JPH0211479B2 - - Google Patents

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JPH0211479B2
JPH0211479B2 JP56012706A JP1270681A JPH0211479B2 JP H0211479 B2 JPH0211479 B2 JP H0211479B2 JP 56012706 A JP56012706 A JP 56012706A JP 1270681 A JP1270681 A JP 1270681A JP H0211479 B2 JPH0211479 B2 JP H0211479B2
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JP
Japan
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output
wire
controller
azimuth
pressure
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JP56012706A
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JPS57126780A (en
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Noryuki Akasaka
Shigemi Mimori
Hiroshi Shimada
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH0211479B2 publication Critical patent/JPH0211479B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/42—Control devices non-automatic
    • B66D1/44—Control devices non-automatic pneumatic of hydraulic

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は作業台船の位置制御装置に関する。
最近の海洋土木作業には従来考えられなかつた
作業の精度および作業能率の向上が要求されてい
る。例えば、海洋構造物を建設するに先立ち、構
造物の基礎固めのため、また海洋の埋立てに先立
ち、海底の軟弱地盤を改良する作業が行なわれ
る。この改良作業は通常作業台船を使つて行なわ
れる。作業台船は多数のインペラを具えた撹拌機
を海底土質中に降しながらインペラを回転させて
海底土砂を撹拌し地盤の改良深さに達した後、撹
拌機を引き上げながらセメントを注入して撹拌機
の回転インペラにより海底土砂とセメントを十分
混合して海底地盤を固化し軟弱地盤を改良する。
したがつて作業台船が撹拌機により地盤改良作業
中は、作業台船は位置を変えることは許されず、
作業台船が風、波、潮流などによりその位置を大
きく変えた場合は海底土質の中に降されている撹
拌機を損傷させることになる。そのため作業台船
は多数のワイヤにより係留され、風、波、潮流な
どの外乱力によつて位置を変えないようにしてい
る。ワイヤはアンカにより海底に固定され作業台
船が受ける外乱力に対抗するためにワイヤには作
業台船上のウインチにより強い張力が掛けられて
いる。さらに撹拌機の１回の昇降により改良され
る地盤面積は数m2に過ぎず、隣接する海底地盤の
改良のためには作業台船を移動させて改良された
海底地盤に３〜５cm重なるように撹拌機を降ろし
て次の地盤改良作業に入る必要がある。したがつ
て作業台船の位置は１cm以下の精度で正確に計測
されなければならない。また地盤改良作業中に海
底土質中に降ろされている撹拌機に不当な力が作
用しないためには数10ｍの水深の海域では作業台
船の位置変動は±10cm以下でなければならない。
このように最近の海洋土木作業には従来考えられ
なかつた作業の精度が要求されていると同時に１
回の海底地盤改良作業が１〜２時間も要すること
から広大な海底の地盤改良作業では作業能率の向
上が切実なものとなる。
第１図は従来行なわれている作業台船を定位置
に保持するためのワイヤによる係留の様子と作業
台船の位置を検出する様子を平面図で示し、第２
図は作業台線の海底地盤改良作業中の正面図であ
る。
作業台船１はやぐら２の中に撹拌機３を格納し
ており、海底地盤４を改良する作業に際しては、
第２図に示すように、撹拌機３を海底地盤４の中
に降ろしていく作業台船１は多数のワイヤ５（第
１図では８本のワイヤ）によつて係留され、ワイ
ヤ５はアンカ６により海底に一端を固定されてい
る。ワイヤ５にはウインチ７により大きな張力が
掛けられ、作業台船１が受ける風、波、潮流など
の外乱力によつて作業台船１が動かないようにし
ている。
作業台船１の位置および方位は作業台船１上に
置かれた３台の光波距離計又は電波距離計８，
９，１０により陸地１１に設けられた２つの基準
点およびと光波距離計８，９，１０との間の
距離l1、l2およびl3を測定することにより設定さ
れる。距離l1、l2、l3の測定により作業台船１の
位置および方位を決める計算法については後述す
る。光波距離計８，９は基準点との距離l1、l2
をそれぞれ測定し、光波距離計１０は基準点と
の距離l3を測定する。光波距離計の原理はまず光
を強弱の波に変調し、この光波を光波距離計は発
射し、測定距離の間を往復させる。光波距離計の
射出光が測定距離間を往復できるように距離測定
地点に反射鏡を設置する。光波距離計は射出光と
反射鏡で反射されてきた入射光との位相関係から
測定距離を知ることができる。光波距離計はすで
に製品化されており、詳細な原理説明は省略す
る。基準点には光波距離計８に対する反射鏡１
２および光波距離計９に対する反射鏡１３が設置
されており、基準点には光波距離計１０に対す
る反射鏡１４が設置されている。
距離l1、l2、l3の測定により作業台船１の位置
および方位を求める計算法を説明する。第３図に
示すように、陸地１１の基準点およびを結ぶ
直線をｘ軸、ｘ軸と垂直にｙ軸をとりｘ、ｙ軸の
原点を基準点とする。光波距離計８，９，１０
は一直線上にあるものとし、それぞれ第３図の
Ａ、Ｂ、Ｃ点で表わす。したがつて線分は長
さl1、線分は長さl2、線分は長さl3とな
る。作業台船１の位置を撹拌機３の中心Ｐ点で代
表させる。作業台船１の位置を求めるに先立ち、
