JPH0258156B2 - - Google Patents

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JPH0258156B2
JPH0258156B2 JP20508282A JP20508282A JPH0258156B2 JP H0258156 B2 JPH0258156 B2 JP H0258156B2 JP 20508282 A JP20508282 A JP 20508282A JP 20508282 A JP20508282 A JP 20508282A JP H0258156 B2 JPH0258156 B2 JP H0258156B2
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JP
Japan
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thrust
command signal
rudder
azimuth
distributor
Prior art date
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Application number
JP20508282A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5996096A (en
Inventor
Ryuichi Sagawa
Osamu Nagata
Hajime Yamada
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication of JPS5996096A publication Critical patent/JPS5996096A/en
Publication of JPH0258156B2 publication Critical patent/JPH0258156B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、舵および横推力を発生するスラス
タ、ならびにプロペラなどの推力発生装置を装備
する船舶の操縦装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a steering system for a ship equipped with a thrust generating device such as a rudder, a thruster generating lateral thrust, and a propeller.

先行技術の船舶の操縦装置においては、舵につ
いては外洋を航行するためにオートパイロツト装
置が設けられているものの、スラスタ、プロペラ
などの推力発生装置については個別に操作器を設
け、必要に応じて個々に操作するのが通例であ
る。このような推力発生装置の重要な用途の一つ
に、港内操船、離接岸などにおいて低速ではある
が、微妙な操作が要求される操船があるが、先行
技術の個別操作では操作が繁雑であり、かつ速応
性に欠けるために推力発生装置の有する能力を十
分に発揮することができないという問題があつ
た。
In the prior art ship control system, although an autopilot device is installed for the rudder in order to navigate the open ocean, thrust generators such as thrusters and propellers are provided with individual controllers, and can be adjusted as needed. It is customary to operate them individually. One of the important uses of such thrust generators is ship maneuvering in ports, docking and unberthing, etc., which requires slow but delicate operations, but the individual operations of the prior art are complicated. In addition, there was a problem in that the ability of the thrust generating device could not be fully demonstrated due to the lack of quick response.

本発明の目的は、前述の技術的課題を解決し、
離接岸および港内操船などの操船が容易にできる
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 allows easy ship operations such as berthing and unberthing and port maneuvering.

本発明の一実施例の操縦装置は、舵およびスラ
スタ、ならびにプロペラなどを有する船舶などを
対象とし、推力設定器、方位検出器、方位設定
器、方位制御器、推力配分器、修正率演算器、推
力修正器、船尾推力配分器、および舵角制御器か
ら成る。推力設定器は、推力を設定する。方位検
出器は、船体の方位を検出するためのものであ
る。方位設定器は、船体の方位を設定するための
ものである。方位制御器は、方位検出器から出力
される方位信号と方位設定器から出力される方位
指令信号とから回頭モーメント指令信号を演算す
るためのものである。推力配分器は、推力設定器
から出力される合成推力指令信号と方位制御器か
ら出力される回頭モーメント指令信号を入力し、
各推力発生装置に対し必要な推力指令信号に分解
し配分する。修正率演算器は、推力配分器から出
力される推力指令信号と別途設定した各推力発生
装置の許容最大推力とを比較し、各推力指令信号
に修正を加えるための各修正率を演算するととも
に、各推力指令信号に対する修正率のうち最大の
修正を必要とする修正率を選択し最大修正率信号
として出力する。推力修正器は、推力配分器から
各推力発生装置に対して配分される推力指令信号
を入力し、さらに修正率演算器から出力される最
大修正率信号により各推力発生装置への推力指令
信号がいずれも許容最大推力以内に納まるように
するための修正演算を行ない、修正推力指令信号
を出力する。船尾推力配分器は、修正推力指令信
号から舵に対する修正推力指令信号を演算する。
舵角制御器は、船尾推力配分器から出力される舵
に対する修正推力指令信号と舵の前方に設置され
る推力発生装置に対する前記修正推力指令信号と
から舵角を演算する。
A control device according to an embodiment of the present invention is intended for a ship having a rudder, a thruster, a propeller, etc., and includes a thrust setter, a direction detector, a direction setter, a direction controller, a thrust distributor, and a correction rate calculator. , a thrust modifier, a stern thrust distributor, and a rudder angle controller. The thrust setting device sets the thrust. The direction detector is for detecting the direction of the ship. The azimuth setting device is for setting the azimuth of the ship. The azimuth controller is for calculating a turning moment command signal from the azimuth signal output from the azimuth detector and the azimuth command signal output from the azimuth setter. The thrust distributor inputs the composite thrust command signal output from the thrust setting device and the turning moment command signal output from the azimuth controller,
Decomposes and distributes the necessary thrust command signals to each thrust generating device. The correction rate calculator compares the thrust command signal output from the thrust distributor with the separately set permissible maximum thrust of each thrust generator, and calculates each correction rate for making corrections to each thrust command signal. , selects the correction rate that requires the largest correction among the correction rates for each thrust command signal, and outputs it as a maximum correction rate signal. The thrust modifier inputs the thrust command signal distributed to each thrust generating device from the thrust distributor, and further adjusts the thrust command signal to each thrust generating device using the maximum modification rate signal output from the modification rate calculator. In both cases, correction calculations are performed to keep the thrust within the allowable maximum thrust, and a corrected thrust command signal is output. The stern thrust distributor calculates a modified thrust command signal for the rudder from the modified thrust command signal.
The rudder angle controller calculates the rudder angle from the corrected thrust command signal for the rudder output from the stern thrust distributor and the corrected thrust command signal for the thrust generator installed in front of the rudder.

