割は後述の第3
の符号変換器334が行なう。
Also, when the turning angle detection signal θ 3 is negative, the role of converting the sign of the thrust amount request signal 3Y is the third
The code converter 334 performs this.

次に、船舶1が左前方からの外乱Sを受けてx0
軸の右側に来たとすると、Δy0>0となり、(9),
(10)式より第3の首振り式プロペラ23の推力ベク
トルに対する要求信号3Y,θ3Y3Y<0,θ3Y
0のようになる。
Next, the ship 1 receives a disturbance S from the front left and x 0
If it comes to the right side of the axis, Δy 0 > 0, and (9),
From equation (10), the required signal 3Y , θ 3Y for the thrust vector of the third oscillating propeller 23 is 3Y <0, θ 3Y >
It will be like 0.

したがつて、第3の首振り式プロペラ23の推
力ベクトルは第18図bに示すように第3象限内
に生じ、左前方からの外乱Sに対して前記第10
図に示す推力ベクトルが実現され、船舶1の定位
置保持が可能となる。
Therefore, the thrust vector of the third oscillating propeller 23 is generated in the third quadrant as shown in FIG.
The thrust vector shown in the figure is realized, and the vessel 1 can be held in a fixed position.

上記(5)〜(10)式における第2項の積分項は、船舶
1が設定位置に戻つて位置偏差Δy0が零の状態
(このとき第1項による要求信号は零になる。)で
も、風や潮流などの外乱力に対抗できる推力ベク
トルをそれぞれの首振り式プロペラに保持し続け
るように要求信号を出力する役割を果す項で、上
記(5)〜(10)式における第3項の微分項は、それぞれ
のプロペラの推力ベクトルにより船舶1が設定位
置に戻りつつあるときに設定位置より大きく行き
過ぎがないようにプロペラの推力ベクトルに制動
効果を持たせて安定な位置制御を実現する役割を
果す項である。
The integral term of the second term in equations (5) to (10) above is the same even when the ship 1 returns to the set position and the positional deviation Δy 0 is zero (at this time, the request signal due to the first term becomes zero). , is a term that plays the role of outputting a request signal so that each oscillating propeller continues to maintain a thrust vector capable of resisting disturbances such as wind and current, and is the third term in equations (5) to (10) above. The differential term provides a braking effect to the thrust vectors of the propellers so that when the ship 1 is returning to the set position due to the thrust vector of each propeller, it does not go too far beyond the set position, thereby achieving stable position control. This is a term that plays a role.

第10および第11のPID制御器317,318
は、第3の減算器306の出力、すなわち方位偏
差信号ΔΨとジヤイロコンパス303の出力信号
Ψとを入力として、第1の首振り式プロペラ21
の推力量に対する要求信号1〓と推力方向に対す
る要求信号θ1〓とを出力して、方位偏差ΔΨが零
になるようにする役割を果す制御器である。
10th and 11th PID controllers 317, 318
inputs the output of the third subtractor 306, that is, the azimuth deviation signal ΔΨ, and the output signal Ψ of the gyro compass 303, and inputs the output signal Ψ of the first oscillating propeller 21.
This is a controller that outputs a request signal 1 〓 for the thrust amount and a request signal θ 1 〓 for the thrust direction so that the azimuth deviation ΔΨ becomes zero.

ここで、第1の首振り式プロペラ21に対する
要求信号1〓,θ1〓は(11),(12)式のようになる。
Here, the request signals 1 〓 and θ 1 〓 for the first oscillating propeller 21 are as shown in equations (11) and (12).

1〓=KP10ΔΨ+KI10∫ΔΨdt +KD10d/dt(Ψ) …(11) なお、KP10,KI10,KD10<0と定めておく。 1 〓=K P10 ΔΨ+K I10 ∫ΔΨdt +K D10 d/dt(Ψ) ...(11) Note that K P10 , K I10 , K D10 <0.

θ1〓=KP11ΔΨ+KI11∫ΔΨdt +KD11d/dt(Ψ) …(12) なお、KP11,KI11,KD11<0と定めておく。 θ 1 〓=K P11 ΔΨ+K I11 ∫ΔΨdt +K D11 d/dt(Ψ) …(12) Note that it is set that KP11 , K I11 , K D11 <0 .

今、船舶1が第19図aに示すように右前方か
らの外乱Sを受けると、船首方位が変つて方位偏
差ΔΨがΔΨ<0となり、(11),(12)式より第1の首
振り式プロペラ21の推力ベクトルに対する要求
信号1〓,θ1〓は1〓>0,θ1〓>0のようになる
Now, when the vessel 1 receives a disturbance S from the right front as shown in Figure 19a, the heading changes and the heading deviation ΔΨ becomes ΔΨ<0, and from equations (11) and (12), the first heading The required signals 1 〓, θ 1 〓 for the thrust vector of the swing type propeller 21 are as follows: 1 〓>0, θ 1 〓>0.

したがつて、第1の首振り式プロペラ21の推
力ベクトルは第19図aに示すように第1象限内
に生じ、船首方位を元に戻すような推力ベクトル
が実現されている。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 occurs within the first quadrant as shown in FIG. 19a, and a thrust vector that returns the ship's heading to its original direction is realized.

次に、船舶1が左前方からの外乱Sを受けると
方位偏差ΔΨがΔΨ>0となり、(11),(12)式より第
1の首振り式プロペラ21の推力ベクトルに対す
る要求信号1〓,θ1〓は1〓<0,θ1〓<0のよう

なる。
Next, when the ship 1 receives a disturbance S from the front left, the azimuth deviation ΔΨ becomes ΔΨ>0, and from equations (11) and (12), the required signal 1 〓, θ 1 〓 becomes 1 〓 < 0, θ 1 〓 < 0.

したがつて、第1の首振り式プロペラ21の推
力ベクトルは第19図b中の破線の矢印で示すよ
うに第4象限内に生じ、この推力ベクトルでは方
位偏差をますます増大させることになる。船首方
位を元に戻すためには第19図bの実線の矢印で
示す推力ベクトルが必要とされるから、第1の首
振り式プロペラ21の旋回角検出信号θ1が負の場
合には推力量の要求信号1〓の符号を変換する必
要がある。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 occurs in the fourth quadrant as shown by the broken arrow in FIG. 19b, and this thrust vector causes the azimuth deviation to increase further. . In order to restore the ship's heading, a thrust vector shown by the solid arrow in FIG. It is necessary to convert the sign of the competency requirement signal 1 〓.

したがつて、第10のPID制御器317は、第1
の首振り式プロペラ21の旋回角検出信号θ1が負
のときは、推力量の要求信号1〓の符号を変換し
て出力すると、第19図bの実線の矢印で示す推
力ベクトルが第1の首振り式プロペラ21に実現
でき、外乱Sによる船首方位の変化が修正され
る。
Therefore, the tenth PID controller 317
When the turning angle detection signal θ 1 of the oscillating propeller 21 is negative, when the sign of the thrust amount request signal 1 〓 is converted and output, the thrust vector shown by the solid line arrow in FIG. This can be realized in the oscillating propeller 21, and changes in the ship's heading due to the disturbance S are corrected.

第12および第13のPID制御器319,320
は、方位偏差信号ΔΨとジヤイロコンパス303
の出力信号Ψとを入力として、第3の首振り式プ
ロペラ23の推力量に対する要求信号3〓と推力
方向に対する要求信号θ3〓とを出力し、方位偏差
ΔΨが零になるようにする制御器である。
12th and 13th PID controllers 319, 320
is the azimuth deviation signal ΔΨ and the gyro compass 303
control to output a request signal 3 〓 for the thrust amount of the third oscillating propeller 23 and a request signal θ 3 〓 for the thrust direction, so that the azimuth deviation ΔΨ becomes zero. It is a vessel.

第3の首振り式プロペラ23に対する要求信号
3〓,θ3〓は(13),(14)式のようになる。
Request signal for the third oscillating propeller 23
3 〓, θ 3 〓 are as shown in equations (13) and (14).

3〓=KP12ΔΨ+KI12∫ΔΨdt +KD12d/dt(Ψ) …(13) なお、KP12,KI12,KD12>0と定めておく。 3 〓=K P12 ΔΨ+K I12 ∫ΔΨdt +K D12 d/dt(Ψ) ...(13) Note that it is set that KP12 , K I12 , K D12 >0.

θ3〓=KP13ΔΨ+KI13∫ΔΨdt +KD13d/dt(Ψ) …(14) なお、KP13,KI13,KD13<0と定めておく。 θ 3 〓=K P13 ΔΨ+K I13 ∫ΔΨdt +K D13 d/dt(Ψ) …(14) Note that it is set that KP13 , K I13 , K D13 <0 .

今、船舶1が第20図aに示すように右前方か
らの外乱Sを受けると、船首方位が変つて方位偏
差ΔΨがΔΨ<0となり、(13),(14)式より第3の
首振り式プロペラ23の推力ベクトルに対する要
求信号3〓,θ3〓は3〓<0,θ3〓>0のようにな
る。
Now, when the vessel 1 receives a disturbance S from the front right as shown in Figure 20a, the heading changes and the heading deviation ΔΨ becomes ΔΨ<0, and from equations (13) and (14), the third heading The required signals 3 〓, θ 3 〓 for the thrust vector of the swing type propeller 23 are as follows: 3 〓<0, θ 3 〓>0.

