JPH0251798B2 - - Google Patents

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JPH0251798B2
JPH0251798B2 JP21909282A JP21909282A JPH0251798B2 JP H0251798 B2 JPH0251798 B2 JP H0251798B2 JP 21909282 A JP21909282 A JP 21909282A JP 21909282 A JP21909282 A JP 21909282A JP H0251798 B2 JPH0251798 B2 JP H0251798B2
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JP
Japan
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thrust
command signal
hull
rotation center
turning moment
Prior art date
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JP21909282A
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JPS59109494A (en
Inventor
Ryuichi Sagawa
Osamu Nagata
Hajime Yamada
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、船舶の操縦装置に関する。[Detailed description of the invention] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ship operating device.

従来から静止した船舶や海上に固定された作業
台上の機器や陸上にある設備機器などの作業目的
物に対する作業を目的とする作業船などの船舶が
ある。この作業船などの船舶は、前記作業目的物
を大略の不動点としてこの船舶と作業目的物の相
対的な位置をほぼ一定に保つことが要求されるこ
とがある。この種の操船は、操縦者が各推力発生
装置および舵を個々に操作して行なうのが通例で
あつた。先行技術において、この操作は繁雑であ
り操縦者の大きな負担となつていた。前記作業は
極めて微速で行われるのが通例であり、このよう
な微速での操船では、舵および各推力発生装置が
船体に与える力と、海水の影響による付加質量お
よび付加慣性モーメントとを考慮すれば十分であ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there have been ships such as stationary ships, work boats, etc. whose purpose is to work on work objects such as equipment on a work platform fixed on the sea or equipment on land. A vessel such as a work boat may be required to maintain the relative position of the vessel and the work object almost constant, with the work object being a roughly fixed point. This type of ship maneuvering was typically performed by the pilot operating each thrust generator and rudder individually. In the prior art, this operation was complicated and placed a heavy burden on the operator. The above operations are normally performed at extremely slow speeds, and when maneuvering at such slow speeds, the forces exerted on the hull by the rudder and each thrust generator, as well as the additional mass and moment of inertia due to the effects of seawater, must be taken into account. It is sufficient.

本発明の目的は、前述の技術的課題を解決し、
極微速における操船について、空間に固定された
点を中心としてこの点との相対的な位置関係をほ
ぼ一定に保つような操縦を容易に実現することが
できる船舶の操縦装置を提供することである。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems,
It is an object of the present invention to provide a ship control device that can easily realize a maneuver in which a point fixed in space is the center and the relative positional relationship with this point is maintained almost constant regarding ship maneuvering at extremely low speed. .

要約すると、本発明は複数個の推力発生装置お
よび舵を有する船舶の操縦装置において、 任意の位置に回転中心を設定する回転中心設定
器と、 回転力を指令する方位制御器と、 前記回転中心設定器から導出される回転中心指
令信号と前記方位制御器から導出される回頭モー
メント指令信号とを受信し、前記回頭モーメント
指令信号による回転運動を前記回転中心設定器で
設定した回転中心の回りの回転運動とするために
必要な合成推力を演算するする補正演算器と、 合成推力を指令する合成推力指令信号を発生す
る推力設定器と、 この推力補正演算器から導出される推力補正信
号と推力設定器から導出される合成推力指令信号
とを加算する加算器と、 この加算器から導出される指令信号と前記回頭
モーメント指令信号とを受信し、各推力発生装置
および舵に対して必要な推力指令信号に分解し配
分する推力配分演算器とを含むことを特徴とする
船舶の操縦装置であり、前記回頭モーメントの指
令にかかわらず船舶を前記回転中心設定器で設定
した回転中心の回りに回転させることにより、常
に船舶などと前記回転中心との相対的な位置関係
をほぼ一定に保つような操船を実現することがで
きる。
To summarize, the present invention provides a steering device for a ship having a plurality of thrust generators and rudders, which includes: a rotation center setting device for setting a rotation center at an arbitrary position; an azimuth controller for commanding rotational force; and a rotation center setting device for setting a rotation center at an arbitrary position. A rotation center command signal derived from the setting device and a turning moment command signal derived from the azimuth controller are received, and the rotational movement according to the turning moment command signal is controlled around the rotation center set by the rotation center setting device. A correction calculator that calculates the composite thrust necessary for rotational motion, a thrust setting device that generates a composite thrust command signal that commands the composite thrust, and a thrust correction signal and thrust derived from this thrust correction calculator. an adder that adds the combined thrust command signal derived from the setting device; and an adder that receives the command signal derived from this adder and the turning moment command signal, and generates the necessary thrust for each thrust generator and rudder. and a thrust distribution calculator that decomposes and distributes command signals, and the device rotates the ship around the rotation center set by the rotation center setting device regardless of the turning moment command. By doing so, it is possible to realize ship maneuvering in which the relative positional relationship between the ship and the rotation center is always kept substantially constant.