第1図は本発明の操縦装置を搭載する船舶を示
すもので、船体100に推力発生装置としてのバ
ウスラスタ101、右舷プロペラ102、左舷プ
ロペラ103、スターンスラスタ104を装備す
るとともに、舵として右舷舵105、左舷舵10
6を装備する。操縦装置107は、前記各推力発
生装置ならびに舵に対して指令信号を与えるもの
である。なお、前記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するものである。
FIG. 1 shows a ship equipped with the control device of the present invention, in which a hull 100 is equipped with a bow thruster 101 as a thrust generating device, a starboard propeller 102, a port propeller 103, and a stern thruster 104, and a starboard rudder 105 as a rudder. , port rudder 10
Equip 6. The control device 107 provides command signals to each of the thrust generating devices and the rudder. Note that each of the thrust generating devices is driven at a constant rotation speed, and the generated thrust is controlled by changing the blade angle.

第2図は操縦装置107のブロツク図である。
推力設定器1は、合成推力の船体中心線方向成分
Xを指令するX軸設定器11および合成推力の船
体中心線と直交する方向の成分Yを指令するY軸
設定器12で構成される。方位制御器33では、
方位検出器31からの方位信号θcと、方位設定器
32からの方位指令信号θsとを比較し、比例、微
分、および積分などの演算を実行し、回頭モーメ
ント指令信号Nを出力する。推力配分器4には、
推力設定器1で指令された合成推力指令信号X、
Yはラインl1,l2を介してそれぞれ入力さ
れ、方位制御器33からの回頭モーメント指令信
号Nはラインl3を介して入力される。推力配分
器4は、各推力発生装置の運転および停止に応じ
て適当な演算を行なうことにより、右舷プロペラ
102への推力指令信号t2と左舷プロペラ103
への推力指令信号t3との和が合成推力指令信号X
に等しく、バウスラスタ101への推力指令信号
t1、ならびにスターンスラスタ104、右舷舵1
05、および左舷舵106への推力指令信号t4の
和が合成推力指令信号Yに等しく、さらに各推力
発生装置および舵が推力指令信号t1、t2、t3、t4
に見合つた推力を発生した場合に生ずる回頭モー
メントの和が回頭モーメント指令信号Nに等しく
なるように、推力指令信号t1〜t4を出力する。
FIG. 2 is a block diagram of the control device 107.
The thrust setting device 1 includes an X-axis setting device 11 that commands a component X of the composite thrust in the direction of the hull centerline, and a Y-axis setting device 12 that commands the component Y of the composite thrust in a direction orthogonal to the hull centerline. In the direction controller 33,
The azimuth signal θc from the azimuth detector 31 and the azimuth command signal θs from the azimuth setter 32 are compared, calculations such as proportionality, differentiation, and integration are performed, and a turning moment command signal N is output. The thrust distributor 4 includes
A composite thrust command signal X commanded by the thrust setting device 1,
Y is input via lines l1 and l2, respectively, and a turning moment command signal N from the azimuth controller 33 is input via line l3. The thrust distributor 4 sends a thrust command signal t2 to the starboard propeller 102 and a thrust command signal t2 to the port propeller 103 by performing appropriate calculations according to the operation and stop of each thrust generating device.
The sum of the thrust command signal t3 and the thrust command signal t3 is the composite thrust command signal
is equal to the thrust command signal to the bow thruster 101
t1, as well as stern thruster 104 and starboard rudder 1
05 and the thrust command signal t4 to the port rudder 106 is equal to the composite thrust command signal Y, and each thrust generator and rudder receive thrust command signals t1, t2, t3, t4.
The thrust force command signals t1 to t4 are outputted so that the sum of the turning moments generated when a thrust commensurate with the above is generated is equal to the turning moment command signal N.