基準点、間の距離L1、光波距離計１０とＰ
点間の距離L2、光波距離計８，１０間の距離L3、
光波距離計９，１０間の距離L4および直線ABC
と直線PCとのなす角度を測定しておく。第３
図のｘ、ｙ座標で作業台船１の位置Ｐ点の座標
（Ｘ、Ｙ）を求めるためにＰ点よりｙ軸に平行に
点線を引き、Ｃ点よりｘ軸に平行に点線を引き、
２つの点線の交点をP′点とする。∠CI＝α、
∠BCI＝γとし線分の長さをl4とするとＰ点の
位置座標（Ｘ、Ｙ）は次式で求められる。
Ｘ＝l4cosα−L2cos（−α＋γ） Ｙ＝l4sinα＋L2sin（−α＋γ） ｝(1) ここで∠P′CA＝α−γになることを使つてい
る。(1)式の未知数l4、α、γを求める。三角形
ACIに余弦定理を適用する。
L2 3＋l2 4−l2 1＝2L3l4cosγ (2) 三角形BCIに余弦定理を適用する。
L2 4＋l2 4−l2 2＝2L4l4cosγ (3) (2)(3)式より （L2 3＋l2 4−l2 1）／L3＝（L2 4＋l2 4−l2 2
）／L4＝2l4cosγ(4) (4)式より l4＝√3 4＋（3 2 2−4 2 1）（3−4）(5
) 三角形CIに余弦定理を適用することにより α＝cos-1｛（l2 4＋L2 1−l2 3）／2l4L1）｝ (6) (2)式より γ＝cos-1｛（L2 3＋l2 4−l2 1）／（2L3l4）｝(7) (5)、(6)、(7)式より未知数l4、α、γがそれぞれ
求められたので(1)式より作業台船１の位置が求ま
る。また作業台船１の方位角Ψを第３図に示すよ
うに直線ABCとｘ軸とのなす角Ψとすれば方位
角Ψは次式より求まる。
Ψ＝α−γ (8) 以上より３台の光波距離計８，９，１０より陸
地１１の２つの基準点およびとの３つの距離
l1、l2、l3を測定することにより作業台船１の位
置座標Ｘ、Ｙおよび方位角Ψを求めることができ
る。なお光波距離計又は電波距離計の精度は±
（５mm＋10-5D）（Ｄ：測定距離（mm））で通常の
海洋土木作業には十分使用できる。
作業者は作業台船１を絶えず所定の位置と方位
に保持する必要があるため、作業台船１の位置座
標Ｘ、Ｙおよび方位角Ψを監視しながら多数のウ
インチ７を同時に操作し、ワイヤ５の繰り出し繰
り込み操作を連続的に行なわなければならない。
第４図はウインチの駆動に油圧動力を使用した場
合の１台のウインチについての操縦装置を示す。
以下に装置の符号と部材を示すと、０１はウイン
チ弁レバー、０２は制御モータ、０３はウインチ
弁、０４はポンプ、０５は第１の逆止弁、０６は
油圧モータ、０７は減速ギヤ、０８はウインチド
ラム、０９はワイヤ、０１０はタンク、０１１は
カウンタバランス弁、０１２は絞り、０１３は低
吐出定圧力ポンプ、０１４は第２の逆止弁、０１
５はリリーフ弁である。
第４図のウインチ操縦装置は１台のウインチ毎
に独立しており、作業者はウインチ弁レバー０１
の傾斜角を操作することにより制御モータ０２が
作動してウインチ弁０３の開度を変え、ウインチ
弁０３は油量を制御する流量制御弁の作用を行な
うと同時に油の流れる方向の切換も行なう。ウイ
ンチ弁０３が左動した場合、ウインチ弁０３によ
り所定の油量に制御されたポンプ０４からの油は
Ａ配管路に入り第１の逆止弁０５を通つて油圧モ
ータ０６に入り油圧モータ０６にトルクを与え
る。油圧モータ０６からのトルクは減速ギヤ０７
により増大されてウインチドラム０８に伝えられ
ワイヤ０９より受ける逆トルクに対抗してウイン
チドラム０８を所定の回転数で回転させワイヤ０
９の繰り込みを行なう。油圧モータ０６を通つた
油はＢ配管路を通つてウインチ弁０３を通過後タ
ンク０１０に戻る。
次にウインチ弁０３が右動した場合、ウインチ
弁０３により所定の油量に制御されたポンプ０４
からの油はＢ配管路に入り油圧モータ０６にワイ
ヤ繰り込みの場合とは逆のトルクすなわちワイヤ
を繰り出そうとするトルクを与える。油圧モータ
０６にはワイヤ張力により減速ギヤ０７を介して
常にワイヤを繰り出そうとするトルクが働いてい
るため油圧モータ０６は急速に回転してワイヤを
繰り出そうとする。油圧モータ０６の急速な回転
上昇はＢ配管路の急速な圧力降下を生じキヤビテ
ーシヨンが発生する危険が生じる。このため油圧
モータ０６がワイヤ繰り出し操作をするときに急
速な回転を防止するのがカウンタバランス弁０１
１と絞り０１２である。カウンタバランス弁０１
１はＢ配管路の圧力を検出し、絞り０１２により
開度が変えられる。Ｂ配管路の圧力が上昇すると
カウンタバランス弁０１１は開けられ、Ｂ配管路
の圧力が降下するとカウンタバランス弁０１１は
閉じられる。したがつてウインチ弁０３により油
がＢ配管路に送られて油圧モータ０６が適度の回
転数でワイヤを繰り出す場合はＢ配管路の圧力は
急速な圧力降下を生じないため適度の圧力が保持
され絞り０１２によりカウンタバランス弁０１１
は開けられ、油圧モータ０６を通過した油はカウ
ンタバランス弁０１１を通つてタンク０１０に戻
る。このとき油は第１の逆止弁０５は通れない。
しかし油圧モータ０６の回転数が急速に上昇する
につれてＢ配管路の圧力は急速に降下しキヤビテ
ーシヨンの発生する危険が生じる。そのためＢ配
管路の圧力が降下すると油圧モータ０６の急速な
回転上昇を抑えるため絞り０１２によりカウンタ
バランス弁０１１は閉じられ、油圧モータ０６の
Ｃ配管路の圧力が上昇し、油圧モータ０６のブレ
ーキトルクが働いて油圧モータ０６の回転上昇は
抑えられる。このようにカウンタバランス弁０１
１はワイヤを繰り出す場合にも油圧モータ０６に
ブレーキトルクを掛けてワイヤを適度な速度で繰
り出す役目を果たす。ワイヤ操作終了後はウイン
チ弁０３の開度はウインチ弁レバー０１の操作に
より中立状態となり、中立状態近傍の開度ではウ
インチ弁０３からの油量は零になる。第５図はウ
インチ弁０３の弁開度と油量の関係を示す。
しかし一般に油圧モータ０６には油のもれが生
じるため油圧モータ０６のＣ配管路の圧力は降下
しワイヤが自然に繰り出される危険がある。その
ため油圧モータ０６のＣ配管路に絶えず油のもれ
分を補う必要があり、油は低吐出定圧力ポンプ０
１３から第２の逆止弁０１４を通して補充されて
いる。リリーフ弁０１５はこの補充された油によ
り油圧モータ０６のＣ配管路の圧力が不当に高く
なり過ぎないように油を逃す役割を果たしてい
る。一般にはワイヤの繰り出し防止のためにウイ
ンチドラムに機械式ブレーキが装備されている。
このように、海洋土木作業を行なう作業台船は
通常、第１図に示すように６本〜８本のワイヤに