第1図は本発明の原理を説明するための図であ
る。最初船体100が実線aに示される方位にあ
り、次に破線bに示される方位に変更されたとす
る。船体100の移動にもかかわらず、船体10
0上に固定された作業用機器110から見た作業
台上200の設備201の位置を大略一定と見る
ことができる。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. Assume that the hull 100 is initially in the orientation shown by the solid line a, and then is changed to the orientation shown by the broken line b. Despite the movement of the hull 100, the hull 10
It can be seen that the position of the equipment 201 on the workbench 200 as seen from the work equipment 110 fixed on the workbench 200 is approximately constant.

第2図は本発明の一実施例の操縦装置105を
装備する船舶などの操縦の系統図である。船体1
00には、各推力発生装置のバウスラスタ10
1、推進用プロペラ102、およびスターンスラ
スタ103を装備し、さらに舵104を装備す
る。これらの各推力発生装置はいずれも一定回転
数で駆動されており、翼角を変化させることによ
り発生推力を操作できるものである。
FIG. 2 is a system diagram for operating a ship or the like equipped with the operating device 105 according to an embodiment of the present invention. Hull 1
00 includes the bow thruster 10 of each thrust generating device.
1. It is equipped with a propulsion propeller 102 and a stern thruster 103, and is further equipped with a rudder 104. Each of these thrust generating devices is driven at a constant rotation speed, and the generated thrust can be controlled by changing the blade angle.

第3図は本発明の一実施例の操縦装置105の
ブロツク図である。操縦装置105は、推力設定
器1、方位制御器2、回転中心設定器3、推力補
正演算器41,42、加算器51,52、推力配
分演算機6、推力制御器71〜73、および舵角
演算器8から成る。推力設定器1は、各推力発生
装置101〜103および舵104が船体100
に与える力のベクトル和である合成推力を指令す
る。この合成推力指令信号は、合成推力の船体中
心線方向の成分を指令する信号Xsと、船体中心
線に直交する方向の成分を信号Ysとから成る。
FIG. 3 is a block diagram of a control device 105 according to an embodiment of the present invention. The control device 105 includes a thrust setter 1, an azimuth controller 2, a rotation center setter 3, thrust correction calculators 41, 42, adders 51, 52, a thrust distribution calculator 6, thrust controllers 71 to 73, and a rudder. It consists of an angle calculator 8. The thrust setting device 1 includes each thrust generating device 101 to 103 and a rudder 104 connected to the hull 100.
commands the composite thrust, which is the vector sum of the forces applied to This composite thrust command signal includes a signal Xs that commands a component of the composite thrust in the direction of the hull centerline, and a signal Ys that commands a component of the composite thrust in a direction perpendicular to the hull centerline.

方位制御器2は、船体100の方位を指令する
方位設定器21と方位演算器22とから成る。方
位演算器22は方位設定器21からラインl1を介
して導出される方位指令信号θsと、船体100の
方位を検出する方位検出器106からラインl2を
介して導出される方位信号θとを受信し、たとえ
ば方位指令信号θsと方位信号θとの差を求める演
算などをし、比例、微分、積分などの適当な演算
を施すことにより回頭モーメント指令信号Nをラ
インl3に導出する。回頭モーメント指令信号N
は、舵104および各推力発生装置101〜10
3が船体100に与える力により生ずる船体10
0の重心を中心とする回転力の総和である回頭モ
ーメントを指令する信号である。
The azimuth controller 2 includes an azimuth setting device 21 that commands the azimuth of the hull 100 and an azimuth calculator 22. The azimuth calculator 22 receives the azimuth command signal θs derived from the azimuth setting device 21 via the line l1, and the azimuth signal θ derived from the azimuth detector 106 that detects the azimuth of the hull 100 via the line l2. Then, by calculating the difference between the azimuth command signal θs and the azimuth signal θ, and performing appropriate calculations such as proportionality, differentiation, and integration, the turning moment command signal N is derived to line l3. Turning moment command signal N
The rudder 104 and each thrust generator 101 to 10
The hull 10 caused by the force that 3 applies to the hull 100
This is a signal that commands the turning moment, which is the sum of rotational forces around the zero center of gravity.