したがつて、第3の首振り式プロペラ23の推
力ベクトルは第20図aに示すように第3象限内
に生じ、船首方位を元に戻すような推力ベクトル
が実現される。
Therefore, the thrust vector of the third oscillating propeller 23 is generated in the third quadrant as shown in FIG.

次に、船舶1が左前方からの外乱Sを受ける
と、方位偏差ΔΨがΔΨ>0となり、(13),(14)式
より第3の首振り式プロペラ23の推力ベクトル
に対する要求信号3〓,θ3〓は3〓>0,θ3〓<0

ようになる。
Next, when the ship 1 receives a disturbance S from the front left, the azimuth deviation ΔΨ becomes ΔΨ>0, and from equations (13) and (14), the request signal 3 for the thrust vector of the third oscillating propeller 23 , θ 3 〓 is 3 〓 > 0, θ 3 〓 < 0
become that way.

したがつて、第3の首振り式プロペラ23の推
力ベクトルは第20図b中の破線の矢印で示すよ
うに第2象限内に生じ、この推力ベクトルでは方
位偏差をますます増大させることになる。しかし
船首方位を元に戻すためには第20図bの実線の
矢印で示す推力ベクトルが必要とされるから、第
3の首振り式プロペラ23の旋回角検出信号θ3
負の場合には推力量の要求信号3〓の符号を変換
する必要がある。
Therefore, the thrust vector of the third oscillating propeller 23 occurs within the second quadrant, as shown by the dashed arrow in FIG. . However, in order to return the ship's heading to its original direction, a thrust vector shown by the solid arrow in FIG. It is necessary to convert the sign of the thrust amount request signal 3 〓.

したがつて、第12のPID制御器319は、第3
の首振り式プロペラ23の旋回角検出信号θ3が負
のときは、推力量の要求信号3〓の符号を変換し
て出力すると、第20図bの実線の矢印で示す推
力ベクトルが第3の首振り式プロペラ23に実現
でき、外乱による船首方位の変化が修正される。
Therefore, the twelfth PID controller 319
When the turning angle detection signal θ 3 of the oscillating propeller 23 is negative, when the sign of the thrust amount request signal 3 〓 is converted and output, the thrust vector shown by the solid line arrow in FIG. This can be realized in the oscillating propeller 23 of the present invention, and changes in the ship's heading due to disturbances are corrected.

なお、(11)〜(14)式における第2項の積分項は、
船舶1が設定方位に戻つて方位偏差ΔΨが零の状
態(このとき第1項による要求信号は零になる。)
でも、風や潮流などの外乱に対抗できる推力ベク
トルをそれぞれの首振り式プロペラに保持し続け
るように要求信号を出力する役割を果す項で、上
記(11)〜(14)式における第3項の微分項は、それぞ
れのプロペラの推力ベクトルにより船舶1が設定
方位に戻りつつあるときに設定方位より大きく行
き過ぎがないようにプロペラの推力ベクトルに制
御効果を持たせて安定な方位制御を実現する役割
を果す項である。
Note that the second integral term in equations (11) to (14) is
The ship 1 returns to the set orientation and the orientation deviation ΔΨ is zero (at this time, the request signal based on the first term becomes zero).
However, the third term in equations (11) to (14) above plays the role of outputting a request signal so that each oscillating propeller continues to maintain a thrust vector capable of resisting disturbances such as wind and current. The differential term has a control effect on the thrust vector of each propeller so that when the ship 1 is returning to the set heading due to the thrust vector of each propeller, it does not go too far beyond the set heading, thereby realizing stable heading control. It is a term that plays a role.

第1の加算器321は、第4のPID制御器31
1と第10のPID制御器317の出力信号を入力と
して、下記(15)式の加算結果1Aを出力するもの
である。
The first adder 321 is connected to the fourth PID controller 31
It inputs the output signals of the 1st and 10th PID controllers 317 and outputs the addition result 1A of the following equation (15).

1A1Y1〓=KPY4Δy0+KIY4∫Δy0dt+KDY4
d/dt(Δy0)+KP10ΔΨ+KI10∫ΔΨdt+KD10
d/dt(Ψ)
…(15) また、第1の符号変換器322は、第1の首振
り式プロペラ21の旋回角が負、すなわち推力ベ
クトルが左向きの場合に、第1の加算器321が
出力する第1の首振り式プロペラ21の推力量に
対する要求信号1Aの符号を変換して、第1の首
振り式プロペラ21に位置偏差Δy0および方位偏
差ΔΨの修正を効果的に行なえるような推力ベク
トルを実現する役割を持つものである。
1A = 1Y + 1 〓=K PY4 Δy 0 +K IY4 ∫Δy 0 dt+K DY4
d/dt(Δy 0 )+K P10 ΔΨ+K I10 ∫ΔΨdt+K D10
d/dt(Ψ)
...(15) In addition, the first code converter 322 converts the first sign converter 322 into the first sign converter 322 when the turning angle of the first oscillating propeller 21 is negative, that is, when the thrust vector is directed to the left. By converting the sign of the request signal 1A for the amount of thrust of the oscillating propeller 21, a thrust vector is realized that allows the first oscillating propeller 21 to effectively correct the positional deviation Δy 0 and the azimuth deviation ΔΨ. It has the role of

したがつて、第1の符号変換器322は、第1
の加算器321と後述の第1の首振り式プロペラ
21用の第1の旋回角検出器327の各出力信号
を入力として、旋回角検出信号θ1が負の場合に
は、第1の加算器321の出力信号の符号を変換
して出力し、旋回角検出信号θ1が正の場合は、第
1の加算器321の出力信号の符号を変換せずそ
のまま出力するのである。
Therefore, the first code converter 322
When the turning angle detection signal θ 1 is negative, the first addition If the turning angle detection signal θ 1 is positive, the sign of the output signal of the first adder 321 is not converted and is output as is.

第2の加算器323は、第1のPID制御器30
8と第1の符号変換器322との出力信号を入力
として第1の首振り式プロペラ21の推力量に対
する要求信号1dとして下記(16)式の加算結果を
出力するものである。
The second adder 323 is connected to the first PID controller 30
8 and the first code converter 322, and outputs the addition result of the following equation (16) as a request signal 1d for the amount of thrust of the first oscillating propeller 21.

1d=KPX1Δx0+KIX1∫Δx0dt+KDX1d/dt(Δx0
±{KPY4Δy0+KIY4∫Δy0dt+KDY4d/dt(Δy0) +KP10ΔΨ+KI10∫ΔΨdt+KD10d/dt(
Ψ)}…(16) ここで、θ1>0のときは、+符号を選択し、θ1
<0のときは、−符号を選択するものとする。
1d = K PX1 Δx 0 +K IX1 ∫Δx 0 dt+K DX1 d/dt (Δx 0 )
±{K PY4 Δy 0 +K IY4 ∫Δy 0 dt+K DY4 d/dt(Δy 0 ) +K P10 ΔΨ+K I10 ∫ΔΨdt+K D10 d/dt(
Ψ)}...(16) Here, when θ 1 > 0, select the + sign and θ 1
When <0, - sign shall be selected.

なお、上記(16)式における第1〜第3項は、風
や潮流などの外乱に対抗して第1の首振り式プロ
ペラ21の推力量を変えることにより、船舶1の
位置偏差Δx0が零になるように安定な位置制御を
行なう役割を果す項で、第4〜第6項は位置偏差
Δy0を零にする役割を果す項で、第7〜第9項は
方位偏差ΔΨを零にする役割を果す項である。
Note that the first to third terms in the above equation (16) mean that by changing the amount of thrust of the first oscillating propeller 21 against disturbances such as wind and current, the positional deviation Δx 0 of the ship 1 is The 4th to 6th terms are the terms that play the role of making the positional deviation Δy 0 zero, and the 7th to 9th terms are the terms that play the role of making the azimuth deviation ΔΨ zero. This is a term that plays the role of

また上記(16)式の符号の選択は上述の第1の符
号変換器322が行なう。
Further, the selection of the code in the above equation (16) is performed by the above-mentioned first code converter 322.

第1の自動手動切換装置324は、既存の第1
の翼角ハンドル100と第2の加算器323の出
力信号とを入力として、操縦者が希望する運転モ
ードに応じて切換えることにより、いずれかの信
号を出力できるようにしたものである。
The first automatic manual switching device 324 replaces the existing first automatic manual switching device 324.
The blade angle handle 100 and the output signal of the second adder 323 are input, and by switching according to the driving mode desired by the operator, either signal can be output.

また、第1の翼角サーボ機構101は第1の自
動手動切換装置324の出力信号により第1の首
振り式プロペラ21の推力量1を調節するもの
である。
Further, the first blade angle servo mechanism 101 adjusts the thrust amount 1 of the first oscillating propeller 21 based on the output signal of the first automatic manual switching device 324.

第3の加算器325は、第5のPID制御器31
2と第11のPID制御器318との出力信号とを入
力として、第1の首振り式プロペラ21の推力方
向に対する要求信号θ1dとして、下記(17)式の加算
結果を出力するものである。
The third adder 325 is connected to the fifth PID controller 31
2 and the output signal of the eleventh PID controller 318 as input, the addition result of the following equation (17) is output as the request signal θ 1d for the thrust direction of the first oscillating propeller 21. .