よつて係留されているので風、波、潮流などの外
乱力を受ける作業台船の中で１人の作業者が作業
台船の位置と方位角を監視しつつ、６〜８台のウ
インチのレバーを同時に操作し作業台船を決めら
れた位置と方位角に絶えず保ち続けることはかな
りの熟練を要し多数のウインチの操作の是正の繰
り返しによつて位置および方位角の保持を行なつ
ていかなければならないから、このような従来の
位置制御装置では未熟練者ならずとも労力負担が
大きく作業能率が低下し安全性も低下する。
そこで、作業台船１に作用する外乱力（風、
波、潮流などの気象、海象状態によるもの）の変
化を検出し、その検出信号に基づいて、上記作業
台船１を所定の位置に保持すべく、比例（Ｐ）＋
微分(D)要素によるフイードバツク制御をウインチ
に対して行ない、ワイヤの張力を制御するように
した自動制御手段も考えられている。しかしなが
ら、このような自動制御手段では、外乱力を検出
する必要があるが、このような外乱力の検出は極
めて難しく、その検出値に大きな誤差が含まれて
いるため、作業台船１の位置保持制御を安定して
高い精度で行なうのは困難である。
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたも
ので、作業台船の位置および方位を高精度で所望
の値に自動的に制御し作業者の労力を軽減する作
業台船の位置制御装置を提供することを目的とす
る。
そのために本発明は、係留索を巻回する複数の
ウインチドラム駆動用油圧モータを電気油圧サー
ボ弁により制御することにより作業台船の位置を
一定に保つようにした作業台船の位置制御装置に
おいて、あらかじめ設定された空間固定座標系に
おける作業台船の位置座標xs、ysを設定する位置
設定器１００と、上記作業台船の方位Ψsを設定
する方位設定器１０１と、上記作業台船の位置座
標ｘ、ｙおよび方位Ψを出力する位置方位検出器
１０２と、上記位置設定器１００の設定値xsと上
記位置方位検出器１０２の出力ｘを入力する第１
の減算器１０３と、上記位置設定器１００の出力
ysと上記位置方位検出器１０２の出力ｙを入力す
る第２の減算器１０４と、上記方位設定器１０１
の出力Ψsと上記位置方位検出器１０２の出力Ψ
を入力する第３の減算器１０５と、上記第１およ
び第２の減算器１０３，１０４の出力と上記方位
設定器１０１の出力Ψsを入力して設定方位方向
の位置偏差Δx0と設定方位に直角方向の位置偏差
Δy0を出力する位置偏差変換器１０６と、同位置
偏差変換器１０６からの位置偏差信号Δx0を入力
する第１のPID制御器１０７または第１のPD制
御器と、上記位置偏差変換器１０６からの位置偏
差信号Δy0を入力する第２のPID制御器１０８ま
たは第２のPD制御器と、上記第３の減算器１０
５からの方位偏差信号ΔΨを入力する第３のPID
制御器１０９または第３のPD制御器と、上記の
第１、第２および第３のPID制御器１０７〜１０
９またはPD制御器からの出力を入力とする第１
の加算器１１０とをそなえ、上記係留索の繰り出
しおよび繰り込み操作を制御する第１の制御系
と、上記係留索の張力を保持制御する第２の制御
系とが設けられ、上記第１の制御系が、上記第１
の加算器１１０からの出力を入力する微分器１１
１と、同微分器１１１からの出力を入力し、上記
電気油圧サーボ弁へ第１の制御信号を出力する速
度設定器１１２とをそなえて構成されるととも
に、上記第２の制御系が上記第１の加算器１１０
からの出力を入力する圧力設定器１１３と、上記
係留索を繰り込むときに油量が送られる上記ウイ
ンチドラム駆動用油圧モータの配管圧力を検出す
る圧力検出器１１４と、上記圧力設定器１１３の
出力と上記圧力検出器１１４の出力を入力する第
４の減算器１１５と、同第４の減算器１１５の出
力を入力し、上記電気油圧サーボ弁へ第２の制御
信号を出力するPI制御器１１６とをそなえて構
成されるとともに、上記速度設定器１１２の出力
とPI制御器１１６の出力を入力し、第１の制御
信号と第２の制御信号の和を上記電気油圧サーボ
弁に出力する第２の加算器１１７とをそなえて構
成されていることを特徴とする。
まず、風、波、潮流などの外乱に対して係留ワ
イヤの繰り出し繰り込み操作によつて作業台船を
所定の位置に保つことができる本発明の原理を説
明する。
第６図に示すように海底面をｘ軸、海底面に垂
直にＺ軸、原点を０点、海域の水深をｈとし、十
分長いワイヤの一端はＤ点で水平力T0で引張ら
れているとし、ワイヤはＥ点で海底面より離れる
とする。Ｅ点より先のワイヤは海底面に接してお
り、その先端はアンカにより海底に固定されてい
るとする。Ｅ点のｘ座標をx0とし、ワイヤ上の点
の位置はＤ点からワイヤに沿つて測つた距離ｓで
表わす。
Ｄ点からｓの距離にする長さΔsの微少部分に
ついて考えると、微少部分Δsに働く張力Ｔ（ベク
トルとして扱う）の合力は Ｔ（ｓ＋Δs）−Ｔ（ｓ）＝dT／dsΔs (9) Δsに働く外力Ｆ（ベクトルとして扱う）は自重
によるもので、長さΔsに比例すると考えられる
から(9)式より dT／ds＋Ｆ＝０ (10) となる。外力として重力のみを考えるとFx＝０、
Fz＝−ｗとなり(10)式より dTx／ds＝０ dTz／ds−ｗ＝０ (11) となる。ｗはワイヤの単位長さ当りの重量であ
る。
張力の大きさをＴとすると張力はワイヤの接線
方向にあるから Ｔ＝√2 x＋2 z Tx＝Ｔdx／ds Tz＝Ｔdz／ds (12) (11)式より Tx＝T0 Tz＝ｗ（ｓ−s0） （13） T0、s0は積分定数でs0はTz＝０となる位置まで
のワイヤの長さである。T0は水平張力を表わし、
カテナリ解ではワイヤの各点で水平張力は一定と
なる。
(12)、（13）式より Ｔdx／ds＝T0 Ｔdz／ds＝ｗ（ｓ−s0） Ｔ＝T0√１＋2（−0）2 α＝ｗ／T0 ｝（14） （14）式より （15）式を積分すると ｘ−x0＝１／αsin h-1α（ｓ−s0） ｓ−s0＝１／αsin hα（ｘ−x0） ｝（16） （14）、（16）式より dz／dx＝α（ｓ−s0）＝sin hα（ｘ−x0） （17） （17）式を積分すると Ｚ−Z0＝１／α｛cos hα（ｘ−x0）−１｝ （18） （ｘ＝x0でＺ＝Z0とする） 第６図に示すようにワイヤはＥ点で海底に接す
るからＥ点ではdz／dx＝０となり、（17）式よりＥ 点では ｓ＝s0、ｘ＝x0 （19） となる。Ｅ点（ｘ＝x0）ではＺ＝０であるから
（18）式より Z0＝０ （20） したがつて（18）式よりワイヤのカテナリ解は
次のようになる。