推力配分器4で演算された推力指令信号t1は、
ラインl4を介して推力修正器61に入力され、
推力指令信号t2はラインl5を介して推力修正器
62に入力される。推力指令信号t3はラインl6
を介して推力修正器63に入力され、推力指令信
号t4はラインl7を介して推力修正器64に入力
される。また推力指令信号t1〜t4は、修正率演算
器5へも入力される。
The thrust command signal t1 calculated by the thrust distributor 4 is
is input to the thrust modifier 61 via line l4,
Thrust command signal t2 is input to thrust modifier 62 via line l5. Thrust command signal t3 is on line l6
The thrust command signal t4 is input to the thrust modifier 64 via line l7. The thrust command signals t1 to t4 are also input to the correction rate calculator 5.

修正率演算器5では、後述する各種演算器によ
り最大推力修正率信号ξを演算する。
The modification rate calculator 5 calculates a maximum thrust modification rate signal ξ using various calculators to be described later.

推力修正器61〜64においては、前記推力指
令信号t1〜t4に対し最大推力修正率信号ξを乗ず
ることにより、各推力発生装置が発生すべき推力
を指令する修正推力指令信号1〜4(ξt1〜ξt4)
を出力する。修正推力指令信号1はラインl8を
介して推力制御器71に入力され、修正推力指令
信号2はラインl9を介して推力制御器72に入
力される。また修正推力指令信号3は、ラインl
10を介して推力制御器73に入力される。前記
修正推力指令信号1〜4のうち、スターンスラス
タ104、右舷舵105および左舷舵106に対
する修正推力指令信号4についてはさらに船尾推
力配分器8に入力し、スターンスラスタ104に
対する修正推力指令信号41と右舷舵105およ
び左舷舵106に対する修正推力指令信号42と
に分けて出力する。
In the thrust modifiers 61 to 64, by multiplying the thrust command signals t1 to t4 by the maximum thrust modification rate signal ξ, modified thrust command signals 1 to 4 (ξt1 ~ξt4)
Output. The modified thrust command signal 1 is input to the thrust controller 71 via line l8, and the modified thrust command signal 2 is input to the thrust controller 72 via line l9. Also, the modified thrust command signal 3 is on the line l
It is input to the thrust controller 73 via 10. Among the modified thrust command signals 1 to 4, the modified thrust command signal 4 for the stern thruster 104, starboard rudder 105, and port rudder 106 is further inputted to the stern thrust distributor 8, and is used as the modified thrust command signal 41 for the stern thruster 104. The corrected thrust command signal 42 is outputted separately to the starboard rudder 105 and the port rudder 106.

推力制御器71〜74は、それぞれバウスラス
タ101、右舷プロペラ102、左舷プロペラ1
03、およびスターンスラスタ104の推力の制
御をする。推力制御器71ではバウスラスタ10
1への修正推力指令信号1を入力し、1に見合つ
た推力を発生するように翼角指令信号θ1をライン
l12を介してバウスラスタ101へ出力する。
同様に推力制御器72では、右舷プロペラ102
への修正推力指令信号2を入力して、翼角指令信
号θ2をラインl13を介して右舷プロペラ102
へ出力する。推力制御器73では、左舷プロペラ
103への修正推力指令信号3を入力し、翼角指
令信号θ3を左舷プロペラ103へラインl14を
介して出力する。推力制御器74では、船尾推力
配分器8でスターンスラスタ104に配分された
修正推力指令信号41をラインl11を介して入
力し、41に見合つた推力を発生するように翼角
指令信号θ4をラインl15を介してスターンスラ
スタ104へ出力する。
Thrust controllers 71 to 74 include a bow thruster 101, a starboard propeller 102, and a port propeller 1, respectively.
03 and the thrust of the stern thruster 104. In the thrust controller 71, the bow thruster 10
A modified thrust command signal 1 to 1 is input, and a blade angle command signal θ1 is output to the bow thruster 101 via line l12 so as to generate a thrust corresponding to 1.
Similarly, in the thrust controller 72, the starboard propeller 102
Input the modified thrust command signal 2 to the starboard propeller 102 and send the blade angle command signal θ2 to the starboard propeller 102 via line l13.
Output to. The thrust controller 73 inputs a modified thrust command signal 3 to the port propeller 103, and outputs a blade angle command signal θ3 to the port propeller 103 via a line l14. In the thrust controller 74, the corrected thrust command signal 41 distributed to the stern thruster 104 by the stern thrust distributor 8 is inputted via the line l11, and the blade angle command signal θ4 is inputted to the line 11 so as to generate a thrust commensurate with the thrust command signal 41. It is output to the stern thruster 104 via l15.