θ1d=KPY5Δy0+KIY5∫Δy0dt+KDY5d/dt(Δy0
+KP11ΔΨ+KI11∫ΔΨdt+KD11d/dt(Ψ)…
(17) なお、上記(17)式における第1〜第3項は位置
偏差Δy0を零にする役割を果す項で、第4〜第6
項は方位偏差ΔΨを零にする役割を果す項であ
る。
θ 1d = K PY5 Δy 0 +K IY5 ∫Δy 0 dt+K DY5 d/dt (Δy 0 )
+K P11 ΔΨ+K I11 ∫ΔΨdt+K D11 d/dt(Ψ)…
(17) Note that the first to third terms in the above equation (17) are terms that play the role of making the positional deviation Δy 0 zero, and the fourth to sixth terms
The term is a term that plays the role of making the azimuth deviation ΔΨ zero.

第2の自動手動切換装置326は、既存の第1
の旋回角ハンドル102と第3の加算器325と
の出力信号を入力として、操縦者が希望する運転
モードに応じて切換えることにより、いずれかの
信号を出力できるようにしたものである。
The second automatic manual switching device 326 replaces the existing first
By inputting the output signals from the turning angle handle 102 and the third adder 325, the operator can output either signal by switching according to the desired driving mode.

また、第1の旋回角サーボ機構103は、第2
の自動手動切換装置326の出力信号を入力とし
て、第1の首振り式プロペラ21の旋回角θ1を調
節するものである。
Further, the first turning angle servo mechanism 103
The turning angle θ 1 of the first oscillating propeller 21 is adjusted using the output signal of the automatic manual switching device 326 as input.

第1の旋回角検出器327は第1の首振り式プ
ロペラ21の旋回角θ1を検出するもので、この旋
回角検出信号θ1は上述の第1の符号変換器322
に入力される。
The first turning angle detector 327 detects the turning angle θ 1 of the first oscillating propeller 21, and this turning angle detection signal θ 1 is sent to the above-mentioned first code converter 322.
is input.

第2の符号変換器328は、第2の首振り式プ
ロペラ22の旋回角が負、すなわち推力ベクトル
が左向きの場合に、第6のPID制御器313が出
力する第2の首振り式プロペラ22の推力量に対
する要求信号2Yの符号を変換して、第2の首振
り式プロペラ22に位置偏差Δy0の修正を効果的
に行なえるような推力ベクトルを実現する役割を
持つものである。
The second sign converter 328 converts the second oscillating propeller 22 output from the sixth PID controller 313 when the turning angle of the second oscillating propeller 22 is negative, that is, when the thrust vector is directed to the left. It has the role of converting the sign of the request signal 2Y for the thrust amount to realize a thrust vector for the second oscillating propeller 22 that can effectively correct the positional deviation Δy 0 .

したがつて第2の符号変換器328は、第6の
PID制御器313と後述の第2の首振り式プロペ
ラ22用の第2の旋回角検出器322の各出力信
号を入力とし、旋回角検出信号θ2が負の場合に
は、第6のPID制御器313の出力信号の符号を
変換して出力し、旋回角検出信号θ2が正の場合
は、第6のPID制御器313の出力信号の符号を
変換せずそのまま出力するのである。
Therefore, the second code converter 328
Each output signal of a PID controller 313 and a second turning angle detector 322 for the second oscillating propeller 22 (described later) is input, and when the turning angle detection signal θ 2 is negative, the sixth PID The sign of the output signal of the controller 313 is converted and outputted, and if the turning angle detection signal θ 2 is positive, the sign of the output signal of the sixth PID controller 313 is not converted and is output as is.

第4の加算器329は、第2のPID制御器30
9と第2の符号変換器328との出力信号を入力
として第2の首振り式プロペラ22の推力量に対
する要求信号2dとして下記(18)式の加算結果を
出力するものである。
The fourth adder 329 is connected to the second PID controller 30
9 and the second code converter 328 as inputs, and outputs the addition result of the following equation (18) as a request signal 2d for the amount of thrust of the second oscillating propeller 22.

2d=KPX2Δx0+KIX2∫Δx0dt+KDX2d/dt(Δx0
±{KPY6Δy0+KIY6∫Δy0dt+KDY6d/dt(Δy0)}…
(18) ここで、θ2>0のときは、+符号を選択し、θ2
<0のときは、−符号を選択するものとする。
2d = K PX2 Δx 0 +K IX2 ∫Δx 0 dt+K DX2 d/dt (Δx 0 )
±{K PY6 Δy 0 +K IY6 ∫Δy 0 dt+K DY6 d/dt(Δy 0 )}...
(18) Here, when θ 2 >0, select + sign and θ 2
When <0, - sign shall be selected.

なお、上記(18)式における第1〜第3項は、
風や潮流などの外乱に対抗して第2の首振り式プ
ロペラ22の推力量を変えることにより、船舶1
の位置修正Δx0が零になるように安定な位置制御
を行なう役割を果す項で、第4〜第6項は位置偏
差Δy0を零にする役割を果す項である。
Note that the first to third terms in the above equation (18) are
By changing the amount of thrust of the second oscillating propeller 22 in response to disturbances such as wind and current, the ship 1
This term plays the role of performing stable position control so that the position correction Δx 0 of becomes zero, and the fourth to sixth terms are the terms that play the role of making the position deviation Δy 0 zero.

また、上記(18)式の符号の選択は上述の第2の
符号変換器328が行なう。
Further, the selection of the code in equation (18) is performed by the second code converter 328 described above.

第3の自動手動切換装置330は、既存の第2
の翼角ハンドル104と第4の加算器329との
出力信号を入力として、操縦者が希望する運転モ
ードに応じて切換えることにより、いずれかの信
号を出力できるようにしたものである。
The third automatic manual switching device 330 replaces the existing second automatic manual switching device 330.
The output signal from the wing angle handle 104 and the fourth adder 329 are input, and by switching according to the driving mode desired by the operator, either signal can be output.

また、第2の翼角サーボ機構105は第3の自
動手動切換装置330の出力信号により第2の首
振り式プロペラ22の推力量2を調節するもの
である。
Further, the second blade angle servo mechanism 105 adjusts the thrust amount 2 of the second oscillating propeller 22 based on the output signal of the third automatic manual switching device 330.

第4の自動手動切換装置331は、既存の第2
の旋回角ハンドル106と第7のPID制御器31
4との出力信号を入力として、操縦者が希望する
運転モードに応じて切換えることにより、いずれ
かの信号を出力できるようになつている。
The fourth automatic manual switching device 331 replaces the existing second
rotation angle handle 106 and seventh PID controller 31
By inputting the output signals 4 and 4 and switching according to the driving mode desired by the operator, either signal can be output.

また、第2の旋回角サーボ機構107は、第4
の自動手動切換装置331の出力信号を入力とし
て、第2の首振り式プロペラ22の旋回角θ2を調
節するものである。
Further, the second turning angle servo mechanism 107
The turning angle θ 2 of the second oscillating propeller 22 is adjusted using the output signal of the automatic manual switching device 331 as input.

第2の旋回角検出器332は第2の首振り式プ
ロペラ22の旋回角θ2を検出するもので、この旋
回角検出信号θ2は上述の第2の符号変換器328
に入力される。
The second turning angle detector 332 detects the turning angle θ 2 of the second oscillating propeller 22, and this turning angle detection signal θ 2 is sent to the above-mentioned second code converter 328.
is input.

第5の加算器333は、第8のPID制御器31
5と第12のPID制御器319との出力信号を入力
として、下記(19)式の加算結果5Aを出力するも
のである。
The fifth adder 333 is connected to the eighth PID controller 31
5 and the twelfth PID controller 319 as inputs, and outputs the addition result 5A of the following equation (19).

5A2Y2〓=KPY8Δy0+KIY8∫Δy0dt+KDY8
d/dt(Δy0)+KP12ΔΨ+KI12∫ΔΨdt+KD12
d/dt(Ψ)
…(19) 第3の符号変換器334は、第1の首振り式プ
ロペラ21に対する第1の符号変換器322と同
じ役割を第3の首振り式プロペラ23について果
すもので第5の加算器333と後述の第3の首振
り式プロペラ23用の第3の旋回角検出器339
の各出力信号を入力として、旋回角検出信号θ3
負の場合は、第5の加算器333の出力信号の符
号を変換して出力し、旋回角検出信号θ3が正の場
合は、第5の加算器333の出力信号の符号を変
換せずそのまま出力するのである。
5A = 2Y + 2 〓=K PY8 Δy 0 +K IY8 ∫Δy 0 dt+K DY8
d/dt(Δy 0 )+K P12 ΔΨ+K I12 ∫ΔΨdt+K D12
d/dt(Ψ)
...(19) The third code converter 334 plays the same role for the third oscillating propeller 23 as the first code converter 322 for the first oscillating propeller 21, and is a fifth adder. 333 and a third swing angle detector 339 for the third oscillating propeller 23, which will be described later.
When the turning angle detection signal θ 3 is negative, the sign of the output signal of the fifth adder 333 is converted and output, and when the turning angle detection signal θ 3 is positive, The sign of the output signal of the fifth adder 333 is not converted and is output as is.

第6の加算器335は、第3のPID制御器31
0と第3の符号変換器334との出力信号を入力
として、第3の首振り式プロペラ23の推力量に
対する要求信号3dとして下記(20)式の加算結
果を出力するものである。
The sixth adder 335 is connected to the third PID controller 31
0 and the output signal of the third code converter 334 as inputs, the addition result of the following equation (20) is output as a request signal 3d for the amount of thrust of the third oscillating propeller 23.

