JPH02216505A - 有索無人潜水機の深度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は有索無人潜水機の深度あるいは高度制御方法に
関する。更に詳しくは、支援母船から海中に繰り出され
たランチャ−（中継機）の深度あるいは高度を制御する
際に、その精度を高めるための有索無人潜水機の深度或
いは高度制御方法に関する。

〔従来の技術〕

大深度用のビークル（有索無人潜水機）は、潮流に打ち
克って深く潜行するために大きな水中重量を持つランチ
ャ−（中継機）を使用するものが多い。

しかも、ランチャ−の水中重量は、搭載可能なスラスタ
の推力をはるかに上回ることが多いからランチャ−の深
度制御は一次ケーブルの巻き込みや繰り出しによって行
う以外に方法がない。

すなわち、このランチャ−の深度制御は、ランチャ−に
設けられた深度計からの信号と、入力される設定深度信
号とを比較して得られた信号によりケーブル繰出用のウ
ィンチを制御することによって行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しなから、上記のようなランチャ−の深度制御方法に
おいては、問題がある。

すなわち、ウィンチ制御による一次ケーブルの巻込みや
繰出し長さの変化がランチャ−の深度の変化となるには
、例えば、ケーブル長さが１０．０００　（ｍ）の場合
、数秒程度の時間遅れがあり、そのため制御系に応答遅
れが生ずる。

その結果、ランチャ−を設定深度に位置させるには、こ
の応答遅れを考慮に入れておかないと適切な制御ができ
ないと云う問題があった。

例えば、設定深度が１０．０００　（ｍ）　、現在の実
深度が９，９５０　（ｍ）　、過去Δを時間内に繰出し
たケーブル長さが３０＜ｍ）であり、この影響が未だラ
ンチャ−の深度に反映されなかったとする０通常、ＰＩ
Ｄ制御では、被制御系の応答遅れを考慮しないので、設
定深度と実深度との差、５０（ｍ）だけケーブルを繰出
すように指令することになる。その結果は、すでに繰り
出されて、現時点では深度に影響を及ぼしていない３０
（ｍ）分だけ繰り出し過となり、満足のいく制御とはな
らない。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ラ
ンチャ−深度を制御する際の制御精度の向上を図ること
にある。

（課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成する本発明の有索無人潜水機の深度制
御方法は、制御係数と、ケーブル繰出速度と、ケーブル
長と伝達速度とにより算出された応答遅れ時間及び設定
深度信号と深度信号を制御装置に入力し、補正信号を算
出し、これをもとに前記ウィンチを制御するようにした
ことを特徴とするものである。

以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

第１図は、本発明方法を実施するためのシステム全体図
、第２図はその要部概略図であり、支援母船１に設置し
たウィンチ２によって一次ケーブル３を巻込んだり、繰
出すことによってランチャ−４の深度を制御するように
なっている。ウィンチ２は油圧モータ５によって回転さ
れるが、油圧モータ５の回転は支援母船１に設置した制
御装置２０によって制御される。

また、支援母船１の船尾に設置された門型の支柱６には
、−次ケーブル３を支持するためのシーブ７が回転自在
に設けられており、このシーブ７の単位時間当たりの回
転数Ｎ（回／　ｓ　ｅＣ）を支柱６に取り付けたカウン
タ８によってカウントしたあと、前記制御装置２０にて
処理することによって一次ケーブル３の繰出速度Ｖ（ｍ
／　ｓ　ｅ　ｃ　）を計測できる。すなわち、ｖ＝ＮＸ
Ｊ’ ここで、！！２はシーブの周長（ｍ）である。

また、ランチャ−４には、深度計９が搭載されており、
この深度計９から支援母船１に設置した制御装置２０に
ランチャ−４の実深度２が入力される。

また、制御装置２０には、キーボード部２１からランチ
ャ−４の設定深度Ｚ０が入力される。

また、ランチャ−４には、二次ケーブル１０を介してビ
ークル１１が連結されている。

上記制御装置２０は、現時点でのケーブル長の変化がラ
ンチャ−４の深度変化に影響を及ぼず現時点よりΔを時
間だけ遅れた将来の時点でのランチャ−４の要修正深度
Ｚｍを予測し、その要修正深度Ｚｍと設定深度Ｚ、とを
比較してケーブルの巻込・繰出長を制御するようになっ
ている。