回転中心設定器3は第4図に示すように船体1
00と共に移動する座標系(x,y)において、
回転中心P(a,b)を設定するものであり、そ
の回転中心P(a,b)に対応した各回転中心指
令信号x0,y0をラインl4,l5にそれぞれ導出す
る。
The rotation center setting device 3 is connected to the hull 1 as shown in FIG.
In the coordinate system (x, y) moving with 00,
The rotation center P (a, b) is set, and rotation center command signals x 0 and y 0 corresponding to the rotation center P (a, b) are respectively derived to lines l4 and l5.

推力補正演算器41は、回転中心設定器3から
ラインl5を介して回転中心指令信号y0を受信し、
推力補正演算器42は回転中心設定器3からライ
ンl4を介して回転中心指令信号x0を受信する。ま
た推力補正演算器41,42は、ラインl3を介し
て回頭モーメント指令信号Nを受信する。推力補
正演算器41,42では、回頭モーメント指令信
号Nに相当する回頭モーメントが船体100に作
用して生ずる重心回りの回転運動を回転中心設定
器3で指令した回転中心P(a,b)の回りの回
転運動とするために必要な合成推力を演算する。
推力補正演算器41では次の第1式にす演算を行
ない、推力補正演算器42では第2式に示す演算
を行なう。
The thrust correction calculator 41 receives the rotation center command signal y 0 from the rotation center setting device 3 via the line l5,
The thrust correction calculator 42 receives the rotation center command signal x 0 from the rotation center setting device 3 via the line l4. The thrust correction calculators 41 and 42 also receive the turning moment command signal N via line l3. The thrust correction calculators 41 and 42 convert the rotational movement around the center of gravity caused by the turning moment corresponding to the turning moment command signal N acting on the hull 100 to the rotation center P (a, b) commanded by the rotation center setting device 3. Calculate the combined thrust required for rotational motion.
The thrust correction calculator 41 performs calculations according to the following first equation, and the thrust correction calculator 42 performs calculations shown in the second equation.

ΔX=Mx/Iz・N・y0 …(1) ΔY=−My/Iz・N・x0 …(2) 前記第1式および第2式において、ΔX,ΔYは
各補正演算器41,42からラインl6,l7にそれ
ぞれ導出される推力補正信号である。Mxおよび
Myは第4図に示す座標系において、x軸方向お
よびy軸方向に加速した場合に与えられる付加質
量であり、lzは船体100を重心の回りに回転す
る場合に与えられる付加慣性モーメントであり、
いずれも予め与えられるものである。
ΔX=Mx/Iz・N・y 0 …(1) ΔY=−My/Iz・N・x 0 …(2) In the first and second equations, ΔX and ΔY are each correction calculator 41, 42 These are thrust force correction signals derived from lines l6 and l7, respectively. Mx and
In the coordinate system shown in FIG. 4, My is the additional mass given when accelerating in the x- and y-axis directions, and lz is the additional moment of inertia given when the hull 100 is rotated around the center of gravity. ,
Both are given in advance.

加算器51は、推力補正演算器41からの推力
補正信号ΔXをラインl6を介して受信し、推力設
定器1からの合成推力指令信号Xsをラインl8を
介して受信する。加算器51では、推力補正信号
ΔXと合成推力指令信号Xsとを加算して、指令信
号Xをラインl10に導出する。
The adder 51 receives the thrust correction signal ΔX from the thrust correction calculator 41 via line l6, and receives the composite thrust command signal Xs from the thrust setter 1 via line l8. The adder 51 adds the thrust correction signal ΔX and the composite thrust command signal Xs, and derives the command signal X to the line l10.