3d=KPX3Δx0+KIX3∫Δx0dt+KDX3d/dt(Δx0
±{KPY8Δy0+KIY8∫Δy0dt+KDY8d/dt(Δy0) +KP12ΔΨ+KI12∫ΔΨdt+KD12d/dt(
Ψ)}…(20) ここで、θ3>0のときは、+符号を選択し、θ3
<0のときは、−符号を選択するものとする。
3d = K PX3 Δx 0 +K IX3 ∫Δx 0 dt+K DX3 d/dt (Δx 0 )
±{K PY8 Δy 0 +K IY8 ∫Δy 0 dt+K DY8 d/dt(Δy 0 ) +K P12 ΔΨ+K I12 ∫ΔΨdt+K D12 d/dt(
Ψ)}...(20) Here, when θ 3 > 0, select + sign and θ 3
When <0, - sign shall be selected.

なお、上記(20)式における第1〜第3項は、外
乱に対して第3の首振り式プロペラ23の推力量
を変えることにより位置偏差Δx0が零になるよう
にする役割を果す項で、第4〜第6項は位置偏差
Δy0が零になるようにする役割を果す項で、第7
〜第9項は方位偏差ΔΨが零になるようにする役
割を果す項である。
Note that the first to third terms in the above equation (20) are terms that play a role in reducing the positional deviation Δx 0 to zero by changing the amount of thrust of the third oscillating propeller 23 in response to disturbances. The fourth to sixth terms serve to make the positional deviation Δy 0 zero, and the seventh term
The 9th term is a term that plays a role in making the azimuth deviation ΔΨ zero.

また上記(20)式の符号の選択は上述の第3の符
号変換器334で行なう。
Further, the selection of the code in the above equation (20) is performed by the above-mentioned third code converter 334.

第5の自動手動切換装置336は、既存の第3
の翼角ハンドル108と第6の加算器335との
出力信号を入力として、操縦者が希望する運転モ
ードに応じて切換えることにより、いずれかの信
号を出力できるようにしたものである。
The fifth automatic manual switching device 336 replaces the existing third automatic manual switching device 336.
By inputting the output signals from the wing angle handle 108 and the sixth adder 335, either signal can be output by switching according to the driving mode desired by the operator.

また、第3の翼角サーボ機構109は第5の自
動手動切換装置336の出力信号により第3の首
振り式プロペラ23の推力量3を調節するもの
である。
Further, the third blade angle servo mechanism 109 adjusts the thrust amount 3 of the third oscillating propeller 23 based on the output signal of the fifth automatic manual switching device 336.

第7の加算器337は、第9のPID制御器31
6と第13のPID制御器320との出力信号を入力
として、第3の首振り式プロペラ23の推力方向
に対する要求信号θ3dとして下記(21)式の加算結果
を出力するものである。
The seventh adder 337 is connected to the ninth PID controller 31
The output signals of the PID controller 6 and the thirteenth PID controller 320 are inputted, and the addition result of the following equation (21) is output as a request signal θ 3d for the thrust direction of the third oscillating propeller 23.

θ3d=KPY9Δy0+KIY9∫Δy0dt+KDY9d/dt(Δy0
+KP13ΔΨ+KI13∫ΔΨdt+KD13d/dt(Ψ)…
(21) なお、上記(21)式における第1〜第3項は位置
偏差Δy0が零に、第4〜第6項は方位偏差ΔΨが
零にそれぞれなるようにする役割をもつ項であ
る。
θ 3d = K PY9 Δy 0 +K IY9 ∫Δy 0 dt+K DY9 d/dt (Δy 0 )
+K P13 ΔΨ+K I13 ∫ΔΨdt+K D13 d/dt(Ψ)…
(21) In addition, the first to third terms in the above equation (21) have the role of making the positional deviation Δy 0 zero, and the fourth to sixth terms have the role of making the azimuth deviation ΔΨ zero, respectively. .

第6の自動手動切換装置338は、既存の第3
の旋回角ハンドル110と第7の加算器337と
の出力信号を入力として、操縦者が希望する運転
モードに応じて切換えることにより、いずれかの
信号を出力できるようにしたものである。
The sixth automatic manual switching device 338 replaces the existing third
By inputting the output signals from the turning angle handle 110 and the seventh adder 337, the operator can output either signal by switching according to the desired driving mode.

また、第3の旋回角サーボ機構111は第6の
自動手動装置338の出力信号により第3の首振
り式プロペラ23の旋回角θ3を調節するものであ
る。
Further, the third turning angle servo mechanism 111 adjusts the turning angle θ 3 of the third oscillating propeller 23 based on the output signal of the sixth automatic manual device 338.

第3の旋回角検出器339は第3の首振り式プ
ロペラ23の旋回角θ3を検出するもので、この旋
回角検出信号θ3は上述の第3の符号変換器334
に入力される。
The third turning angle detector 339 detects the turning angle θ 3 of the third oscillating propeller 23, and this turning angle detection signal θ 3 is transmitted to the third code converter 334.
is input.

ところで、本装置は、第21図a,bに示すよ
うに、船舶1の後方より外乱Sを受ける場合に
も、容易に船舶1の定位置保持装置として使うこ
とができる。
By the way, this device can be easily used as a fixed position holding device for the ship 1 even when the ship 1 is subjected to a disturbance S from behind, as shown in FIGS. 21a and 21b.

第21図aは船体右後方より外乱Sを受けた場
合を示すもので、第21図bは船体左後方より外
乱Sを受けた場合を示すものであるが、この場合
は船尾側に第1、第2の首振り式プロペラ21,
22を設けるとともに、船首側に第3の首振り式
プロペラ23を設ければよく、各首振り式プロペ
ラ21,22,23に第21図a,bに示すよう
な推力ベクトルT1,T2,T3を実現することによ
り、船体後方からの外乱Sに対しても船舶1の定
位置保持を図ることができる。
Figure 21a shows the case where the disturbance S is received from the rear right of the hull, and Figure 21b shows the case where the disturbance S is received from the rear left of the hull, but in this case, the first , second oscillating propeller 21,
22 and a third oscillating propeller 23 on the bow side, each oscillating propeller 21, 22, 23 has thrust vectors T 1 , T 2 as shown in FIGS. 21a and 21b. , T 3 , it is possible to maintain the fixed position of the ship 1 even in the face of disturbance S from the rear of the ship.

すなわち第21図に示すように、船舶1が船体
後方より外乱Sを受けるときは、第11図に示す
本装置で第2の加算器323の出力信号を第1の
首振り式プロペラ21に対する翼角要求信号とし
第3の加算器325の出力信号を第1の首振り式
プロペラ21に対する旋回角要求信号とする。
That is, as shown in FIG. 21, when the ship 1 receives a disturbance S from the rear of the hull, the output signal of the second adder 323 is sent to the blade of the first oscillating propeller 21 using this device shown in FIG. The output signal of the third adder 325 is used as a turning angle request signal for the first oscillating propeller 21.

次に、第4の加算器329の出力信号を第2の
首振り式プロペラ22に対する翼角要求信号と
し、第7のPID制御器314の出力信号を第2の
首振り式プロペラ22に対する旋回角要求信号と
する。
Next, the output signal of the fourth adder 329 is used as the blade angle request signal for the second oscillating propeller 22, and the output signal of the seventh PID controller 314 is used as the turning angle request signal for the second oscillating propeller 22. Use as a request signal.

さらに第6の加算器335の出力信号を第3の
首振り式プロペラ23に対する翼角要求信号と
し、第7の加算器337の出力信号を第3の首振
り式プロペラ23に対する旋回角要求信号とす
る。
Further, the output signal of the sixth adder 335 is used as a blade angle request signal for the third oscillating propeller 23, and the output signal of the seventh adder 337 is used as a turning angle request signal for the third oscillating propeller 23. do.

なお、実際は、外乱Sが船体の前後方向いずれ
から作用するかわからないため、首振り式プロペ
ラを船首側および船尾側にそれぞれ2台ずつ設
け、外乱の方向により適宜スイツチ操作を行なつ
て制御すればよい。
In reality, it is not known which direction the disturbance S will act on the hull, so two oscillating propellers are installed on the bow side and two on the stern side, and they can be controlled by operating switches as appropriate depending on the direction of the disturbance. good.

以上のように外乱Sの方向によつて、本装置の
出力信号を適当な首振り式プロペラへの制御指令
として出力することにより、大型船舶1の定位置
保持をすべての外乱方向に対して実現できる。
As described above, by outputting the output signal of this device as a control command to an appropriate oscillating propeller depending on the direction of the disturbance S, it is possible to maintain the large ship 1 in a fixed position in all disturbance directions. can.

次に、本装置についてのシユミレーシヨン例を
示す。
Next, a simulation example of this device will be shown.

第22図は、船舶1が風速25m/secの風外乱
を右前方10度より受けたときに、本装置を使用し
て船舶1の定位置保持制御を行なつたときの性能
シミユレーシヨン結果を示すグラフである。
Figure 22 shows the performance simulation results when this device was used to control the fixed position of the ship 1 when the ship 1 received a wind disturbance with a wind speed of 25 m/sec from 10 degrees forward to the right. It is a graph.

なお、対象船は船長151m、船幅27m、排水量
20836tで、第1および第3の首振り式プロペラ2
1,23は船体重心Gより64mの距離に、第2の
首振り式プロペラ22は船体重心Gより37mの距
離にあるとする。
The target ship has a length of 151m, a width of 27m, and a displacement.
20836t, 1st and 3rd oscillating propeller 2
1 and 23 are located at a distance of 64 m from the ship's center of gravity G, and the second oscillating propeller 22 is located at a distance of 37 m from the ship's center of gravity G.