舵角制御器9は、ラインl20を介して入力さ
れた修正推力指令信号42に見合つた船体中心線
と直交する方向の力が舵に作用するように舵角指
令信号θ5をラインl16を介して右舷舵105
へ、ラインl17を介して舵角指令信号θ6を左舷
舵106へ出力する。
The rudder angle controller 9 sends a rudder angle command signal θ5 through a line l16 so that a force in a direction perpendicular to the hull centerline that corresponds to the corrected thrust command signal 42 inputted through a line l20 acts on the rudder. Starboard rudder 105
A rudder angle command signal θ6 is output to the port rudder 106 via line l17.

ところで、舵に作用する力は単に舵角だけでな
く舵の前方に置かれるプロペラによつても影響を
受けるので、舵角制御器9へは右舷プロペラ10
2への修正推力指令信号2をラインl19を介し
て入力し、左舷プロペラ103への修正推力指令
信号3をラインl18を介して入力し、各プロペ
ラの発生推力に応じた舵角指令信号θ5およびθ6を
演算する。
By the way, the force acting on the rudder is affected not only by the rudder angle but also by the propeller placed in front of the rudder.
A corrected thrust command signal 2 to the port propeller 103 is inputted via line l19, a corrected thrust command signal 3 to the port propeller 103 is inputted via line l18, and the steering angle command signal θ5 and Calculate θ6.

バウスラスタ101では、推力制御器71から
ラインl12を介して出力される翼角指令信号θ1
を入力し、バウスラスタ101の翼角を翼角指令
信号θ1に見合つた値に制御することにより、バウ
スラスタ101に対する修正推力指令信号1に見
合つた推力を発生し、船体に与える。同様にして
右舷プロペラ102、左舷プロペラ103、スタ
ーンスラスタ104、右舷舵105、左舷舵10
6がおのおのに対応する修正推力指令信号に見合
つた推力を船体に与える。
In the bow thruster 101, a blade angle command signal θ1 outputted from the thrust controller 71 via line l12
is input and the blade angle of the bow thruster 101 is controlled to a value commensurate with the blade angle command signal θ1, thereby generating a thrust commensurate with the modified thrust command signal 1 for the bow thruster 101 and applying it to the hull. Similarly, the starboard propeller 102, the port propeller 103, the stern thruster 104, the starboard rudder 105, and the port rudder 10
6 gives the hull a thrust commensurate with the corresponding modified thrust command signal.

次に推力配分器4について説明する。推力配分
器4による推力指令信号の配分は、前記のように
推力指令値の船体中心線方向成分の和が合成推力
指令信号Xに、船体中心線と直交する方向の成分
の和が合成推力指令信号Yに、また各推力指令値
の回頭モーメントに寄与する成分の和が回頭モー
メント指令信号Nに等しくなるように行うもので
あり、下記第1〜3式に基づきX、Y、Nを与え
て推力指令信号t1、t2、t3、t4を演算する。
Next, the thrust distributor 4 will be explained. In the distribution of the thrust command signal by the thrust distributor 4, as described above, the sum of the thrust command values in the direction of the hull centerline is the composite thrust command signal X, and the sum of the components in the direction perpendicular to the hull centerline is the composite thrust command This is done so that the signal Y and the sum of the components contributing to the turning moment of each thrust command value are equal to the turning moment command signal N, and X, Y, and N are given based on the following equations 1 to 3. Calculates thrust command signals t1, t2, t3, and t4.

X=t2+t3 ……(1) Y=t1+t4 ……(2) N=l1t1+l2t2+l3t3+l4t4 ……(3) 第3式においてl1、l2、l3、l4はバウスラスタ
101、右舷プロペラ102、左舷プロペラ10
3、およびスターンスラスタ104の各発生推力
が回頭モーメントに寄与する係数を示すものであ
る。なお、右舷舵105および左舷舵106によ
つて生ずる船体中心線に直交する方向の力につい
ては、スターンスラスタ104の発生推力と加算
し、両者の合計に対する推力指令値をt4とする。
X=t2+t3...(1) Y=t1+t4...(2) N=l1t1+l2t2+l3t3+l4t4...(3) In the third equation, l1, l2, l3, and l4 are the bow thruster 101, the starboard propeller 102, and the port propeller 10.
3 and the thrust generated by the stern thruster 104 contribute to the turning moment. Note that the forces generated by the starboard rudder 105 and the port rudder 106 in the direction perpendicular to the hull centerline are added to the thrust generated by the stern thruster 104, and the thrust command value for the sum of both is set as t4.