加算器52は、推力補正演算器42からの推力補
正信号ΔYをラインl7を介して受信し、推力設定
器1からの合成推力指令信号Ysをラインl9を介
して受信する。加算器52では、推力補正信号
ΔYと合成推力指令信号Ysとを加算し、指令信号
Yをラインl11に導出する。
The adder 52 receives the thrust correction signal ΔY from the thrust correction calculator 42 via line l7, and receives the composite thrust command signal Ys from the thrust setter 1 via line l9. The adder 52 adds the thrust correction signal ΔY and the composite thrust command signal Ys, and derives the command signal Y to the line l11.

推力配分演算器6は、指令信号Xをラインl10
を介して、指令信号Yをラインl11を介してそれ
ぞれ受信し、回頭モーメント指令信号Nをライン
l3を介して受信する。推力配分演算器6では、各
推力発生装置101〜103および舵104に対
して必要な推力指令信号T1s〜T4sに分解し配分
する演算を施す。推力配分演算器6からの推力指
令信号T1s〜T4sの船体中心線方向成分の総和は
指令信号Xに等しく、推力指令信号T1s〜T4sの
船体中心線と直交する方向の成分の総和は指令信
号Yに等しい。各推力指令信号T1s〜T4sに相当
する推力を発生させた場合に生ずる回頭モーメン
トが、回頭モーメント指令信号Nに相当する。
The thrust distribution calculator 6 sends the command signal X to the line l10.
, a command signal Y is received through line l11, and a turning moment command signal N is received through line l11.
Receive via l3. The thrust distribution calculator 6 performs calculations for disassembling and distributing necessary thrust command signals T1s to T4s to each of the thrust generating devices 101 to 103 and the rudder 104. The sum of the components of the thrust command signals T1s to T4s from the thrust distribution calculator 6 in the direction of the hull centerline is equal to the command signal X, and the sum of the components of the thrust command signals T1s to T4s in the direction orthogonal to the hull centerline is the command signal Y. be equivalent to. The turning moment generated when thrust corresponding to each of the thrust command signals T1s to T4s is generated corresponds to the turning moment command signal N.

推力制御器71は、ラインl12を介して推力
指令信号T1sを受信し、推力指令信号T1sに見合
つた翼角指令信号θ1sをラインl16に導出する。推
力制御器72は、ラインl13を介して推力指令信
号T2sを受信し、推力指令信号T2sに見合つた翼
角指令信号θ2sをラインl7に導出する。推力制御
器73は、ラインl14を介して推力指令信号T3s
を受信し、推力指令信号T3sに見合つた翼角指令
信号θ3sをラインl18に導出する。
The thrust controller 71 receives the thrust command signal T1s via the line l12, and derives the blade angle command signal θ1s corresponding to the thrust command signal T1s to the line l16. The thrust controller 72 receives the thrust command signal T2s via the line l13, and derives the blade angle command signal θ2s corresponding to the thrust command signal T2s to the line l7. The thrust controller 73 receives a thrust command signal T3s via line l14.
is received, and a blade angle command signal θ3s corresponding to the thrust command signal T3s is derived to line l18.

バウスラスタ101は、ラインl16を介して
翼角指令信号θ1sを受信し、翼角指令信号θ1sに見
合つた推力T1を船体100に作用させる。推進
用プロペラ102は、ラインl17を介して受信し
た翼角指令信号θ2sに見合つた推力T2を船体10
0に作用させる。スターンスラスタ103は、ラ
インl18を介して受信した翼角指令信号θ3sに見合
つた推力T3を船体100に作用させる。
The bow thruster 101 receives the wing angle command signal θ1s via the line l16, and applies a thrust force T1 commensurate with the wing angle command signal θ1s to the hull 100. The propulsion propeller 102 applies a thrust T2 to the hull 10 commensurate with the blade angle command signal θ2s received via the line l17.
0. The stern thruster 103 applies a thrust force T3 to the hull 100 commensurate with the wing angle command signal θ3s received via the line l18.

舵角演算器8は、推力指令信号T4sおよび舵1
04の前方に設置される推進用プロペラ102へ
の推力指令信号T2sをラインl15およびラインl13
を介してそれぞれ受信して、舵104に作用する
力の船体中心線と直交する方向の成分が推力指令
信号T4sに相当する大きさとなるように舵104
の舵角を演算し、舵角指令信号θ4sをラインl19に
導出する。
The rudder angle calculator 8 receives the thrust command signal T4s and the rudder 1.
Thrust command signal T2s to the propulsion propeller 102 installed in front of 04 is sent to line l15 and line l13.
the rudder 104 so that the component of the force acting on the rudder 104 in the direction perpendicular to the hull centerline has a magnitude corresponding to the thrust command signal T4s.
The steering angle is calculated, and a steering angle command signal θ4s is derived to line l19.