第22図aは、風速の時間的変化を示すグラフ
で、このグラフから風速は10秒間で0から25m/
secに達していることがわかる。
Figure 22a is a graph showing the temporal change in wind speed. From this graph, the wind speed ranges from 0 to 25 m/s in 10 seconds.
It can be seen that sec has been reached.

第22図bは、同図aの風外乱を受けたときの
船舶1の位置および船首方位の時間的変化を示す
グラフであるが、このグラフから船舶1の前後方
向(x0軸方向)の動きであるサージ量(実線)は
最大5.6mに達し、左右方向(y0軸方向)の動き
であるスウエイ量(破線)は最大2.3mに達し、
元の位置に戻るのに約4分を要していることがわ
かる。なお船舶1の船首方位(図中○―で示す。)
は左向きに最大約2度変化するが、元の方位に戻
るのに約3分を要していることもわかる。
Figure 22b is a graph showing temporal changes in the position and heading of the vessel 1 when subjected to the wind disturbance shown in Figure 22a. From this graph, the longitudinal direction (x0 axis direction) of the vessel 1 The amount of surge (solid line), which is movement, reaches a maximum of 5.6 m, and the amount of sway (dashed line), which is movement in the left-right direction (y 0 axis direction), reaches a maximum of 2.3 m.
It can be seen that it takes about 4 minutes to return to the original position. In addition, the heading direction of vessel 1 (indicated by ○ in the diagram)
It can be seen that the angle changes to the left by a maximum of about 2 degrees, but it takes about 3 minutes to return to its original orientation.

以上より、船舶1は第22図aのステツプ状風
外乱を受けたときに約4分で元の状態に復帰する
ことがわかる。
From the above, it can be seen that the ship 1 returns to its original state in about 4 minutes when it receives the step-like wind disturbance shown in FIG. 22a.

第22図c〜hは、いずれも同図aに示すステ
ツプ状風外乱を受けたときに船舶1の位置および
方位を元に戻すために、第1、第2および第3の
首振り式プロペラ21,22,23が発生する推
力ベクトルの時間的経過を示すグラフである。
Figures 22c to 22h show the first, second, and third oscillating propellers used to restore the original position and orientation of the ship 1 when it receives the step-like wind disturbance shown in Figure 22a. 21 is a graph showing the time course of thrust vectors generated by 21, 22, and 23.

第22図c,dはいずれも船舶1の船首側に位
置する第1の首振り式プロペラ21の推力ベクト
ルT1の変化を示すグラフで、第22図cの実線
はプロペラ翼角特性を示すとともに破線は旋回角
特性を示しており、第22図dの実線は推力の大
きさの特性を示すとともに、破線はプロペラ消費
馬力特性を示している。
Figures 22c and d are both graphs showing changes in the thrust vector T1 of the first oscillating propeller 21 located on the bow side of the ship 1, and the solid line in Figure 22c shows the propeller blade angle characteristics. In addition, the broken line shows the turning angle characteristic, the solid line in FIG. 22d shows the characteristic of the thrust magnitude, and the broken line shows the propeller consumption horsepower characteristic.

第1の首振り式プロペラ21は、第22図cの
実線で示すように前進推力を発生するようなプロ
ペラ翼角をとり、第22図cの破線で示すような
右向きの旋回角をとることにより、第23図に示
すような右向き前進推力ベクトルT1を発生して、
船舶1の位置および方位を元に戻して整定してい
る。
The first oscillating propeller 21 has a propeller blade angle that generates forward thrust as shown by the solid line in Figure 22c, and a rightward turning angle as shown by the broken line in Figure 22c. As a result, a rightward forward thrust vector T 1 as shown in Fig. 23 is generated,
The position and orientation of the ship 1 have been returned to their original positions and are being stabilized.

第22図e,fは、いずれも船舶1の船首側に
位置する第2の首振り式プロペラ22の推力ベク
トルT2の時間的変化を示すグラフで、第22図
eの実線はプロペラ翼角特性を示すとともに、破
線は旋回角特性を示しており、第22図fの実線
は推力の大きさの特性を示すとともに破線はプロ
ペラ消費馬力特性を示している。
Figures 22e and 22f are graphs showing temporal changes in the thrust vector T2 of the second oscillating propeller 22 located on the bow side of the ship 1, and the solid line in Figure 22e indicates the propeller blade angle. The broken line shows the turning angle characteristic, the solid line in FIG. 22f shows the thrust magnitude characteristic, and the broken line shows the propeller consumption horsepower characteristic.

第2の首振り式プロペラ22は、第22図eで
示すように前進推力を右側に発生し、第23図に
示すような前進推力ベクトルT2を発生して、船
舶1の位置及び方位を元に戻して整定している。
The second oscillating propeller 22 generates a forward thrust to the right as shown in FIG. 22 e, and generates a forward thrust vector T 2 as shown in FIG. I have put it back and fixed it.

第22図g,hは、いずれも船舶1の船尾側に
位置する第3の首振り式プロペラ23の推力ベク
トルT3の時間的変化を示すグラフで、第22図
gの実線はプロペラ翼角特性を示すとともに、破
線は旋回角特性を示しており、第22図hの実線
は推力の大きさの特性を示すとともに、破線はプ
ロペラ消費馬力特性を示している。
Figures 22g and 22h are graphs showing temporal changes in the thrust vector T3 of the third oscillating propeller 23 located on the stern side of the ship 1, and the solid line in Figure 22g is the propeller blade angle. In addition to showing the characteristics, the broken line shows the turning angle characteristic, the solid line in FIG. 22h shows the characteristic of the thrust magnitude, and the broken line shows the propeller consumption horsepower characteristic.

第3の首振り式プロペラ23は、第22図gで
示すように後進推力を右側に発生し、第23図に
示すような後進推力ベクトルT3を発生して、船
舶1の位置および方位を元に戻して整定してい
る。
The third oscillating propeller 23 generates a reverse thrust to the right as shown in FIG. 22g, and generates a reverse thrust vector T3 as shown in FIG. I have put it back and fixed it.

なお、第23図は第21図aの風外乱(風速25
m/sec、風向右10度)を受けたときの第1、第
2および第3の首振り式プロペラ21,22,2
3の推力ベクトルの整定状態を示す図である。
In addition, Fig. 23 shows the wind disturbance (wind speed 25
m/sec, wind direction 10 degrees to the right), the first, second and third oscillating propellers 21, 22, 2
3 is a diagram showing the settling state of the thrust vector of No. 3. FIG.

第1の首振り式プロペラ21は10.8tの前進推
力を船体中心線からθ1=18.3度の方向に発生し、
第2の首振り式プロペラ22は12.3tの前進推力
を船体中心線からθ2=24.4度の方向に発生し、第
3の首振り式プロペラ23は4.2tの後進推力を船
体中心線からθ3=10.0度の方向に発生している。
The first oscillating propeller 21 generates a forward thrust of 10.8t in the direction of θ 1 = 18.3 degrees from the hull centerline,
The second oscillating propeller 22 generates a forward thrust of 12.3 t in the direction of θ 2 = 24.4 degrees from the hull centerline, and the third oscillating propeller 23 generates a backward thrust of 4.2 t in the direction θ 2 = 24.4 degrees from the hull centerline. 3 Occurs in the direction of 10.0 degrees.

一方風外乱により船体が受ける抵抗力ベクトル
FTは、その大きさが19.4tで船体重心Gより前方
40.4mの位置に作用点Oを有し、船体中心線と角
度α=28.4度をなす方向を向いている。
On the other hand, the resistance vector applied to the hull due to wind disturbance
F T has a size of 19.4t and is forward of the ship's center of gravity G.
It has a point of application O at a position of 40.4 m, and is oriented in a direction that makes an angle α = 28.4 degrees with the hull centerline.

推力ベクトルT12は、第1および第2の首振り
式プロペラ21,22の発生推力T1,T2の合力
ベクトルで、その大きさは約9.1tで、船体重心G
より前方48mの位置に作用点Pを有している。
The thrust vector T 12 is the resultant force vector of the thrust forces T 1 and T 2 generated by the first and second oscillating propellers 21 and 22, and its size is approximately 9.1 t, and the magnitude is approximately 9.1 t.
The point of application P is located 48m further forward.

したがつて、抵抗力FTの作用点Oは第1およ
び第2の首振り式プロペラ21,22の発生推力
の合力ベクトルT12の作用点Pより後方になつて
おり、前述のごとく、船舶1の安定な方位制御が
行なわれているのである。
Therefore, the point of action O of the resistance force F T is behind the point of action P of the resultant force vector T 12 of the thrust generated by the first and second oscillating propellers 21 and 22, and as mentioned above, 1 stable azimuth control is being performed.

なお、第23図で第3の首振り式プロペラ23
の発生推力が後進推力となつていることにより、
船舶1の定位置保持制御に際して方位安定性が増
している。
In addition, in FIG. 23, the third oscillating propeller 23
Since the generated thrust is the backward thrust,
The azimuth stability is increased during the fixed position maintenance control of the ship 1.