前記第1〜第3式は、推力指令信号t1〜t4を未
知数とする線形連立方程式であるから、すべての
推力指令信号の2乗和4i=1 ti2を最小とする推力指
令信号t1、t2、t3、t4は、4×3行列〔T〕によ
り第4式で与えられる。
Since the first to third equations are linear simultaneous equations with thrust command signals t1 to t4 as unknowns, the thrust command signal t1 that minimizes the sum of squares of all thrust command signals 4i=1 ti 2 , t2, t3, and t4 are given by the fourth equation using a 4×3 matrix [T].

t1 t2 t3 t4=TX Y N ……(4) よつてバウスラスタ101、右舷プロペラ10
2、左舷プロペラ103、およびスターンスラス
タ104がすべて正常に運転中の場合の推力指令
信号t1〜t4は、予め与えられた4×3行列の演
算、つまり第4式により求まる。
t1 t2 t3 t4=TX Y N...(4) Bow thruster 101, starboard propeller 10
2. The thrust command signals t1 to t4 when the port propeller 103 and the stern thruster 104 are all operating normally are determined by calculation of a 4×3 matrix given in advance, that is, by equation 4.

一部の推力発生装置が停止した場合についても
同様にして、運転中の推力発生装置に対する推力
指令信号の2乗和を最小とする推力指令信号t1〜
t4を与える別の行列〔T′〕が求まる。
Similarly, when some of the thrust generators are stopped, a thrust command signal t1~ that minimizes the sum of squares of the thrust command signals for the operating thrust generators is used.
Find another matrix [T′] that gives t4.

推力配分器4は、内蔵する配分率変更器41に
おいて各推力発生装置の運転または停止の状態を
示す運転、停止信号s1〜s4に応じて第4式の行列
〔T〕を変更することにより、常に合成推力指令
信号X、Yおよび回頭モーメント指令信号Nを実
現するように推力指令信号t1〜t4を演算するもの
である。ところで推力配分器4においては、各推
力発生装置の能力にかかわらず合成推力指令信号
X、Yおよび回頭モーメント指令信号Nを実現す
るために必要な推力指令信号t1〜t4を各推力発生
装置に配分するが、これら推力指令信号が各推力
発生装置に対し、予め与えられた許容最大推力を
越える場合に修正を施すのが修正率演算器5およ
び推力修正器61〜64である。
The thrust distributor 4 uses a built-in distribution ratio changer 41 to change the matrix [T] of the fourth equation according to the operation and stop signals s1 to s4 indicating the operation or stop state of each thrust generating device. The thrust command signals t1 to t4 are calculated so as to always realize the composite thrust command signals X, Y and the turning moment command signal N. Incidentally, the thrust distributor 4 distributes the thrust command signals t1 to t4 necessary to realize the composite thrust command signals X, Y and the turning moment command signal N to each thrust generator, regardless of the capacity of each thrust generator. However, when these thrust command signals exceed a predetermined allowable maximum thrust for each thrust generating device, the modification rate calculator 5 and the thrust modifiers 61 to 64 correct the thrust command signals.

操縦装置は、推力設定器から出力される合成推
力指令信号および方位制御器から出力される回頭
モーメント指令信号を受信し、運転中の各推力発
生装置へ指令する各推力指令信号を出力する推力
配分器4の推力配分演算機能を行列演算器で構成
することにより、各推力発生装置へ指令される推
力指令信号の2乗和が最小となる配分演算を行わ
せている。
The control device receives the composite thrust command signal output from the thrust setting device and the turning moment command signal output from the azimuth controller, and outputs each thrust command signal to each thrust generating device in operation. By configuring the thrust distribution calculation function of the device 4 with a matrix calculation unit, distribution calculation is performed such that the sum of squares of thrust command signals instructed to each thrust generation device is minimized.

第3図は修正率演算器5の詳細図である。単位
設定器501は信号ξ0(=1)を出力する。絶対
値演算器511〜514は、推力配分器4で配分
された推力指令信号t1〜t4について推力指令信号
の絶対値T1〜T4を演算する。最大推力設定器5
21〜524は、各推力発生装置ごとに許容最大
推力Ts1〜Ts4を設定する。除算器531〜53
4はξ1〜ξ4(=Ts1/T1〜Ts4/T4)を演算す
る。低位選択器500は、除算器531〜534
の出力ξ1〜ξ4および単位設定器501の出力ξ0
(=1)の中の最小値、すなわち最大の修正を必
要とする修正率を選択し、最大推力修正率信号ξ
として出力する。
FIG. 3 is a detailed diagram of the correction rate calculator 5. The unit setter 501 outputs a signal ξ0 (=1). The absolute value calculators 511 to 514 calculate absolute values T1 to T4 of the thrust command signals t1 to t4 distributed by the thrust distributor 4. Maximum thrust setting device 5
21 to 524 set the allowable maximum thrusts Ts1 to Ts4 for each thrust generating device. Dividers 531-53
4 calculates ξ1 to ξ4 (=Ts1/T1 to Ts4/T4). The low selector 500 includes dividers 531 to 534.
The outputs ξ1 to ξ4 and the output ξ0 of the unit setter 501
(=1), the minimum value, that is, the correction rate that requires the maximum correction, is selected, and the maximum thrust correction rate signal ξ
Output as .