Ｚ＝１／α｛cos hα（ｘ−x0）−１｝ （21） Ｄ点ではｘ＝０でＺ＝ｈであるから（21）式よ
り次式が成立ち、水平張力T0が決まるとx0が定
まる。
ｈ＝１／α（cos hαx0−１） （22） 張力Ｔは（14）（17）式より次のようになる。
Ｔ＝T0cos hα（ｘ−x0） （23） （17）、（21）式よりＺとｓの関係が得られる。
（αZ＋１）2−α2（Ｓ−S0）2＝１ （24） （24）式でｓ＝０でＺ＝ｈを代入すると次式が
得られ、水平張力T0と立上りワイヤ長さs0の関
係がえられる。
α2h2＋2αh＝α2s2 0 （25） 次にワイヤの着力点Ｄ点が移動したときの水平
張力T0の変化量を調べる。これは作業台船が外
乱力により移動したときにワイヤから受ける反力
すなわち水平張力T0の変化量を調べることに相
当する。
第７図に示すように着力点Ｄ点を左に水平に着
力点D′点までΔXだけ移動させたとする。このと
きワイヤの接地点Ｅ点はE′点までΔx0だけ移動し
たとする。このときの立上り長さ′′をs0＋Δs0
とする。ワイヤDEと海底に接しているワイヤ
EE′の長さの和はワイヤD′E′の長さに等しいから
次式が成立つ。
＋′＝s0＋Δx0＝s0＋Δs0＝′
′（26） したがつて Δs0＝Δx0 （27） 次に着力点から接地点までの距離をＬとする
と、その変化量ΔLは ΔL＝x0＋Δx0＋Δx−x0＝Δx0＋Δx （28） （27）、（28）式より ΔL＝ΔS0＋Δx （28）′ （28）′式より Δx＝ΔL−Δs0 （29） 着力点の移動量Δxに対する水平張力の変化量
ΔT0は次式で定義されるワイヤのバネ定数ｋより
求めることができる。
ｋ＝ΔT0／Δx＝dT0／dx （30） （29）、（30）式より ｋ＝１／dx／dT0＝１／dL／dT0−ds0／dT0 （31） 着力点から接地点までの距離Ｌと水平張力T0
との関係は（22）式より次のようになる。
ｗ／T0ｈ＝cos ｈｗ／T0Ｌ−１ （32） （32）式より dL／dT0＝（Lsin ｈＷ／T0Ｌ−ｈ）／T0sin ｈＷ／T0Ｌ
（33） （25）式より h2＋２T0／ｗｈ＝s2 0 （34） （34）式より ds0／dT0＝ｈ／ws0 （35） （17）式でｘ＝０でｓ＝０を代入すると次式が
得られる。
ｗ／T0s0＝sin ｈｗ／T0Ｌ （36） （33）、（36）式より dL／dT0＝ＬＷ／T0s0−ｈ／T0Ｗ／T0s0＝Ｗ／T0Ls0−ｈ
／ws0（37） （31）、（35）、（37）式より ｋ＝１／Ｗ／T0Ls0―ｈ／Ws0−ｈ／Ws0＝s0／Ls0／T0−
2h／Ｗ（38） （34）式より s2／O−h2／T0＝2h／ｗ （39） （38）、（39）式より着力点の移動に対する水平
張力のバネ定数ｋは ｋ＝s0T0／h2＋Ls0−s2／0 （40） 次にワイヤを着力点Ｄ点でΔsだけ繰り込んだ
とする（第８図参照）。このときワイヤの接地点
Ｅ点はE′点に移動し、ワイヤの伸びは考えないか
ら次式が成立つ。
s0＋Δx0＝Δs＋s0＋Δs0 （41） したがつて Δs＝Δx0−Δs0 （42） 着力点から接地点までの距離Ｌの変化量ΔLは ΔL＝Δx0 （43） となる。したがつて（42）、（43）式より次式が成
立つ。
Δs＝ΔL−Δs0 （44） ワイヤの繰り込みに対するバネ定数ｋは次のよ
うになる。
ｋ＝dT0／ds＝１／ds／dT0＝１／dL／dT0−ds0／dT0
（45） （45）式の右辺は（31）式の右辺に等しいから
ワイヤの繰り出し繰り込み操作に対するバネ定数
はワイヤの着力点の移動に対するバネ定数と等し
くなりバネ定数は（40）式より求められる。水深
ｈの海域でワイヤが水平張力T0で張られると
（25）式より立上りワイヤの長さs0が決まり着力
点から接地点までの距離Ｌは（22）式よりx0とし
て求まる。したがつて（40）式のバネ定数ｋは水
平張力T0の関数となる。
以上より係留ワイヤは水平張力T0で決まるバ
ネ定数ｋをもつ一種のバネと考えられるので第９
図に示すように左右２本づつのワイヤで係留され
た作業台船は第１０図に示すような質量とバネか
らなる力学系と等価と考えられる。
次に外乱に対して係留ワイヤを操作することに
より作業台船を所定の位置に保つことができるこ
とを明らかにする。第９図に示すように左右２本
づつのワイヤで係留される作業台船の定位置保持
制御を考える。作業台船の運動方程式は次のよう
になる。ここでは簡単のためｘ軸方向の一次元運
動を考える。
（ｍ＋mx）ｕ＝F1＋F2＋XA （46） ｘ〓＝ｕ （47） F1＝2k0（l1−ｘ）＝ｋ（l1−ｘ） F2＝−2k0（l2＋ｘ）＝−ｋ（l2＋ｘ） ｝（48） ここで ｍ、mx；作業台船の質量および付加質量Kgｍ
-1sec2 ｕ；作業台船速度ｍ／ｓ ｘ；作業台船位置ｍ（第９図で作業台船の設定位
置０点をｘ軸の原点とする） F1；右側ワイヤの２本分の係留反力Kg F2；左側ワイヤの２本分の係留反力Kg XA；外乱力 k0；ワイヤ１本当りのバネ定数Kg／ｍ ｋ；ワイヤ２本分の等価バネ定数Kg／ｍ ｋ＝
2k l1；右側ワイヤの繰り込み量ｍ（繰り込みを正、
繰り出しを負とする） l2；左側ワイヤの繰り込み量ｍ 第１０図に示すように作業台船が変位ｘを生じ
たときにワイヤに要求される繰り込み量l1d、l2d
は変位ｘを入力とするPID制御器の出力とする。
すなわち l1d＝−（Kpx＋KI∫xdt＋KDdx／dt） （49） l2d＝−l1d （50） ここで l1d；右側ワイヤの要求繰り込み量ｍ l2d；左側ワイヤの要求繰り込み量ｍ Kp、KI、KD；PID（比例＋積分＋微分）制御器の
比例ゲインKp、積分ゲインKI、微分ゲインKD
を示す。
いまウインチのワイヤ操作に時間的遅れがない
とすれば、ワイヤの繰り込み量l1、l2は要求繰り
込み量l1d、l2dに等しいと考えられるから次式が
成立つ。
l1＝l1d l2＝l2d ｝（51） （49）〜（51）式より l1＝−l2＝−（Kpx＋KI∫xdt＋KDdx／dt）（52） （46）〜（48）式より （ｍ＋mx）ｘ¨＋2kx−kl1＋kl2＝XA （53） （52）、（53）式より （ｍ＋mx）ｘ¨＋2kx＋2k（Kpx＋KI∫xdt
＋KDdx／dt）＝XA（54） （54）式を１回時間について微分すると次式が
成立つ。
（ｍ＋mx）x〓＋2kKDｘ¨＋2k（１＋Kp）
ｘ〓＋2kKIｘ＝Ｘ〓A（55） したがつてPID制御器および作業台船運動特性
を含めた閉ループ系の特性方程式Ｇ（ｓ）は次の
ようになる。
Ｇ（ｓ）＝（ｍ＋mx）S3＋2kKDS2＋2k（１＋