このようにして、各推力発生装置101〜10
3および舵104は各翼角指令信号θ1s〜θ3sおよ
び舵角指令信号θ4sに従つて翼角および舵角を制
御することにより、各推力指令信号T1s〜T4sに
相当する力、すなわち推力配分演算器6に与えら
れた指令信号X,Yおよび回頭モーメント指令信
号Nに相当する合成推力および回頭モーメントを
船体100に作用させることになる。
In this way, each thrust generating device 101 to 10
3 and the rudder 104 control the blade angle and rudder angle according to the respective blade angle command signals θ1s to θ3s and the rudder angle command signal θ4s, thereby generating forces corresponding to the respective thrust command signals T1s to T4s, that is, a thrust distribution calculator. A combined thrust and a turning moment corresponding to the command signals X, Y and the turning moment command signal N given to the hull 100 are applied to the hull 100.

推力配分演算器6の演算について説明する。推
力配分演算器6による推力指令信号T1s〜T4sの
配分は、前記のように推力指令信号T1s〜T4sの
船体中心線方向成分の総和が指令信号Xに等し
く、推力指令信号T1s〜T4sの船体中心線と直交
する方向の成分の総和が指令信号Yに等しく、か
つ各推力指令信号T1s〜T4sに相当する推力を発
生させた場合に生ずる回頭モーメントが回頭モー
メント指令信号Nに相当する。各推力指令信号
T1s〜T4sと推力配分演算器6に与えられる各指
令信号X,Y,Nの関係を第3式〜第5式に示
す。
The calculations of the thrust distribution calculator 6 will be explained. As mentioned above, the thrust command signals T1s to T4s are distributed by the thrust distribution calculator 6 so that the sum of the components in the direction of the hull center line of the thrust command signals T1s to T4s is equal to the command signal X, and the thrust command signals T1s to T4s are The turning moment generated when the sum of the components in the direction orthogonal to the line is equal to the command signal Y and the thrust corresponding to each of the thrust command signals T1s to T4s is generated corresponds to the turning moment command signal N. Each thrust command signal
The relationships between T1s to T4s and the command signals X, Y, and N given to the thrust distribution calculator 6 are shown in Equations 3 to 5.

X=T2s …(3) Y=T1s+T3s+T4s …(4) N=l1・Tls+l2・T2s+l3・T3s +l4・T4s …(5) 推力配分演算器6では、前記第3式〜第5式に
基づいて演算する。なお第5式におけるl1〜l4
は、各推力発生装置101〜103および舵10
4が各推力指令信号T1s〜T4sに相当する推力を
船体100に与えた場合に生ずる回転力が回頭モ
ーメントに寄与する係数を示す。第5式の
l1T1s,l2T2s,l3T3s,l4T4sは、各推力発生装
置101〜103および舵104による船体10
0の重心を中心とする回転力を示す。第3式〜第
5式は各推力指令信号T1s〜T4sについての線形
連立方程式であり、これらの方程式を適当な拘束
条件の下で解くことによつて各指令信号X,Y,
Zに対応する各推力指令信号T1s〜T4sを求める
ことができる。たとえば、このような拘束条件と
して各推力指令信号T1s〜T4sの2乗和4i=1 Tis2
最小とする場合は、推力指令信号T1s〜T4sは4
×3行列Tにより次の第6式で与えられる。
X=T2s...(3) Y=T1s+T3s+T4s...(4) N=l1・Tls+l2・T2s+l3・T3s +l4・T4s...(5) The thrust distribution calculator 6 calculates based on the third to fifth equations above. . In addition, l1 to l4 in the fifth formula
is each thrust generator 101 to 103 and rudder 10
4 indicates a coefficient by which the rotational force generated when a thrust corresponding to each of the thrust command signals T1s to T4s is applied to the hull 100 contributes to the turning moment. 5th formula
l1T1s, l2T2s, l3T3s, l4T4s represent the hull 10 by each thrust generator 101 to 103 and the rudder 104.
It shows the rotational force around the center of gravity of 0. Equations 3 to 5 are linear simultaneous equations for each thrust command signal T1s to T4s, and by solving these equations under appropriate constraint conditions, each command signal X, Y,
Each thrust command signal T1s to T4s corresponding to Z can be obtained. For example, if the sum of the squares of each thrust command signal T1s to T4s is minimized as such a constraint condition, 4i=1 Tis 2 , then the thrust command signal T1s to T4s is 4
×3 matrix T is given by the following formula 6.