最大推力設定器521〜524では各推力発生
装置の許容最大推力Ts1〜Ts4を設定するのでは
あるが、スターンスラスタ104に対する最大推
力設定器524については、スターンスラスタ1
04、右舷舵105および左舷舵106をも含め
て設定する。
Although the maximum thrust setters 521 to 524 set the allowable maximum thrust Ts1 to Ts4 of each thrust generating device, the maximum thrust setter 524 for the stern thruster 104 sets the maximum thrust for the stern thruster 1.
04, including the starboard rudder 105 and port rudder 106.

修正率演算器5において、推力配分器4から出
力される推力指令信号t1〜t4の絶対値T1〜T4が
すべて許容最大推力Ts1〜Ts4より小さい場合に
は、除算器531〜534の出力ξ1〜ξ4はすべ
て1より大きくなり、低位選択器500において
は最大修正率信号ξとしてξ0(=1)が選択され
る。したがつて推力配分器4から出力される推力
指令信号t1〜t4は、推力修正器61〜64で変更
されることはない。
In the correction rate calculator 5, if the absolute values T1 to T4 of the thrust command signals t1 to t4 output from the thrust distributor 4 are all smaller than the allowable maximum thrust Ts1 to Ts4, the outputs ξ1 to ξ of the dividers 531 to 534 All ξ4 are greater than 1, and the low selector 500 selects ξ0 (=1) as the maximum modification rate signal ξ. Therefore, the thrust command signals t1 to t4 output from the thrust distributor 4 are not changed by the thrust modifiers 61 to 64.

しかるに推力指令信号t1〜t4のいずれかが対応
する許容最大推力Ts1〜Ts4より大きい場合、た
とえばバウスラスタ101に対する推力指令信号
t1の絶対値T1のみが許容最大推力Ts1より大きい
場合には、除算器531の出力ξ1(=Ts1/T1)
がξ1<1となるため、低位選択器500では最
大修正率信号ξとしてξ1(<1)が選択される。
このため推力配分器4から出力される推力指令信
号t1〜t4は、すべて対応する推力修正器61〜6
4において同一比率ξ(=Ts1/T1)で縮小され
ることになる。すなわち、推力修正器61〜64
から出力される修正推力指令信号1〜4の絶対値
は、許容最大推力を越えたt1についてl1l=
Ts1となり、他の2〜4についてはいずれも許容
最大推力Ts2〜Ts4より小さくなる。この場合に
は、修正推力指令信号1〜4により各推力発生装
置および舵が発生する推力は、もはや合成推力指
令信号X、Yおよび回頭モーメント指令信号Nに
見合つたものではなくなる。このような場合にお
いても、修正推力指令信号1〜4が推力配分器4
から出力される推力指令信号t1〜t4に一定の最大
推力修正率信号ξを乗じたものであることから、
第5式で示すようになる。
However, if any of the thrust command signals t1 to t4 is larger than the corresponding maximum allowable thrust Ts1 to Ts4, for example, the thrust command signal for the bow thruster 101
If only the absolute value T1 of t1 is greater than the allowable maximum thrust Ts1, the output ξ1 of the divider 531 (=Ts1/T1)
Since ξ1<1, the low selector 500 selects ξ1 (<1) as the maximum modification rate signal ξ.
Therefore, the thrust command signals t1 to t4 output from the thrust distributor 4 are all transmitted to the corresponding thrust modifiers 61 to 6.
4, it is reduced by the same ratio ξ (=Ts1/T1). That is, the thrust modifiers 61 to 64
The absolute value of the corrected thrust command signals 1 to 4 output from is l1l= for t1 exceeding the allowable maximum thrust.
Ts1, and the other 2 to 4 are all smaller than the allowable maximum thrust Ts2 to Ts4. In this case, the thrust generated by each thrust generating device and the rudder due to the modified thrust command signals 1 to 4 is no longer commensurate with the combined thrust command signals X, Y and the turning moment command signal N. Even in such a case, the modified thrust command signals 1 to 4 are transmitted to the thrust distributor 4.
Since it is the result of multiplying the thrust command signals t1 to t4 output by a constant maximum thrust modification rate signal ξ,
It becomes as shown in the fifth equation.

tan-1t1+t4/t2+t3=tan-1Y/X ……(5) 修正推力指令信号1〜4に基づく合成推力の方
向は、推力設定器1で設定した合成推力指令信号
の方向と同じになる。
tan -1 t1 + t4 / t2 + t3 = tan -1 Y / .