第11図に示す本装置では、第2の首振り式プ
ロペラ22は船舶1の方位制御には寄与していな
い。これは第23図に示すように抵抗力ベクトル
FTの作用点Oは第2の首振り式プロペラ22の
中心点より前方にあるため、前述のごとく、第2
の首振り式プロペラ22の推力ベクトルT2自体
は船舶1の方位を不安定にさせるためである。
In this device shown in FIG. 11, the second oscillating propeller 22 does not contribute to the direction control of the ship 1. This is the resistance force vector as shown in Figure 23.
Since the point of action O of F T is forward of the center point of the second oscillating propeller 22, the second
This is because the thrust vector T 2 of the oscillating propeller 22 itself makes the direction of the ship 1 unstable.

したがつて、第22図aに示すようなステツプ
状風外乱を船舶1が右前方より受けたときは、第
23図に示すような推力ベクトルが第1、第2お
よび第3の首振り式プロペラ21,22,23に
それぞれ発生し、この推力ベクトルの組合わせは
第4図に示す船舶1の安定な定位置保持を可能と
する推力ベクトルの組合わせと一致することか
ら、この実施例装置は船舶1の定位置保持制御装
置として有効であることがわかる。
Therefore, when the ship 1 receives a step-like wind disturbance from the right front as shown in FIG. 22a, the thrust vector as shown in FIG. The thrust vectors are generated in the propellers 21, 22, and 23, respectively, and the combination of thrust vectors matches the combination of thrust vectors that enables the ship 1 to be stably maintained in a fixed position as shown in FIG. It can be seen that this is effective as a fixed position maintenance control device for the ship 1.

第24図は、船舶1が流速3ktの潮流外乱を右
前方10度より受けたときに、本装置を使用して船
舶1の定位置保持制御を行なつたときの性能シミ
ユレーシヨン結果を示すグラフである。
Figure 24 is a graph showing the performance simulation results when this device was used to control the fixed position of the vessel 1 when the vessel 1 received a tidal current disturbance with a current velocity of 3 kt from 10 degrees forward to the right. be.

第24図aは、潮流流速の時間的変化を示すグ
ラフで、このグラフから流速は30秒間で0から
3ktに達することがわかる。
Figure 24a is a graph showing the temporal change in tidal current velocity.From this graph, the current velocity changes from 0 to 0 in 30 seconds.
You can see that it reaches 3kt.

第24図bは同図aの潮流外乱を受けたときの
船舶1の位置および船首方位の時間的変化を示す
グラフであるが、このグラフから船舶1の前後方
向(x0軸方向)の動きであるサージ量(実線)は
最大約4.5mに達し、船舶1の左右方向(y0軸方
向)の動きであるスウエイ量(破線)は最大2.7
mに達し、元の位置に戻るのに約4.5分を要して
いることがわかる。なお船舶1の船首方位(図中
○―で示す。)は左向きに最大約1度変化するが、
元の位置に戻るのに約2.5分要していることもわ
かる。
Figure 24b is a graph showing temporal changes in the position and heading of the vessel 1 when subjected to the tidal disturbance shown in Figure 24a. From this graph, the movement of the vessel 1 in the longitudinal direction (x 0 axis direction) The surge amount (solid line) reaches a maximum of approximately 4.5 m, and the sway amount (dashed line), which is the movement of the vessel 1 in the left-right direction (y 0 axis direction), reaches a maximum of 2.7 m.
It can be seen that it takes about 4.5 minutes to reach m and return to the original position. Note that the heading of Vessel 1 (indicated by a circle in the diagram) changes to the left by a maximum of approximately 1 degree;
It can also be seen that it takes about 2.5 minutes to return to the original position.

以上より、船舶1は第24図aの潮流外乱を受
けたときに約4.5分で元の状態に復帰することが
わかる。
From the above, it can be seen that the ship 1 returns to its original state in about 4.5 minutes when it receives the tidal flow disturbance shown in Figure 24a.

第24図c〜hは、いずれも同図aに示す潮流
外乱を受けたときに船舶1の位置および方位を元
に戻すために、第1、第2および第3の首振り式
プロペラ21,22,23が発生する推力ベクト
ルの時間的経過を示すグラフである。
24c to 24h show that the first, second, and third oscillating propellers 21, 22 and 23 are graphs showing the time course of the thrust vectors generated.

第24図c,dはいずれも第1の首振り式プロ
ペラ21の推力ベクトルT1の変化を示すグラフ
で、第22図cの実線はプロペラ翼角特性を示す
とともに、破線は旋回角特性を示しており、第2
4図dの実線は推力の大きさの特性を示すととも
に、破線はプロペラ消費馬力特性を示している。
Figures 24c and d are both graphs showing changes in the thrust vector T1 of the first oscillating propeller 21. The solid line in Figure 22c represents the propeller blade angle characteristic, and the broken line represents the turning angle characteristic. The second
The solid line in FIG. 4d shows the characteristics of the thrust magnitude, and the broken line shows the propeller consumption horsepower characteristics.

第1の首振り式プロペラ21は、第24図cの
実線で示すように前進推力を発生するようなプロ
ペラ翼角をとり、第24図cの破線が示すような
右向きの旋回角をとることにより、第25図に示
すような右向き前進推力T1を発生して、船舶1
の位置および方位を元に戻して整定している。
The first oscillating propeller 21 has a propeller blade angle that generates forward thrust as shown by the solid line in Figure 24c, and a rightward turning angle as shown by the broken line in Figure 24c. As a result, a rightward forward thrust T 1 as shown in Fig. 25 is generated, and the ship 1
The position and orientation of the ship have been restored and settled.

第24図e,fはいずれも第2の首振り式プロ
ペラ22の推力ベクトルT2の時間的変化を示す
グラフで、第24図eの実線はプロペラ翼角特性
を示すとともに、破線は旋回角特性を示してお
り、第24図fの実線は推力の大きさの特性を示
すとともに、破線はプロペラ消費馬力特性を示し
ている。
Figures 24e and 24f are graphs showing temporal changes in the thrust vector T 2 of the second oscillating propeller 22, where the solid line in Figure 24e represents the propeller blade angle characteristics, and the broken line represents the turning angle. The solid line in FIG. 24f shows the thrust magnitude characteristic, and the broken line shows the propeller consumption horsepower characteristic.

第2の首振り式プロペラ22は、第24図eで
示すように前進推力を右側に発生し、第25図に
示すような前進推力ベクトルT2を発生して、船
舶1の位置および方位を元に戻している。
The second oscillating propeller 22 generates a forward thrust to the right as shown in FIG. 24e, and generates a forward thrust vector T2 as shown in FIG. It's being restored.

第24図g,hはいずれも第3の首振り式プロ
ペラ23の推力ベクトルT3の時間的変化を示す
グラフで、第24図gの実線はプロペラ翼角特性
を示すとともに、破線は旋回角特性を示してお
り、第24図hの実線は推力の大きさの特性を示
すとともに、破線はプロペラ消費馬力特性を示し
ている。
Figures 24g and 24h are graphs showing temporal changes in the thrust vector T 3 of the third oscillating propeller 23. The solid line in Figure 24g shows the propeller blade angle characteristics, and the broken line shows the turning angle. The solid line in FIG. 24h shows the thrust magnitude characteristic, and the broken line shows the propeller consumption horsepower characteristic.

第3の首振り式プロペラ23は、第24図gで
示すように後進推力を右側に発生し、第25図に
示すように後進推力ベクトルT3を発生して、船
舶1の位置および方位を元に戻している。
The third oscillating propeller 23 generates a reverse thrust to the right as shown in FIG. 24g, and generates a reverse thrust vector T3 as shown in FIG. It's being restored.

なお、第25図は、第24図aの潮流外乱(流
速3kt、方向右10度)を受けたときの第1、第2
および第3の首振り式プロペラ21,22,23
の推力ベクトルの整定状態を示す図である。
Furthermore, Figure 25 shows the first and second waves when subjected to the tidal flow disturbance shown in Figure 24a (flow velocity 3kt, direction 10 degrees to the right).
and third oscillating propeller 21, 22, 23
It is a figure showing the settling state of the thrust vector of.

第1の首振り式プロペラ21は5.7tの前進推力
を船体中心線からθ1=25.5度の方向に発生し、第
2の首振り式プロペラ22は8.7tの前進推力を船
体中心線からθ2=29.1度の方向に発生し、第3の
首振り式プロペラ23は8.1tの後進推力を船体中
心線からθ3=11.5度の方向に発生している。
The first oscillating propeller 21 generates a forward thrust of 5.7t in the direction of θ 1 = 25.5 degrees from the hull centerline, and the second oscillating propeller 22 generates a forward thrust of 8.7t from the hull centerline θ 2 = 29.1 degrees, and the third oscillating propeller 23 generates an astern thrust of 8.1 t in a direction of θ 3 = 11.5 degrees from the hull centerline.

一方潮流外乱により船体が受ける抵抗力ベクト
ルFTは、その大きさが9.3tで、船体重心Gより前
方25.8mの位置に作用点Oを有し、船体中心線と
角度α=62.4度をなす方向を向いている。
On the other hand, the resistance force vector F T that the hull is subjected to due to tidal current disturbance has a magnitude of 9.3t, has a point of action O at a position 25.8m forward of the ship's center of gravity G, and makes an angle α = 62.4 degrees with the hull centerline. facing the direction.

推力ベクトルT12は第1および第2の首振り式
プロペラ21,22の発生推力T1,T2の合力ベ
クトルで、その大きさは約5.8t、船体重心Gより
前方46.7mの位置に作用点Pを有している。
The thrust vector T 12 is the resultant force vector of the thrust forces T 1 and T 2 generated by the first and second oscillating propellers 21 and 22, and its size is approximately 5.8 t, acting at a position 46.7 m forward of the ship's center of gravity G. It has a point P.