T1s T2s T3s T4s=TX Y N …(6) したがつて、この場合には推力配分演算器6に
おける演算は、予め与えた4×3行列による行列
演算となる。また、極微速での操船であるから舵
の影響はほとんどないものとして、前記第4式お
よび第5式からT4sを削除してもよい。
T1s T2s T3s T4s=TX Y N (6) Therefore, in this case, the calculation in the thrust distribution calculator 6 is a matrix calculation using a 4×3 matrix given in advance. Furthermore, T4s may be deleted from the fourth and fifth equations, assuming that the rudder has almost no influence since the ship is maneuvered at extremely slow speed.

操縦装置105を使用した操船について説明す
る。推力設定器1からの合成推力指令信号Xs,
Ysがいずれも零となるように設定して、加算器
51,52にそれぞれ与える。方位制御器2から
の回頭モーメント指令信号Nを推力補正演算器4
1,42にそれぞれ与える。したがつて推力配分
演算器6に与えられる指令信号X,Yは次の第7
式および第8式の関係になる。
Ship maneuvering using the maneuvering device 105 will be explained. Combined thrust command signal Xs from thrust setter 1,
Both Ys are set to be zero and are applied to adders 51 and 52, respectively. The turning moment command signal N from the azimuth controller 2 is converted into a thrust correction calculator 4.
1 and 42, respectively. Therefore, the command signals X and Y given to the thrust distribution calculator 6 are as follows:
The relationship between Equation and Equation 8 is obtained.

X=Mx/Iz・y0・N …(7) Y=−My/Iz・x0・N …(8) すなわち、すでに説明した結果により船体10
0には、第7式および第8式で示される指令信号
に相当する合成推力と、回頭モーメント指令信号
Nに相当する回頭モーメントとが作用する。これ
らの合成推力および回頭モーメントによる船体1
00の運動については、極微速であるという条件
から、次の第9式〜第11式で示される。
X=Mx/Iz・y 0・N…(7) Y=−My/Iz・x 0・N…(8) In other words, based on the results already explained, the hull 10
0 is acted upon by a composite thrust corresponding to the command signal expressed by the seventh and eighth equations and a turning moment corresponding to the turning moment command signal N. Hull 1 due to these combined thrust and turning moment
The motion of 00 is expressed by the following equations 9 to 11 based on the condition that it is extremely slow.

Mxdu/dt=X(=Mx/Izy0・N) …(9) Mydv/dt=Y(=−My/Izx0・N) …(10) Iz=dr/dt=N (11) 第4図に示すように、uは船体100の速度ベ
クトルVの船体中心線位置成分で、vは船体10
0の速度ベクトルVの船体中心線と直交する方向
の成分である。rは船体100の重心Gを中心に
して回転させる回頭角速度ベクトルである。船体
100の重心Gは、回頭角速度ベクトルrに同期
して回転し、円運動になる。すなわち、回転中心
設定器3で設定した回頭中心Pは、第4図に示す
ような船体100と共に移動する座標系において
も、また空間に固定された座標系においても不動
点となり、船体100と回頭中心設定器3で予め
設定した回転中心Pとの相対的な位置関係は不変
となる。さらに、推力設定器1から零でない合成
推力指令信号Xs,Ysを加えた場合には、前記の
回転運動に対して合成推力の効果が加わることに
なる。
Mxdu/dt=X (=Mx/Izy 0・N) …(9) Mydv/dt=Y (=−My/Izx 0・N) …(10) Iz=dr/dt=N (11) Fig. 4 As shown in , u is the hull centerline position component of the velocity vector V of the hull 100, and v is the hull centerline position component
This is the component of the zero velocity vector V in the direction perpendicular to the hull centerline. r is a turning angular velocity vector for rotating the hull 100 around the center of gravity G. The center of gravity G of the hull 100 rotates in synchronization with the turning angular velocity vector r, resulting in circular motion. That is, the turning center P set by the rotation center setting device 3 becomes a fixed point both in a coordinate system that moves together with the hull 100 as shown in FIG. The relative positional relationship with the rotation center P set in advance by the center setting device 3 remains unchanged. Furthermore, when non-zero composite thrust command signals Xs and Ys are added from the thrust setting device 1, the effect of the composite thrust is added to the rotational motion.