すなわち、今、キーボード２１によってランチャ−４の
設定深度Ｚ０を制御装置２０に人力すると、制御装置２
０は、次の（１）式により制御用の要修正深度Ｚｍを算
出する。即ち、ここで、 Ｚｅ：現時点での要修正深度（＝　Ｚ　ｏ　−Ｚ）θ：
制御係数（−触に、θ夕１） ■＝ケーブル繰出速度 ｔ、：応答遅れ時間（ケーブル長／伝達速変）である。

上記の深度変化量Ｚｅは、ランチャ−４の深度計９から
一次ケーブル３を介して制御装置２０に入力される深度
Ｚと設定深度ｚＯの差により求まる。また、ケーブル繰
出速度Ｖは、カウンタ８のカウントしたシーブ７の回転
数を制御装置２０によって処理することによって得られ
る。更に、応答遅れ時間ｔ、はケーブル３の繰出長ｌを
伝達速度ｖｃで割算することによって得られる。

制御装置２０は要修正深度Ｚｍを用いてＰＩＤ　ｉｄＪ
　？Ｉを行う、その制御出力Δｌは、（２）式によって
与えられる。そして、この制御出力Δｌにしたがって前
記油圧モータ５の回転が制御されると、ランチャ４が設
定深度Ｚ０に達するようになる。

Δｌ　＝Ｋ　Ｉ）　＊　Ｚ　ｍ　＋　ＫＤ　＊　Ｚ　ｍ
　＋　ＫＩ　　Ｚ　ｍ　ｄ　ｔここで、−次ケーブル長
の変化量がランチャ−４の深度変化量にほぼ一致するこ
とにより、一般に、Ｋｐ６′ｌとなる。又、ケーブル長
が長大なことより接線方向の抵抗による減衰がかなり大
きいことから一般にはに３＝ｏとすることができる。又
、Ｋ）についてはオペレーシッン状態により、適宜、設
定するものとする。

例えば、設定深度が１０．０００　（ｍ）　、現在の実
深度が９，９５０　（ｍ）、過去Δを時間内に繰出した
ケーブル長さが３０（ｍ）であり、この影響が未だラン
チャ−の深度に反映されていなかったとする。

本発明では、被制御系の応答遅れを考慮するので、設定
深度と実深度との差、５０（ｍ）より、既に、繰り出さ
れている３０（ｍ）分を補正してケーブル繰出長さを指
令する。従って、繰出し過ぎが生ずることなく、適切な
制御が可能となる。

上記（１）式は、次式のように表現することもできる。

すなわち、 Ｚｍ＝Ｚｅ−θＣ１（０）−１（−ｔｏ））ここで、 ｆｆｉ　（０）　　：現時点でのケーブル繰出し長１（
−ｔｏ）：ｔｏ待時間前ケーブル繰出し長 である。

〔実施例〕

実施例１ ビークル曳航時におけるランチャ−の自動詞ｍ（深度保
持）シミュレーションを行ったので、以下にその概要を
記述する。

（１）　　制御アルゴリズム 曳航時（定常曳航速度１．５）°ツ°ト）のランチャ−
の深度保持を一次ケーブルの操出速度制御により行った
。制御アルゴリズムの概要は次の通り。

ここで、 Ｚｍ：要修正深度（補正値） Ｚｅ：現時点での要修正深度 θ：制御係数（一般に、θざｌ） Ｖ：ケーブル巻込み繰出し速度 ｔ、：応答遅れ時間（＝４．５ｓｅｃ）ｔｏ　＝　ｌ　
／　ｖ　ｃ Ｉｌ：ケーブル繰出長 ｖｃ：伝達速度（＝３０００ｎ／ｓ　ｅ　ｃ）■　若し
、ＩＺｍｌ≦２１ならば、ｖ＝Ｑｚｌ＝不感帯（例えば
２ｍ） ■　若し、Ｚｍ＞２２ならば、ｖ’＋＝ｖｍａｘＺ２：
制御閾値（例えば５ｍ） ■　若し、Ｚｍ＜−２２ならば、ｖｍ−ｖｍａｘ■　若
し、Ｚｍ＞０．Ｚｍ＞Ｚｍｏ　１　ｄならば、ｖｍＱ ■　若し、Ｚｍ＜０．Ｚｍ＜Ｚｍｏ　ｌ　ｄならば、ｖ
−０ ■　若し、ｌ　ｖ−ｖｏ　ｌ　ｄ　ｌ＜ｖｍならば、Ｖ
　冨　Ｖ さもなければ、 ｖｗｖｏ　　ｌ　　ｄ＋ｖｍ傘　（ｖ−ｖｏ　　ｌ　　
ｄ）／１ｖ−ｖｏｌｄ ここで、 ｖ：１次ケーブル巻込繰出速度（指令値）ｖｍａ　ｘ　
：最大巻込繰出速度 ｖｏｉｄ：１次ケーブル巻込繰出速度（旧指令値） ｖｍ：巻込繰出速度最大許容変化量 （２）　　シミュレーションの 曳航のときのランチャ−の自動制御シミュレーションと
して定常曳航速度１．５ノ・ノドに対し外乱として曳航
速度をＯ〜３ノットの範囲で変動させ、深度保持性能を
評価した。曳航速度の変動は「表−１」の通りとした。