Kp）Ｓ＋2kKI＝０（56） ここで Ｓ：ラプラス変換子 Ｇ（ｓ）＝０とする３つの根S1、S2、S3の実部が
すべて負となるような正数Kp、KI、KDが求めら
れれば作業台船に外乱力が加わつても左右のワイ
ヤを操作することにより作業台船を所定の位置に
保つことができる。例えば ｍ＋mx＝5.454×105Kgｍ-1sec2 Ｋ＝58634.5Kg／ｍ（水平張力T0＝15000Kgのと
き）のとき、Kp、KI、KDを Kp＝0.7425 KI＝0.1581 KD＝5.6486 とすれば、特性方程式（56）式の３つの根S1、
S2、S3は S1＝−0.1823 S2＝−0.2334 S3＝−0.7988 となり、実部がすべて負であるから作業台船を所
定の位置に保つことができる安定な制御系が実現
できる。
以上より一次元運動を想定した作業台船の位置
を保つ制御系のブロツク線図は第１１図のように
示される。すなわち位置検出器によつて作業台船
の位置が検出され、設定位置との偏差信号がPID
制御器に入力され、PID制御器の出力信号に応じ
てウインチが作動してワイヤが操作され作業台船
の位置保持が行なわれるのである。
次に、本発明の実施例を図面について説明する
と、第１２図はその第１実施例を示す系統図、第
１３図は本発明の原理を示す説明図、第１４図は
第１２図のサーボ弁の特性図、第１５図はワイヤ
張力と油圧モータのＣ配管路の圧力との関係を示
す線図、第１６図は本発明の第２実施例を示す系
統図、第１７図アおよびイはそれぞれ油圧モータ
を制御しない場合の外乱力と作業台船の位置変動
を示す線図、第１８図ア，イ，ウ，エ，オ，カ，
キ，クはそれぞれ本発明における外乱力、作業台
船の位置変動、速度設定器、圧力設定器、サーボ
弁開度、油圧モータのＣ配管路圧力、ウインチド
ラム回転速度、ワイヤ操作量を示す線図である。
まず、第１２図において、１００は位置設定
器、１０１は方位設定器、１０２は位置方位検出
器、１０３は第１の減算器、１０４は第２の減算
器、１０５は第３の減算器、１０６は位置偏差変
換器、１０７は第１のPID制御器、１０８は第２
のPID制御器、１０９は第３のPID制御器、１１
０は第１の加算器、１１１は微分器、１１２は速
度設定器、１１３は圧力設定器、１１４は圧力検
出器、１１５は第４の減算器、１１６はPI制御
器、１１７は第２の加算器、１１８は電気油圧サ
ーボ弁（以下電油サーボ弁と略称する）、１１９
は第１のパイロツトチエツク弁、１２０は第２の
パイロツトチエツク弁である。また、従来の装置
として０１はウインチ弁レバー、０２は制御モー
タ、０３はウインチ弁、０４はポンプ、０５は第
１の逆止弁、０６は油圧モータ、０７は減速ギ
ヤ、０８はウインチドラム、０９はワイヤ、０１
０はタンク、０１１はカウンタバランス弁、０１
２は絞りである。
このような装置において、作業台船の位置およ
び方位を所定の値に保つためには少なくとも３台
のウインチを必要とするため装置１００〜１０６
は共通とし装置１０７〜１２０はウインチ毎に必
要とされるものである。
作業者は位置設定器１００に作業台船１が保つ
べき所定の位置座標xs、ysを設定するとともに、
方位設定器１０１に作業台船１が保つべき所定の
方位Ψsを設定する。作業台船１の実際の位置ｘ、
ｙおよび方位Ψは３台の光波距離計又は電波距離
計よりなる位置方位検出器１０２により検出され
る。
第１の減算器１０３および第２の減算器１０４
は位置設定器１００と位置方位検出器１０２の出
力信号の差である位置偏差信号Δx＝ｘ−xs、Δy
＝ｙ−ysをそれぞれ出力し、第３の減算器１０５
は方位設定器１０１と位置方位検出器１０２の出
力信号の差である方位偏差信号ΔΨ＝Ψ−Ψsを出
力する。
位置偏差変換器１０６は上記第１および第２の
減算器１０３，１０４より位置偏差信号Δx、Δy
を入力し、さらに方位設定器１０１より方位設定
信号Ψsを入力して下記演算式（57）により設定
方位方向の位置偏差信号Δx0および設定方位方向
に直角の位置偏差信号Δy0を出力する。Δx0、
Δy0は第１３図で設定方位Ψs方向とこれに直角方
向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。
Δx0＝Δx cosΨs＋Δy sinΨs Δy0＝−Δx sinΨs＋Δy cosΨs （57） 第１のPID制御器１０７は上記位置偏差変換器
１０６の出力信号Δx0を入力して対応ウインチに
対してワイヤ操作量に対する要求信号lxdを出力
し、位置偏差Δx0が零になるように制御する制御
器であり、ここで対応ウインチに対する要求信号
lxdは次のようになる。
lxd＝−｛Kp1Δx0＋KI1∫Δx0dt＋KD1ｄ／
dt（Δx0）｝（58） 第２のPID制御器１０８は上記位置偏差変換器
１０６の出力信号Δy0を入力して対応ウインチに
対してワイヤ操作量に対する要求信号lydを出力
し、位置偏差Δyが零になるように制御する制御
器であり、ここで対応ウインチに対する要求信号
lydは次のようになる。
lyd＝−｛Kp2Δy0＋KI2∫Δy0dt＋KD2ｄ／
dt（Δy0）｝（59） 第３のPID制御器１０９は上記第３の減算器１
０５より方位偏差信号ΔΨを入力して対応ウイン
チに対してワイヤ操作量に対する要求信号lΨdを
出力し、方位偏差ΔΨが零になるように制御する
制御器であり、ここで対応ウインチに対する要求
信号lΨdは次のようになる。
lΨd＝−｛Kp3ΔΨ＋KI3∫ΔΨdt＋KD3ｄ
／dt（ΔΨ）｝（60） 第１の加算器１１０は上記第１のPID制御器１
０７、上記第２のPID制御器１０８および上記第
３のPID制御器１０９の出力信号を入力し、その
和を出力する。第１の加算器１１０は対応ウイン
チが位置偏差Δx0、Δy0および方位偏差ΔΨを同
時に修正するのに効果的なワイヤ操作量の要求信
号ldを出力し、ldは次式で示される。
ld＝lxd＋lyd＋lΨd （61） 係留索の繰り出しおよび繰り込みを制御する第
１の制御系が、微分器１１１を速度設定器１１２
とをそなえて構成されている。すなわち、微分器
１１１は、第１の加算器１１０からのワイヤ操作
量の要求信号ldを入力し時間微分してワイヤ操作
に必要なウインチ回転数の要求信号を決めるため
の微分信号ｌ〓ｄを出力する。
速度設定器１１２は、係留索の操作速度が微分
器１１１からの上記ｌ〓ｄに等しくなるようなウイ
ンチ回転速度となる第１の制御信号としての電気
油圧サーボ弁開度要求信号θdを出力し、θdは次
式で示される。
θd＝K1ｌ〓ｄ＋θd0 （62） θd0は制御開始時の電油サーボ弁開度である。