本発明の実施例の操縦装置105によれば、船
体100と回転中心設定器3で設定した回転中心
P(a,b)との相対的な位置関係を一定に保つ
ような操船が容易に実現できる。このため、陸上
の設備や海上に固定された設備は、船体100か
ら見れば空間に固定したものと考え、前記設備な
どの位置を回転中心設定器3において設定すれ
ば、操縦者による繁雑な操作を行うことなく船体
100と前記設備との相対的な位置関係を一定に
保つことができ、船体100に装備する機器によ
る前記設備に対する作業を容易に行なうことがで
きる。
According to the maneuvering device 105 of the embodiment of the present invention, maneuvering that maintains a constant relative positional relationship between the hull 100 and the rotation center P (a, b) set by the rotation center setting device 3 can be easily realized. can. Therefore, equipment on land or equipment fixed at sea is considered to be fixed in space when viewed from the hull 100, and if the position of the equipment is set using the rotation center setting device 3, complicated operations by the operator can be avoided. The relative positional relationship between the hull 100 and the equipment can be kept constant without having to do any work, and the equipment installed on the hull 100 can easily perform work on the equipment.

方位制御器1からの入力のみがある場合には、
任意の位置を回転中心として操縦することができ
る。合成推力指令信号を入力すると、座標系
(X,Y)自体が移動し、回転中心Pも絶対座標
系において同量移動する。クレーン船では、クレ
ーンの先端を、つり上げるべき機器の上に移動さ
せて、その機器の位置を回転中心として設定する
と、その後は、クレーンの先端をつり上げるべき
機器の上に置いたまま、クレーン船の向きだけを
変えることができる。すなわち合成推力指令信号
は、クレーンの先端を、つり上げる機器の上に移
動させるときに使用するものであつて、回転中心
を変更させる本発明とは直接関係はない。本発明
では、クレーンの位置決めを平行移動と回転方向
に分離して行うことができ、その中の回転方向の
制御を行うための操縦装置が本件発明の主旨であ
る。合成推力指令信号は、上記平行移動を行うた
めのものである。すなわち回転方向の制御を本発
明に従つて行つた上で、さらに目標位置が平行移
動に関してずれた場合に、別途、合成推力指令信
号の入力を行う。
If there is only input from direction controller 1,
It can be operated using any position as the center of rotation. When the composite thrust command signal is input, the coordinate system (X, Y) itself moves, and the rotation center P also moves by the same amount in the absolute coordinate system. On a crane ship, the tip of the crane is moved over the equipment to be lifted and the position of that equipment is set as the center of rotation. Only the direction can be changed. That is, the composite thrust command signal is used when moving the tip of the crane onto the equipment to be lifted, and is not directly related to the present invention, which changes the center of rotation. In the present invention, the positioning of the crane can be performed separately in parallel movement and rotational direction, and the gist of the present invention is a control device for controlling the rotational direction. The composite thrust command signal is for performing the above-mentioned parallel movement. That is, after controlling the rotational direction according to the present invention, if the target position deviates in terms of parallel movement, a combined thrust command signal is separately input.

本件実施例ではバウスラスタ、推進用プロペ
ラ、スターンスラスタ、および舵を各1個装備す
る船舶について説明したが、本発明はこのような
構成に限定されるものではなく、他の種類の推力
発生装置を使用した場合にも、同様に適用可能で
ある。また、本件実施例においては推力発生装置
として翼角により発生推力を操作するものを使用
したが、推力発生装置の回転数を変化させること
により発生推力を操作するものを使用しても同様
である。
In this embodiment, a ship equipped with one each of a bow thruster, a propulsion propeller, a stern thruster, and a rudder has been described, but the present invention is not limited to such a configuration, and can be implemented using other types of thrust generating devices. The same applies when using Additionally, in this embodiment, a thrust generator that manipulates the generated thrust by changing the blade angle was used, but the same effect can be achieved by using a thrust generator that manipulates the generated thrust by changing the rotational speed of the thrust generator. .