したがつて、抵抗力ベクトルFTの作用点Oは
第1および第2の首振り式プロペラ21,22の
発生推力の合力ベクトルT12の作用点Pより後方
になつており、前述のごとく、船舶1の安定な方
位制御が行なわれているのである。
Therefore, the point of action O of the resistance force vector F T is behind the point of action P of the resultant force vector T 12 of the thrust generated by the first and second oscillating propellers 21 and 22, and as described above, Stable azimuth control of the ship 1 is being performed.

なお、第25図で第3の首振り式プロペラ23
の発生推力が後進推力となつていることにより、
船舶1の定位置保持制御に際して方位安定性を増
している。
In addition, in FIG. 25, the third oscillating propeller 23
Since the generated thrust is the backward thrust,
The azimuth stability is increased when controlling the ship 1 to maintain a fixed position.

また、第23図の風外乱による抵抗力FTの作
用点Oは第25図の潮流外乱による抵抗力FT
作用点Oより船体重心より遠く船首に近いことか
ら、船舶1の定位置保持制御に際しては、船舶1
の方位安定性は外乱方向を同じとした場合、潮流
外乱を受けたときの方が風外乱を受けたときより
良好なことがわかる。
In addition, since the point of action O of the resistance force F T due to wind disturbance in Fig. 23 is farther from the center of gravity of the ship than the point of action O of the resistance force F T due to tidal flow disturbance in Fig. 25 and closer to the bow, the fixed position of the ship 1 is maintained. When controlling, ship 1
It can be seen that the azimuth stability is better when subjected to tidal flow disturbance than when subjected to wind disturbance, assuming the disturbance direction is the same.

さらに外乱方向ΨDが増える、すなわち、船舶
1が外乱を横方向から受けるにつれて、抵抗力
FTの作用点Oは船首側より船体重心Gに近づく
ため、船舶1の定位置保持制御に際しては、船舶
1の方位安定性は増してきて、制御性能は向上し
てくることもわかる。
Furthermore, as the disturbance direction Ψ D increases, that is, as the ship 1 receives disturbance from the side, the resistance force increases.
Since the point of action O of F T approaches the ship's center of gravity G from the bow side, it can be seen that when controlling the ship 1 to maintain a fixed position, the azimuth stability of the ship 1 increases and the control performance improves.

以上の結果より、装置は風および潮流の外乱に
対して船舶の位置制御装置として有効であること
がわかるのである。
From the above results, it can be seen that the device is effective as a position control device for ships against wind and tidal current disturbances.

なお、回転数により推力調整を行なう首振り式
固定翼プロペラを本装置に使用する場合は、翼角
サーボ機構に代わつて、プロペラ回転数サーボ機
構を使用することにより、可変翼により推力調整
を行なう前述の首振り式プロペラと同様の効果を
挙げることができる。また、本装置は制御用計算
機に置きかえてDDC(Direct Digital Control)
方式によつても実現できる。
When using this device with an oscillating fixed-blade propeller that adjusts the thrust based on the rotation speed, a propeller rotation speed servo mechanism can be used instead of the blade angle servo mechanism to adjust the thrust using the variable blade. The same effects as the above-mentioned oscillating propeller can be achieved. This device also uses DDC (Direct Digital Control) instead of a control computer.
This can also be achieved by using a method.

また第10〜第13のPID制御器317,318,
319,320へは、第3の減算器306の出力
ΔΨのみが入力されるようにしてもよく、この場
合は、D動作も情報ΔΨに基づいて行なわれる。
In addition, the 10th to 13th PID controllers 317, 318,
Only the output ΔΨ of the third subtractor 306 may be input to 319 and 320, and in this case, the D operation is also performed based on the information ΔΨ.

以上詳述したように、本発明の船舶の自動位置
制御装置によれば、操縦者が翼角ハンドルや旋回
角ハンドルを操作することなく、風や潮流等の外
乱に対し自動的に3台の首振り式プロペラの推力
ベクトルを調整することでき、操縦性および信頼
性が大幅に向上する利点がある。
As described in detail above, according to the automatic position control device for ships of the present invention, the three ships are automatically moved in response to disturbances such as wind and current without the operator having to operate the wing angle handle or the turning angle handle. The thrust vector of the oscillating propeller can be adjusted, which has the advantage of greatly improving maneuverability and reliability.