「表−ＩＪ 第４図に初期釣合状！（１，５ノツト定常曳航状Ｌｉ）
、第５図（ａｌ、　（ｂ）　〜第１１図（ａＬ　（ｂ）
ニシミュレーションの結果を示す。すなわち、（イ）第
５図＋８）及び（ｂ）は、上記磁■条件下のランチャ−
の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を示す。

（ロ）第６図（ａ）及び（ｂ）は、上記隘■条件下のラ
ンチャ−の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を示す
。

（ハ）第７図（ａ）及び（ｂ）は、上記患■条件下のラ
ンチャ−の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を示す
。

（ニ）第８図（ａ）及び（ｂ）は、上記嵐■条件下のラ
ンチャ−の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を示す
。

（ホ）第９図（ａｌ及び（ｂ）は、上記漱■条件下のラ
ンチャ−の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を示す
。

（へ）第１０図（ａ）及び（ｔｅｌは、上記階■条件下
のランチャ−の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を
示す。

（ト）第１１図（ａｌ及び山）は、上記嵐■条件下のラ
ンチャ−の深度変化、及びケーブル繰出速度変化を示す
。

これによると、支援母船の曳航速度変化と言う外乱にも
かかわらずランチャ−は一定深度を高い精度（約±５ｍ
の範囲にて）で保持できることが明らかになった。

〔発明の効果〕

上記のように、本発明によれば、ランチャ−の深度を制
御する際の制御精度を従来に比べて大幅に向上させるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するためのシステム全体図
、第２図はその要部概略図、第３図は制御装置の概略図
、第４図は一次ケーブルの初期釣合状態を示す説明図、
第５図ｆａｎ、　（ｂｌ〜第１１図（３）、（ｂ）はラ
ンチャ−の深度変化及びケーブル繰出速度変化を示す説
明図である。 ２・・・ウィンチ、４・・・ランチャ−１２０・・・制
御装置、θ・・・制御係数、Ｖ・・・ケーブル繰出速度
、２・・・ケーブル長、ｖｃ・・・伝達速度、ｔｏ・・
・応答遅れ時間、Ｚｍ・・・補正信号、ｚＯ・・・設定
深度信号、Ｚ・・・深度信号、Ｚｅ・・・現時点での要
修正深度。 第 図 第 図 第 図（ａ） 第 図（ｂ） 第 図（ａ） 第 図（ｂ） 第 図（ａ） 第 図 （ｂ） 第 図 （ａ） 第８図 （ｂ） 第 ９図（ａ） 第９図 （ｂ） 第１０図 （ａ） 第１０図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力された設定深度信号とランチャーからの深度信号と
   を制御装置に導き、該制御装置において得られた制御信
   号によりケーブル繰出用のウインチを制御するようにし
   た有索無人潜水機の深度制御方法において、制御係数（
   θ）と、ケーブル繰出速度（ｖ）と、ケーブル長（ｌ）
   と伝達速度（ｖｃ）とにより算出された応答遅れ時間（
   ｔｏ）及び前記設定深度信号（Ｚｏ）と深度信号（Ｚ）
   を前記制御装置（２０）に入力し、前記補正信号（Ｚｍ
   ）を算出し、これをもとに前記ウインチ（２）を制御す
   るようにしたことを特徴とする有索無人潜水機の深度制
   御方法。