なお、本発明は既存の電気式、電子式、機械式
などの演算要素を個別に組合せるだけでなく、一
部もしくは全部の演算を電子計算機で行なわせる
ことによつても実現できる。
The present invention can be realized not only by individually combining existing electrical, electronic, and mechanical calculation elements, but also by having an electronic computer perform some or all of the calculations.

以上のように本発明によれば、クレーン船など
で海上に固定された作業台上の機器や陸上の設備
機器などをつり上げる場合などに特に有効であ
る。すなわち、クレーンの先端をつり上げるべき
機器の上に移動させて、その機器の位置を回転中
心として設定すると、その後はクレーンの先端を
つり上げるべき機器の上に置いたままクレーン船
の向きだけを変えることになる。このためクレー
ンの位置決めを平行移動と回転方向とに分離して
行なうことができるので、繁雑な操作を不要と
し、作業も容易に行なうことができる。
As described above, the present invention is particularly effective when lifting equipment on a workbench fixed on the sea or equipment on land using a crane ship or the like. In other words, if you move the tip of the crane over the equipment to be lifted and set the position of that equipment as the center of rotation, then only the direction of the crane vessel can be changed while leaving the tip of the crane above the equipment to be lifted. become. As a result, the positioning of the crane can be carried out separately for parallel movement and rotational direction, eliminating the need for complicated operations and making the work easier.

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

第1図は本発明の原理図、第2図は本発明の一
実施例である操縦装置105を装備する船舶など
の操縦の系統図、第3図は本発明の一実施例の操
縦装置105のブロツク図、第4図は本発明の一
実施例を説明するための原理図である。 2……方位制御器、3……回転中心設定器、4
1,42……推力補正演算器、51,52……加
算器、6……推力配分演算機、101……バウス
ラスタ、102……推進用プロペラ、103……
スターンスラスタ、104……舵、105……操
縦装置。
FIG. 1 is a principle diagram of the present invention, FIG. 2 is a system diagram of the operation of a ship etc. equipped with a control device 105 which is an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the control device 105 which is an embodiment of the present invention. The block diagram of FIG. 4 is a principle diagram for explaining one embodiment of the present invention. 2... Azimuth controller, 3... Rotation center setting device, 4
1, 42... Thrust correction calculator, 51, 52... Adder, 6... Thrust distribution calculator, 101... Bow thruster, 102... Propulsion propeller, 103...
Stern thruster, 104... rudder, 105... control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個の推力発生装置および舵を有する船舶
の操縦装置において、 任意の位置に回転中心を設定する回転中心設定
器と、 回転力を指令する方位制御器と、 前記回転中心設定器から導出される回転中心指
令信号と前記方位制御器から導出される回頭モー
メント指令信号とを受信し、前記回頭モーメント
指令信号による回転運動を前記回転中心設定器で
設定した回転中心の回りの回転運動とするために
必要な合成推力を演算するする補正演算器と、 合成推力を指令する合成推力指令信号を発生す
る推力設定器と、 この推力補正演算器から導出される推力補正信
号と推力設定器から導出される合成推力指令信号
とを加算する加算器と、 この加算器から導出される指令信号と前記回頭
モーメント指令信号とを受信し、各推力発生装置
および舵に対して必要な推力指令信号に分解し配
分する推力配分演算器とを含むことを特徴とする
船舶の操縦装置。
[Scope of Claims] 1. A steering device for a ship having a plurality of thrust generating devices and a rudder, comprising: a rotation center setting device that sets a rotation center at an arbitrary position; an azimuth controller that commands a rotational force; and a direction controller that commands rotational force. A rotational center command signal derived from the center setting device and a turning moment command signal derived from the azimuth controller are received, and rotational movement based on the turning moment command signal is performed around the rotation center set by the rotational center setting device. A correction calculator that calculates the composite thrust required to achieve the rotational motion of an adder for adding together the composite thrust command signal derived from the thrust setter; and an adder for receiving the command signal derived from this adder and the turning moment command signal, A ship operating device characterized by comprising a thrust distribution calculator that decomposes and distributes thrust command signals.
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JP6034561B2 (en) * 2011-12-15 2016-11-30 川崎重工業株式会社 Fixed point holding control device and work ship equipped with the same
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