定数K1は次のように求まる。ワイヤ操作速度ｌ〓
ｄを得るのに必要なウインチの油圧モータの要求
回転数ndは次式で与えられる。
nd＝ｒ／πDwｌ〓ｄ （63） ここで ｒ；減速ギヤ０７の減速比 Dw；ウインチドラム０８の直径 電油サーボ弁の流量特性は第１４図に示すよう
に電油サーボ弁開度に比例した流量が得られ、流
量の符号は油の流れる方向に応じて符号を付けて
いる。ワイヤを繰り込むときの方向に流れる油量
を正、ワイヤを繰り出す方向に流れる油量を負と
する。したがつて第１４図の勾配より単位弁開度
当りの流量すなわち油圧モータの回転数変化Δn
が得られ、（63）式より電油サーボ弁に対する弁
開度要求信号θdは次式で与えられる。
θd＝（nd／Δn）＋θd0 （64） （62）、（63）、（64）式より定数K1は次のよう
に求まる。
K1＝ｒ／πDwΔn （65） さらに、係留索の張力を保持制御する第２の制
御系が、圧力設定器１１３と圧力検出器１１４
と、第４の減算器１１５とPI制御器１１６とを
そなえて構成されている。上記圧力設定器１１３
は、第１の加算器１１０よりワイヤ操作量の要求
信号ldを入力して第２の制御信号として油圧モー
タ０６のＣ配管路の圧力に対する設定圧力信号
Pdを出力する。ワイヤ静止時に油圧モータ０６
での油もれのため油圧モータ０６のＣ配管路の圧
力が低下してワイヤが自然放出されることがない
ようにＣ配管路の圧力を保つために後述の電油サ
ーボ弁１１８に設定圧力信号Pdを出力する。ワ
イヤ張力と油圧モータ０６のＣ配管路の圧力とは
第１５図に示すような比例関係にある。第１５図
の勾配をK2とすればワイヤ張力の変化分ΔTと油
圧モータ０６のＣ配管路の圧力変化分ΔP1とは次
の関係がある。
ΔP1＝K2ΔT （66） ワイヤ１本当りのバネ定数をk0とすればワイヤ
の要求繰り込み量ldは次のワイヤ張力の増分ΔT
に相当する。
ΔT＝αk0ld （67） αはウインチ部でのワイヤ張力の水平張力に対
する修正係数であり、したがつて電油サーボ弁１
１８に与える設定圧力信号Pdは次のようになる。
Pd＝Pd0＋K2k0ld （68） Pd0は制御開始時の設定圧力信号である。
圧力検出器１１４は油圧モータ０６のＣ配管路
の圧力P1を検出する。
第４の減算器１１５は上記圧力設定器１１３の
出力と上記圧力検出器１１４の出力を入力しその
差圧信号ΔP＝Pd−P1を出力する。
PI制御器１１６は上記第４の減算器１１５よ
り油圧モータ０６のＣ配管路圧力の偏差信号ΔP
を入力して、第２の制御信号として電油サーボ弁
１１８に対する弁開度要求信号θdpを出力し、
θdpは次のようになる。
θdp＝KpΔP＋KI∫（ΔP）dt （69） KpおよびKIはそれぞれ制御器１１６の比例ゲ
インKpおよび積分ゲインKIである。
第２の加算器１１７は、第１の制御信号として
の上記速度設定器１１２の出力と第２の制御信号
としての上記PI制御器１１６の出力を入力し、
その和を電油サーボ弁１１８に対する弁開度要求
信号θdTとして出力し、θdTは次のようになる。
θdT＝θd＋θdp （70） 電油サーボ弁１１８は上記第２の加算器１１７
の出力を入力して（70）式の弁開度要求信号θdT
に応じた油量を油圧モータ０６に送る。一方自動
運転を行なうときはウインチ弁０３の開度は中立
状態としウインチ弁０３からの油量は零とする。
電油サーボ弁１１８に対する要求信号θdTが正の
ときは電油サーボ弁１１８は左動し電油サーボ弁
１１８からの油はＤ配管路に入る。要求信号θdT
が負のときは電油サーボ弁１１８は右動し、電油
サーボ弁１１８からの油はＥ配管路に入る。
パイロツトチエツク弁１１９はＤ配管路に設け
られておりＥ配管路の圧力を検出しＥ配管路の圧
力が低くなつたときに閉じるON−OFF弁であ
る。
パイロツトチエツク弁１２０はＥ配管路に設け
られておりＤ配管路の圧力を検出し、Ｄ配管路の
圧力が低くなつたときに閉じるON−OFF弁であ
る。
電油サーボ弁１１８が左動しＤ配管路に入つた
油はパイロツトチエツク弁１１９を通過して油圧
モータ０６のＣ配管路に入りＣ配管路の圧力が上
昇し油圧モータ０６の発生トルクが増大しワイヤ
張力による逆トルクに打ち克つて油圧モータ０６
が回転してワイヤ０９が繰り込まれる。Ｅ配管路
は油の戻り回路を形成するが、油圧モータ０６の
回転が急速に上昇したときは電油サーボ弁１１８
の流量が追いつかず、Ｄ配管路の圧力は降下す
る。このときは戻り回路中のパイロツトチエツク
弁１２０が閉じて油圧モータ０６のＢ配管路の圧
力が上昇して油圧モータ０６のトルクが減少して
回転上昇が抑えられる。したがつてパイロツトチ
エツク弁１２０は油圧モータ０６の回転上昇に対
する安全弁の役割を果たす。油圧モータ０６は常
にワイヤ張力による大きなトルクに対抗するため
Ｃ配管路の圧力は常に高圧側でＢ配管路は低圧側
となり、パイロツトチエツク弁１２０を通つた油
はタンク０１０に戻る。
次に電油サーボ弁１１８が右動し、Ｅ配管路に
入つた油はパイロツトチエツク弁１２０を通過し
油圧モータ０６のＢ配管路に入りＢ配管路の圧力
が上昇し、油圧モータ０６の発生トルクが減少し
てワイヤ張力によつて油圧モータ０６に掛かつて
いる逆トルクが優つてワイヤが繰り出される。こ
のときも油圧モータ０６の回転が急速に上昇する
と電油サーボ弁１１８の流量が追いつかず、Ｅ配
管路の圧力が降下する。このときはパイロツトチ
エツク弁１１９が閉じて油圧モータ０６のＣ配管
路の圧力が上昇し油圧モータ０６にブレーキトル
クを掛けて回転上昇を抑え、パイロツトチエツク
弁１１９を通つた油はタンク０１０に戻る。
以上より電油サーボ弁１１８は（70）式の弁開
度要求信号θdによりウインチの速度制御を行な
い、弁開度要求信号θdpにより油圧モータ０６で
の油もれを補給すると同時にＣ配管路の圧力を常
に所定の値に保つてワイヤ張力を保持することが
できる。また、作業台船の位置保持に必要なワイ
ヤ操作を行なうことができるとともに油圧モータ
０６での油漏れに対してもワイヤ０９の自然流出
を防止してワイヤ張力を保持できる。
なお１０３〜１１７よりなる制御演算装置の部
分は制御用計算機によつて置換えて実現すること
もできる。
第１６図は電油サーボ弁の代りにサーボポンプ
を使用した第２実施例を示す。上図で第１２図と
同一の符号は第１２図と同一の部材をそれぞれ示
す。サーボポンプ１１８は第２の加算器１１７の
出力を入力してワイヤ操作に必要な所定の油量を
所定の方向に送り出し、油圧モータ０６を回転駆
動させる。サーボポンプ１１８では第２の加算器