本発明の一実施例の各推力発生装置としてバウ
スラスタ101、右舷プロペラ102、左舷プロ
ペラ103、スターンスラスタ104、右舷舵1
05、および左舷舵106を使用したが、他の実
施例として他の種類の推力発生装置および舵を用
いてもよい。また本件実施例では、各推力発生装
置はすべて翼角を変化させることにより発生推力
を操作するものであつたが、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、もしくは回
転数と翼角との両方を変化させることにより発生
推力を操作するものとしても同様の効果が得られ
る。
Thrust generating devices according to an embodiment of the present invention include a bow thruster 101, a starboard propeller 102, a port propeller 103, a stern thruster 104, and a starboard rudder 1.
05, and port rudder 106, other types of thrust generators and rudders may be used in other embodiments. In addition, in this embodiment, each thrust generating device was all designed to manipulate the generated thrust by changing the blade angle, but some devices manipulate the generated thrust by changing the rotation speed, or the rotation speed and the blade angle. A similar effect can be obtained by manipulating the generated thrust by changing both.

以上のように本発明に従う操縦装置では、修正
推力指令信号により各推力発生装置および舵が発
生する合成推力を制御し、船体の方位が変えら
れ、またいずれかの推力発生装置の能力を上回る
操作上の要求に対しても、推力設定器1で予め設
定した推力の方向と前記各推力発生装置および舵
が発生する合成推力の方向とに差異が生ずるのを
防止している。
As described above, in the control device according to the present invention, the composite thrust generated by each thrust generator and the rudder is controlled by the modified thrust command signal, the heading of the ship is changed, and the operation exceeding the capability of any of the thrust generators is performed. In response to the above requirements, it is possible to prevent a difference between the thrust direction preset by the thrust setting device 1 and the direction of the combined thrust generated by the thrust generators and the rudder.

この操縦装置は、推力配分器4に各推力発生装
置の運転または停止状態を判別する信号によつ
て、推力配分器4から各推力発生装置に対して指
令する各推力指令信号の配分率を変更する機能を
有する配分率変更器41を内蔵している。その配
分率変更器41によつて、推力発生装置の運転台
数を変更した場合にも推力設定器1および方位設
定器32の設定変更を行うことなく、推力設定器
1で予め設定した推力の方向と各推力発生装置お
よび舵の発生する合成推力の方向とが常に一致す
ることができる。
This control device changes the distribution ratio of each thrust command signal issued from the thrust distributor 4 to each thrust generating device based on a signal that determines whether each thrust generating device is in operation or stopped. The distribution rate changer 41 has a built-in function. By using the distribution rate changer 41, even if the number of operating thrust generators is changed, the thrust setting device 1 and the direction setting device 32 do not need to be changed in the settings, and the direction of the thrust is set in advance by the thrust setting device 1. The direction of the combined thrust generated by each thrust generating device and the rudder can always match.

したがつて本発明によれば、要約すると、操船
のために操作上で設定された推力の値および方向
と各推力発生装置からの推力および方向とが一致
するように絶えず修正を行なつているので操作感
覚に合致した操縦ができ、操作感覚の誤りなどに
よる無駄な方向や速度の修正がなくなり燃料や時
間の節約ができる。なお本発明は、既存の機械
式、電気式、および電子式などの演算要素を組合
せるだけでなく、一部もしくは全部の演算を電子
計算機で実行させてもよい。
Therefore, according to the present invention, in summary, the thrust value and direction from each thrust generating device are constantly corrected so that they match the thrust value and direction set in operation for ship maneuvering. This allows you to control the vehicle in a way that matches your sense of operation, and eliminates unnecessary direction and speed corrections due to errors in your sense of operation, which saves fuel and time. Note that the present invention not only combines existing mechanical, electrical, and electronic calculation elements, but also allows part or all of the calculations to be performed by an electronic computer.