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

第1〜4図は船首尾部にそれぞれ首振り式プロ
ペラを有する船舶を示すもので、第1図はその側
面図、第2図はその首振り式プロペラの配置関係
を示す模式図、第3,4図はいずれもその作用を
説明するための模式図であり、第5図は従来の船
舶の位置制御手段を示す全体構成図であり、第6
図a,b、第7図a〜c、第8図、第9図および
第10図はいずれも安定な位置制御を理解するた
めに必要な説明図であり、第11〜25図は本発
明の一実施例としての船舶の自動位置制御装置を
示すもので、第11図はその全体構成図、第12
図はそのあらかじめ決められた空間固定の座標系
を示す説明図、第13図a〜dはいずれもベクト
ル表示される第1の首振り式プロペラの推力を説
明するための模式図、第14図はその位置偏差変
換器の第1の位置偏差信号についての説明図、第
15図はその位置偏差変換器の第2の位置偏差信
号についての説明図、第16図a,b、第17図
a,b、第18図a,b、第19図a,b、第2
0図a,b、第21図a,bはいずれもその作用
を説明するための模式図、第22図a〜hはいず
れもそのシミユレーシヨン結果を示すグラフ、第
23図は上記シミユレーシヨンの条件を説明する
ための模式図、第24図a〜hはいずれもその他
のシミユレーシヨン結果を示すグラフ、第25図
は上記他のシミユレーシヨンの条件を説明するた
めの模式図である。 1…船舶、21,22,23…第1、第2、第
3の首振り式プロペラ、300…位置設定器、3
01…方位設定器、302…位置検出器、303
…方位検出器としてのジヤイロコンパス、304
…第1の減算器、305…第2の減算器、306
…第3の減算器、307…位置偏差変換器、30
8…第1のPID制御器、309…第2のPID制御
器、310…第3のPID制御器、311…第4の
PID制御器、312…第5のPID制御器、313
…第6のPID制御器、314…第7のPID制御
器、315…第8のPID制御器、316…第9の
PID制御器、317…第10のPID制御器、318
…第11のPID制御器、319…第12のPID制御
器、320…第13のPID制御器、321…第1の
加算器、322…第1の符号変換器、323…第
2の加算器、324…第1の自動手動切換器、3
25…第3の加算器、326…第2の自動手動切
換器、327…第1の旋回角検出器、328…第
2の符号変換器、329…第4の加算器、330
…第3の自動手動切換器、331…第4の自動手
動切換器、332…第2の旋回角検出器、333
…第5の加算器、334…第3の符号変換器、3
35…第6の加算器、336…第5の自動手動切
換器、337…第7の加算器、338…第6の自
動手動切換器、339…第3の旋回角検出器。
Figures 1 to 4 show a ship having oscillating propellers at the bow and stern, respectively. Figure 1 is a side view of the ship, Figure 2 is a schematic diagram showing the arrangement of the oscillating propellers, 4 are schematic diagrams for explaining their functions, FIG. 5 is an overall configuration diagram showing the conventional position control means of a ship, and FIG.
Figures a, b, Figures 7 a to c, Figures 8, 9 and 10 are explanatory diagrams necessary to understand stable position control, and Figures 11 to 25 are illustrations of the present invention. This figure shows an automatic position control system for a ship as an embodiment of the present invention.
The figure is an explanatory diagram showing the predetermined space-fixed coordinate system, Figures 13a to d are schematic diagrams to explain the thrust of the first oscillating propeller, which is displayed as a vector, and Figure 14. is an explanatory diagram of the first positional deviation signal of the positional deviation converter, FIG. 15 is an explanatory diagram of the second positional deviation signal of the positional deviation converter, FIGS. 16a, b, and 17a. , b, Fig. 18 a, b, Fig. 19 a, b, 2nd
Figures 0a and b and Figures 21a and b are schematic diagrams for explaining their effects, Figures 22a to h are graphs showing the simulation results, and Figure 23 shows the conditions of the above simulation. FIGS. 24A to 24H are schematic diagrams for explaining the results of other simulations, and FIG. 25 is a schematic diagram for explaining the conditions of the other simulations. 1... Ship, 21, 22, 23... First, second, third oscillating propeller, 300... Position setting device, 3
01... Orientation setter, 302... Position detector, 303
...Gyroscope as a direction detector, 304
...First subtractor, 305...Second subtractor, 306
...Third subtractor, 307...Position deviation converter, 30
8...First PID controller, 309...Second PID controller, 310...Third PID controller, 311...Fourth PID controller
PID controller, 312...Fifth PID controller, 313
...Sixth PID controller, 314...Seventh PID controller, 315...Eighth PID controller, 316...Ninth PID controller
PID controller, 317...10th PID controller, 318
...11th PID controller, 319...12th PID controller, 320...13th PID controller, 321...1st adder, 322...1st code converter, 323...2nd adder , 324...first automatic manual switch, 3
25...Third adder, 326...Second automatic manual switch, 327...First turning angle detector, 328...Second code converter, 329...Fourth adder, 330
...Third automatic manual switch, 331...Fourth automatic manual switch, 332...Second turning angle detector, 333
...Fifth adder, 334...Third code converter, 3
35...Sixth adder, 336...Fifth automatic manual switch, 337...Seventh adder, 338...Sixth automatic/manual switch, 339...Third turning angle detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 船首側および船尾側のいずれか一方に第1お
よび第2の首振り式プロペラ21,22をそなえ
るとともに、その他方に第3の首振り式プロペラ
23をそなえた船舶において、あらかじめ決めら
れた空間固定の座標系での船舶の位置座標(x,
y)を検出する位置検出器302と、上記座標系
に設定する位置の位置座標信号xS,ySを出力する
位置設定器300と、船舶の方位Ψを検出する方
位検出部303と、船舶の方位設定信号Ψsを出
力する方位設定器301とが設けられるととも
に、上記位置検出器300の出力xSと上記位置検
出器302の出力xとが入力される第1の減算器
304と、上記位置検出器300の出力ySと上記
位置検出器302の出力yとが入力される第2の
減算器305と、上記方位設定器301の出力
ΨSと上記方位検出器303の出力Ψとが入力さ
れる第3の減算器306と、上記の第1および第
2の減算器304,305の出力Δx,Δyと上記
方位設定器301の出力ΨSとが入力されて設定
方位方向の位置偏差信号Δx0と設定方位に直角方
向の位置偏差信号Δy0とを出力する位置偏差変換
器307と、同位置偏差変換器307の第1の位
置偏差信号出力Δx0が入力される第1〜第3の
PID制御器308,309,310と、上記位置
偏差変換器307の第2の位置偏差信号出力Δy0
が入力される第4〜第9のPID制御器311,3
12,313,314,315,316と、少な
くとも上記第3の減算器306の出力ΔΨが入力
される第10〜第13のPID制御器317,318,
319,320と、上記第4のPID制御器311
の出力と上記第10のPID制御器317の出力とが
入力される第1の加算器321と、上記の第1お
よび第2の首振り式プロペラ21,22のうち船
端に近い上記第1の首振り式プロペラ21の旋回
角を検出して同旋回角が右向きの場合を正とし同
旋回角が左向きの場合を負として出力しうる第1
の旋回角検出器327と、同第1の旋回角検出器
327の出力θ1と上記第1の加算器321の出力
とがそれぞれ入力されて上記第1の旋回角検出器
327の出力信号が負の場合には上記第1の加算
器321の出力信号の符号を変換して出力し上記
第1の旋回角検出器327の出力信号が正の場合
は上記第1の加算器321の出力信号の符号を変
換せずそのまま出力する第1の符号変換器322
と、上記第1のPID制御器308の出力と上記第
1の符号変換器322の出力とが入力される第2
の加算器323と、同第2の加算器323の出力
が入力される第1の翼角サーボ機構101と、上
記第5のPID制御器312の出力と上記第11の
PID制御器318の出力とが入力される第3の加
算器325と、同第3の加算器325の出力が入
力される第1の旋回角サーボ機構103と、上記
第1の首振り式プロペラ21より船体中央部寄り
に位置する上記第2の首振り式プロペラ22の旋
回角を検出して同旋回角が右向きの場合を正とし
同旋回角が左向きの場合を負として出力しうる第
2の旋回角検出器332と、同第2の旋回角検出
器332の出力θ2と上記第6のPID制御器313
の出力とがそれぞれ入力されて上記第2の旋回角
検出器332の出力信号が負の場合には上記第6
のPID制御器313の出力信号の符号を変換して
出力し上記第2の旋回角検出器332の出力信号
が正の場合には上記第6のPID制御器313の出
力信号の符号を変換せずそのまま出力する第2の
符号変換器328と、上記第2のPID制御器30
9の出力と上記第2の符号変換器328の出力と
が入力される第4の加算器329と、同第4の加
算器329の出力が入力される第2の翼角サーボ
機構105と、上記第7のPID制御器314の出
力が入力される第2の旋回角サーボ機構107
と、上記第8のPID制御器315の出力と上記第
12のPID制御器319の出力とが入力される第5
の加算器333と、上記第3の首振り式プロペラ
23の旋回角を検出して同旋回角が右向きの場合
を正とし同旋回角が左向きの場合を負として出力
しうる第3の旋回角検出器339と、同第3の旋
回角検出器339の出力θ3と上記第5の加算器3
33の出力とがそれぞれ入力されて上記第3の旋
回角検出器339の出力信号が負の場合には上記
第5の加算器333の出力信号の符号を変換して
出力し上記第3の旋回角検出器339の出力信号
が正の場合には上記第5の加算器333の出力信
号の符号を変換せずそのまま出力する第3の符号
変換器334と、上記第3のPID制御器310の
出力と上記第3の符号変換器334の出力とが入
力される第6の加算器335と、同第6の加算器
335の出力が入力される第3の翼角サーボ機構
109と、上記第9のPID制御器316の出力と
上記第13のPID制御器320の出力とが入力され
る第7の加算器337と、同第7の加算器337
の出力が入力される第3の旋回角サーボ機構11
1とが設けられたことを特徴とする、船舶の自動
位置制御装置。
1. A predetermined space in a ship equipped with first and second oscillating propellers 21, 22 on either the bow side or the stern side, and a third oscillating propeller 23 on the other side. The position coordinates of the ship in a fixed coordinate system (x,
y), a position setting device 300 that outputs position coordinate signals x S and y S of the position to be set in the coordinate system, an azimuth detection section 303 that detects the azimuth Ψ of the vessel, a first subtractor 304 to which the output x S of the position detector 300 and the output x of the position detector 302 are input; A second subtractor 305 receives the output y S of the position detector 300 and the output y of the position detector 302, and the output Ψ S of the orientation setter 301 and the output Ψ of the orientation detector 303. The outputs Δx, Δy of the first and second subtracters 304 and 305 and the output Ψ S of the azimuth setter 301 are inputted to the third subtracter 306, and the position in the set azimuth direction is input. A position deviation converter 307 that outputs a deviation signal Δx 0 and a position deviation signal Δy 0 in a direction perpendicular to the set azimuth, and first to third
PID controllers 308, 309, 310 and the second position deviation signal output Δy 0 of the position deviation converter 307
The fourth to ninth PID controllers 311, 3 to which are input
12, 313, 314, 315, 316, and tenth to thirteenth PID controllers 317, 318, to which at least the output ΔΨ of the third subtracter 306 is input.
319, 320, and the fourth PID controller 311
and the output of the tenth PID controller 317, and the first adder 321 receives the output of the tenth PID controller 317, and the first adder 321 receives the output of the tenth PID controller 317, and A first controller capable of detecting the turning angle of the oscillating propeller 21 and outputting it as positive when the turning angle is to the right and negative when the turning angle is to the left.
The output θ 1 of the first turning angle detector 327 and the output of the first adder 321 are respectively input, and the output signal of the first turning angle detector 327 is If it is negative, the sign of the output signal of the first adder 321 is converted and output; if the output signal of the first turning angle detector 327 is positive, the output signal of the first adder 321 is output. A first code converter 322 that outputs the code as it is without converting it.
and a second PID controller to which the output of the first PID controller 308 and the output of the first code converter 322 are input.
the adder 323, the first blade angle servo mechanism 101 to which the output of the second adder 323 is input, the output of the fifth PID controller 312 and the eleventh adder 323;
a third adder 325 to which the output of the PID controller 318 is input; a first turning angle servo mechanism 103 to which the output of the third adder 325 is input; and the first oscillating propeller. A second oscillating propeller 21 that detects the turning angle of the second oscillating propeller 22 located closer to the center of the ship and outputs a positive signal when the turning angle is to the right and a negative signal when the turning angle is to the left. of the turning angle detector 332, the output θ 2 of the second turning angle detector 332, and the sixth PID controller 313.
If the output signal of the second turning angle detector 332 is negative, the sixth
The sign of the output signal of the sixth PID controller 313 is converted and outputted, and when the output signal of the second turning angle detector 332 is positive, the sign of the output signal of the sixth PID controller 313 is converted. a second code converter 328 that outputs the output as is; and the second PID controller 30.
a fourth adder 329 to which the output of 9 and the output of the second code converter 328 are input; a second blade angle servo mechanism 105 to which the output of the fourth adder 329 is input; A second turning angle servo mechanism 107 to which the output of the seventh PID controller 314 is input.
and the output of the eighth PID controller 315 and the output of the eighth PID controller 315.
The output of the 12 PID controllers 319 is inputted to the fifth
an adder 333, and a third turning angle that can detect the turning angle of the third oscillating propeller 23 and output it as positive when the turning angle is rightward and negative when the turning angle is leftward. Detector 339, the output θ 3 of the third turning angle detector 339, and the fifth adder 3
If the output signal of the third turning angle detector 339 is negative, the sign of the output signal of the fifth adder 333 is converted and output, and the third turning angle detector 339 converts the sign of the output signal of the fifth adder 333 and outputs it. When the output signal of the angle detector 339 is positive, a third sign converter 334 outputs the output signal of the fifth adder 333 as it is without converting the sign; and a third PID controller 310. a sixth adder 335 to which the output and the output of the third code converter 334 are input; a third blade angle servo mechanism 109 to which the output of the sixth adder 335 is input; a seventh adder 337 to which the output of the No. 9 PID controller 316 and the output of the thirteenth PID controller 320 are input;
A third turning angle servo mechanism 11 receives the output of
1. An automatic position control device for a ship, characterized in that:
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