１１７の出力θdTによりサーボポンプ１１８中の
サーボ機構によりポンプ傾転角θpを制御して所
定の油量Ｑを油圧モータ０６に送り出す。流量Ｑ
は次式で示される。
Ｑ＝Kθp（Ｋ：定数） （71） 油圧モータ０６を通過した油量はサーボポンプ
１１８の吸込み側に戻る。
電動モータ１１９はサーボポンプ１１８を駆動
する。
このような装置によれば、作業台船は第９図に
示すように左右２本づつのワイヤにより係留され
ており、ワイヤ方向の１次元運動を想定する。し
たがつて、右側の２台のウインチは同じ制御指令
を与えられ左側の２台のウインチも同じ制御指令
を受ける。右側のウインチの受ける制御指令と左
側のウインチの受ける制御指令は符号が反対にな
る。すなわち右側のウインチにワイヤ繰り込みの
制御指令が与えられたときは左側のウインチには
ワイヤ繰り出しの制御指令が与えられる。左右２
本づつのワイヤを使用することによりワイヤの等
価的バネ定数はワイヤ１本使用の場合の２倍にな
る。
第１７図はステツプ状の外乱力が右側より作業
台船に加えられたときに位置制御を行なわなかつ
たときの作業台船の位置変動を示す。外乱力によ
り作業台船の位置変位が生ずるとともに係留ワイ
ヤのバネ効果により位置の変動が持続している。
第１８図は第１７図と同じ外乱力アに対して作
業台船の位置制御を行なつたときの作業台船の位
置変動イ、左右ウインチの速度設定器１１２の出
力ウ、左右ウインチの圧力設定器１１３の出力
エ、左右ウインチのサーボ弁１１８の弁開度オ、
油圧モータ０６のＣ配管路の圧力カ、左右ウイン
チドラム０８の回転速度キ、およびワイヤ０９の
操作量クを示す。
位置制御をしたときの作業台船の最大変動量は
抑えられ、位置動揺も速く抑えられる。
ウインチの速度制御指令を与える速度設定器１
１２の出力は第１のPID制御器１０７の出力を微
分したものとなつており、制御開始時は右側ウイ
ンチには繰り込み指令を、左側ウインチには繰り
出し指令を与えている。
油圧モータ０６のＣ配管路の圧力を常に所定の
値に保つてワイヤ張力を保持する役目を果す圧力
設定器１１３の出力エは速度設定器１１２の出力
ウを時間積分した形の時間応答をしている。この
圧力設定器１１３の出力を入力するPI制御器１
１６の出力により油圧モータ０６での油もれによ
るＣ配管路の圧力降下を防止している。
油圧モータ０６のＣ配管路の圧力が圧力設定器
１１３からの出力エに一致するようにサーボ弁１
１８の弁開度指令を与えるPI制御器１１６の出
力と速度設定器１１２の出力ウの和に応じてサー
ボ弁１１８の弁開度オが変化している。油圧モー
タ０６の油もれを補うためにサーボ弁１１８の弁
開度は整定時も微少開度を保持している。
サーボ弁１１８の弁開度の変化により右側ウイ
ンチでは油圧モータ０６のＣ配管路に油が入り、
Ｃ配管路の油圧力カは上昇して、ワイヤ張力を増
した状態でワイヤを保持している。左側ウインチ
では油圧モータ０６のＣ配管路の油が一部ドレン
タンク０１０に逃げて油圧力カは減少し、ワイヤ
張力が減少した状態でワイヤを保持している。
ウインチドラム０８の回転速度キはほぼサーボ
弁開度オに一致している。右側ウインチは繰り込
み側に回転した後、繰り出し側に回転して静止し
ている。左側ウインチは繰り出し側に回転した
後、繰り込み側に回転して静止している。
ワイヤ操作量クはウインチドラム０８の回転速
度を時間積分した形の時間応答を示す。右側ウイ
ンチはワイヤを繰り込んだ状態で整定し、左側ウ
インチはワイヤを繰り出した状態で整定してい
る。
要するに本発明によれば、係留索を巻回する複
数のウインチドラム駆動用油圧モータを電気油圧
サーボ弁により制御することにより作業台船の位
置を一定に保つようにした作業台船の位置制御装
置において、あらかじめ設定された空間固定座標
系における作業台船の位置座標xs、ysを設定する
位置設定器１００と、上記作業台船の方位Ψsを
設定する方位設定器１０１と、上記作業台船の位
置座標ｘ、ｙおよび方位Ψを出力する位置方位検
出器１０２と、上記位置設定器１００の設定値xs
と上記位置方位検出器１０２の出力ｘを入力する
第１の減算器１０３と、上記位置設定器１００の
出力ysと上記位置方位検出器１０２の出力ｙを入
力する第２の減算器１０４と、上記方位設定器１
０１の出力Ψsと上記位置方位検出器１０２の出
力Ψを入力する第３の減算器１０５と、上記第１
および第２の減算器１０３，１０４の出力と上記
方位設定器１０１の出力Ψsを入力して設定方位
方向の位置偏差Δx0と設定方位に直角方向の位置
偏差Δy0を出力する位置偏差変換器１０６と、同
位置偏差変換器１０６からの位置偏差信号Δx0を
入力する第１のPID制御器１０７または第１の
PD制御器と、上記位置偏差変換器１０６からの
位置偏差信号Δy0を入力する第２のPID制御器１
０８または第２のPD制御器と、上記第３の減算
器１０５からの方位偏差信号ΔΨを入力する第３
のPID制御器１０９または第３のPD制御器と、
上記の第１、第２および第３のPID制御器１０７
〜１０９またはPD制御器からの出力を入力とす
る第１の加算器１１０とをそなえ、上記係留索の
繰り出しおよび繰り込み操作を制御する第１の制
御系と、上記係留索の張力を保持制御する第２の
制御系とが設けられ、上記第１の制御系が、上記
第１の加算器１１０からの出力を入力する微分器
１１１と、同微分器１１１からの出力を入力し、
上記電気油圧サーボ弁へ第１の制御信号を出力す
る速度設定器１１２とをそなえて構成されるとと
もに、上記第２の制御系が上記第１の加算器１１
０からの出力を入力する圧力設定器１１３と、上
記係留索を繰り込むときに油量が送られる上記ウ
インチドラム駆動用油圧モータの配管圧力を検出
する圧力検出器１１４と、上記圧力設定器１１３
の出力と上記圧力検出器１１４の出力を入力する
第４の減算器１１５と、同第４の減算器１１５の
出力を入力し、上記電気油圧サーボ弁へ第２の制
御信号を出力するPI制御器１１６とをそなえて
構成されるとともに、上記速度設定器１１２の出
力とPI制御器１１６の出力を入力し、第１の制
御信号と第２の制御信号の和を上記電気油圧サー
ボ弁に出力する第２の加算器１１７とをそなえて
構成されていることにより、自動的、省力かつ高
能率の作業台船の位置制御装置を得るから、本発
明は産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は公知の作業台船の位置制御装置を示す
平面図、第２図は第１図の作業台船の正面図、第
３図は第１図の作業台船の位置および方位の幾何