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

第1図は本発明の一実施例の船舶などの操縦装
置107の系統図、第2図は本発明の一実施例で
ある操縦装置107のブロツク図、第3図は修正
率演算器5の詳細なブロツク図である。 1……推力設定器、4……推力配分器、5……
修正率演算器、8……船尾推力配分器、9……舵
角演算器、31……方位検出器、32……方位設
定器、33……方位制御器、41……配分率変更
器、61〜64……推力修正器、71〜74……
推力制御器、107……操縦装置。
FIG. 1 is a system diagram of a control device 107 for a ship or the like according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control device 107 according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a detailed block diagram. 1... Thrust setting device, 4... Thrust distributor, 5...
Correction rate calculator, 8... Stern thrust distributor, 9... Rudder angle calculator, 31... Direction detector, 32... Direction setter, 33... Direction controller, 41... Distribution rate change device, 61-64... Thrust modifier, 71-74...
Thrust controller, 107...control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 舵、スラスタ、およびプロペラなどの推力発
生装置を有する船舶の操縦装置において、 推力を設定する推力設定器と、 船体の方位を検出する方位検出器と、 船体の方位を設定する方位設定器と、 該方位検出器から出力される方位信号と該方位
設定器から出力される方位指令信号とを受信し
て、船体を該方位設定器で指令した方位に保つた
めに必要な回頭モーメントを演算する方位制御器
と、 該推力設定器から出力される合成推力指令信号
と該方位制御器から出力される回頭モーメント指
令信号とを受信し、各推力発生装置および舵に対
し必要な推力指令信号に分解し配分する推力配分
器と、 該推力配分器から出力される推力指令信号と別
途設定した各推力発生装置および舵の許容最大推
力とを比較し、各推力指令信号に修正を加えるた
めの各修正率を演算するとともに、各推力指令信
号に対する修正率のうち最大の修正を必要とする
修正率を選択し、最大推力修正率信号として出力
する修正率演算器と、 該推力配分器から出力される推力指令信号を入
力し、さらに該修正率演算器から出力される最大
推力修正率信号に応答し、各推力指令信号による
各推力がいずれも許容最大推力以内におさまるよ
うにするための修正演算を施し、修正推力指令信
号を出力し、この修正推力指令信号に基づく合成
推力の方向は、推力設定器で設定した合成推力指
令信号の方向と同じである推力修正器と、 該修正推力指令信号から舵に対する修正推力指
令信号を演算する船尾推力配分器と、 船尾推力配分器から出力される舵に対する修正
推力指令信号とこの舵の前方に設置される推力発
生装置に対する該修正推力指令信号を受信し必要
な舵角を演算し、かつ出力する舵角制御器とから
成ることを特徴とする船舶の操縦装置。 2 該推力配分器は、各推力発生装置の運転また
は停止状態を判別する信号によつて推力配分器か
ら各推力発生装置および舵に対して指令される各
推力指令信号の配分率を変更する機能を有する配
分率変更器を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の船舶の操縦装置。 3 推力設定器から出力される合成推力指令信号
および方位制御器から出力される回頭モーメント
指令信号を受信し、運転中の各推力発生装置へ指
令する各推力指令信号を出力する推力配分器の推
力配分演算機能を行列演算器で構成することを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
の船舶の操縦装置。
[Scope of Claims] 1. A control device for a ship having a thrust generating device such as a rudder, a thruster, and a propeller, comprising: a thrust setting device for setting thrust; a direction detector for detecting the direction of the ship; and a direction detector for detecting the direction of the ship. Necessary for receiving the azimuth setting device to be set, the azimuth signal output from the azimuth detector, and the azimuth command signal output from the azimuth setting device, and maintaining the ship in the azimuth commanded by the azimuth setting device. an azimuth controller that calculates a turning moment; a composite thrust command signal outputted from the thrust setting device and a turning moment command signal outputted from the azimuth controller; A thrust distributor that decomposes and distributes the thrust command signal into a thrust command signal, compares the thrust command signal output from the thrust distributor with the separately set allowable maximum thrust of each thrust generator and rudder, and corrects each thrust command signal. a correction rate calculator that calculates each correction rate for adding the thrust, selects the correction rate that requires the largest correction among the correction rates for each thrust command signal, and outputs the selected correction rate as a maximum thrust correction rate signal; Inputs the thrust command signal output from the distributor, and responds to the maximum thrust modification rate signal output from the modification rate calculator so that each thrust caused by each thrust command signal falls within the allowable maximum thrust. a thrust modifier that performs a correction calculation to output a modified thrust command signal, and the direction of the composite thrust based on the modified thrust command signal is the same as the direction of the composite thrust command signal set by the thrust setter; a stern thrust distributor that calculates a revised thrust command signal for the rudder from the revised thrust command signal; a revised thrust command signal for the rudder output from the stern thrust distributor; and a correction for the thrust generator installed in front of the rudder; A steering device for a ship, comprising a rudder angle controller that receives a thrust command signal, calculates a necessary rudder angle, and outputs the same. 2. The thrust distributor has a function of changing the distribution ratio of each thrust command signal issued from the thrust distributor to each thrust generating device and the rudder based on a signal that determines whether each thrust generating device is in operation or stopped. 2. The ship operating device according to claim 1, further comprising a distribution rate changer having a distribution rate changer. 3 The thrust of the thrust distributor which receives the composite thrust command signal output from the thrust setting device and the turning moment command signal output from the azimuth controller, and outputs each thrust command signal to be instructed to each thrust generating device in operation. 3. The ship operating device according to claim 1, wherein the distribution calculation function is constituted by a matrix calculation unit.
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