学的関係を示す説明図、第４図は第１図の作業台
船の油圧モータの系統図、第５図は第４図のサー
ボ弁の特性図、第６図は第１図のワイヤを示す側
面図、第７図および第８図はそれぞれ第６図にお
いてワイヤの上端を若干移動した場合およびワイ
ヤを若干巻取つた場合を示す側面図、第９図は第
１図の部分平面図、第１０図は第９図の力学的等
価模型図、第１１図は第１図のブロツク線図、第
１２図は本発明の第１実施例を示す系統図、第１
３図は本発明の原理を示す説明図、第１４図は第
１２図のサーボ弁の特性図、第１５図はワイヤ張
力と油圧モータのＣ配管路の圧力との関係を示す
線図、第１６図は本発明の第２実施例を示す系統
図、第１７図アおよびイはそれぞれ油圧モータを
制御しない場合の外乱力および作業台船の位置変
動を示す線図、第１８図ア，イ，ウ，エ，オ，
カ，キ，クはそれぞれ本発明における外乱力、作
業台船の位置変動、速度設定器、圧力設定器、サ
ーボ弁開度、油圧モータのＣ配管路圧力、ウイン
チドラム回転速度、ワイヤ操作量を示す線図であ
る。 １００……位置設定器、１０１……方位設定
器、１０２……位置方位検出器、１０３……第１
の減算器、１０４……第２の減算器、１０５……
第３の減算器、１０６……位置偏差変換器、１０
７……第１のPID制御器、１０８……第２のPID
制御器、１０９……第３のPID制御器、１１０…
…第１の加算器、１１１……微分器、１１２……
速度設定器、１１３……圧力設定器、１１４……
圧力検出器、１１５……第４の減算器、１１６…
…PI制御器、１１７……第２の加算器、１１８
……電気油圧サーボ弁、１１９……第１のパイロ
ツトチエツク弁、１２０……第２のパイロツトチ
エツク弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 係留索を巻回する複数のウインチドラム駆動
    用油圧モータを電気油圧サーボ弁により制御する
    ことにより作業台船の位置を一定に保つようにし
    た作業台船の位置制御装置において、あらかじめ
    設定された空間固定座標系における作業台船の位
    置座標xs、ysを設定する位置設定器１００と、上
    記作業台船の方位Ψsを設定する方位設定器１０
    １と、上記作業台船の位置座標ｘ、ｙおよび方位
    Ψを出力する位置方位検出器１０２と、上記位置
    設定器１００の設定値xsと上記位置方位検出器１
    ０２の出力ｘに入力する第１の減算器１０３と、
    上記位置設定器１００の出力ysと上記位置方位検
    出器１０２の出力ｙを入力する第２の減算器１０
    ４と、上記方位設定器１０１の出力Ψsと上記位
    置方位検出器１０２の出力Ψを入力する第３の減
    算器１０５と、上記第１および第２の減算器１０
    ３，１０４の出力と上記方位設定器１０１の出力
    Ψsを入力して設定方位方向の位置偏差Δx0と設定
    方位に直角方向の位置偏差Δy0を出力する位置偏
    差変換器１０６と、同位置偏差変換器１０６から
    の位置偏差信号Δx0を入力する第１のPID制御器
    １０７または第１のPD制御器と、上記位置偏差
    変換器１０６からの位置偏差信号Δy0を入力する
    第２のPID制御器１０８または第２のPD制御器
    と、上記第３の減算器１０５からの方位偏差信号
    ΔΨを入力する第３のPID制御器１０９または第
    ３のPD制御器と、上記の第１、第２および第３
    のPID制御器１０７〜１０９またはPD制御器か
    らの出力を入力とする第１の加算器１１０とをそ
    なえ、上記係留索の繰り出しおよび繰り込み操作
    を制御する第１の制御系と、上記係留索の張力を
    保持制御する第２の制御系とが設けられ、上記第
    １の制御系が、上記第１の加算器１１０からの出
    力を入力する微分器１１１と、同微分器１１１か
    らの出力を入力し、上記電気油圧サーボ弁へ第１
    の制御信号を出力する速度設定器１１２とをそな
    えて構成されるとともに、上記第２の制御系が上
    記第１の加算器１１０からの出力を入力する圧力
    設定器１１３と、上記係留索を繰り込むときに油
    量が送られる上記ウインチドラム駆動用油圧モー
    タの配管圧力を検出する圧力検出器１１４と、上
    記圧力設定器１１３の出力と上記圧力検出器１１
    ４の出力を入力する第４の減算器１１５と、同第
    ４の減算器１１５の出力を入力し、上記電気油圧
    サーボ弁へ第２の制御信号を出力するPI制御器
    １１６とをそなえて構成されるとともに、上記速
    度設定器１１２の出力とPI制御器１１６の出力
    を入力し、第１の制御信号と第２の制御信号の和
    を上記電気油圧サーボ弁に出力する第２の加算器
    １１７とをそなえて構成されていることを特徴と
    する作業台船の位置制御装置。
JP1270681A 1981-01-30 1981-01-30 Position controller for work stage vessel Granted JPS57126780A (en)

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JPS57126780A JPS57126780A (en) 1982-08-06
JPH0211479B2 true JPH0211479B2 (ja) 1990-03-14

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5385090A (en) * 1976-12-30 1978-07-27 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd System for controlling position of multiple mooring buoy

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5385090A (en) * 1976-12-30 1978-07-27 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd System for controlling position of multiple mooring buoy

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