JPH0580396B2 - - Google Patents

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JPH0580396B2
JPH0580396B2 JP60165485A JP16548585A JPH0580396B2 JP H0580396 B2 JPH0580396 B2 JP H0580396B2 JP 60165485 A JP60165485 A JP 60165485A JP 16548585 A JP16548585 A JP 16548585A JP H0580396 B2 JPH0580396 B2 JP H0580396B2
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JP
Japan
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rudder
course
hydraulic power
power sources
operating
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JP60165485A
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JPS6226198A (ja
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Mamoru Kuwata
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は舶用自動操舵システムに係わり、特
に、舵機を駆動する複数のシリンダを駆動する複
数の舵機コントローラの運転状態による操舵特性
の変化を、保針制御演算部の制御ゲインを自動的
に制御することで補償し、最適な保針制御特性を
得る構成の舶用自動操舵システムに関する。
〈従来の技術〉 一般的な舶用自動操舵システムにおいては、舵
機能力(舵機を例えば左35゜から右30゜まで転舵さ
せるのにかかる時間を表わす)が規定(例えば28
秒/65゜)されているが、この舵機能力は舵機の
型式によつては、1台の舵機コントローラによつ
て制御される場合の舵機能力を例えば50%(56
秒/65゜)とし、これを2台並列に装備して制御
される場合に100%運転となり上記規定(28秒/
65゜)を達成しているものがある。船舶が狭水道
や港内等の高度な操縦性が要求される場合に2台
の舵機コントローラを並列運転(100%運転)し、
大洋航海中は高度の操縦性を必要としないので1
台の舵機コントローラを単独運転(50%運転)す
る。
以下にこのような従来の舶用自動操舵システム
の一例を、第4図の舶用自動操舵システムのブロ
ツク線図を用いて説明する。
第4図において、αは例えば2つの舵機コント
ローラを有する舵機部である。この舵機部αは、
舵機1を駆動する例えば第1シリンダ2a、第2
シリンダ2b、第3シリンダ2c、第4シリンダ
2dから成る複数のシリンダ2を油圧配管3を介
して駆動する例えば第1舵機コントローラ4a、
第2舵機コントローラ4bとから成る複数の舵機
コントローラ4を具備する。舵機コントローラ4
a,4bには、夫々第1油圧源5a、第2油圧源
5bが接続されている。第1油圧源5aの構成
は、油圧ポンプP1とこの油圧ポンプP1を駆動す
るモータ(例えば3相交流モータ)Mとこのモー
タMに船内の3相電源Eを供給するためオンオフ
制御を行なう第1舵機スタータsaが接続されてい
る(尚、第2油圧源5bも同様の構造から成るの
で説明は省略する)。ところで第1油圧源5aの
みがオンとなり(50%運転)、舵機1が矢印方向
に動作する場合を例にとると、第1舵機スタータ
SaがオンとされることでモータMが動き油圧ポン
プPが駆動され、第1舵機コントローラ4aで油
圧の方向と流量が制御され第1シリンダ2aが動
作すると共にバルブAがオンとなつていて、第4
シリンダが同時に動作する。舵機1が矢印とは逆
の方向に動作する場合は、第1舵機コントローラ
4aで油圧の方向と流量が制御され第2シリンダ
2bが動作すると共にバルブCがオンとなつてい
て第3シリンダが動作する。第2舵機コントロー
ラ4bのみが動作する場合はこの逆となる。第
1,2舵機コントローラ4a,4bが同時に動作
する場合(100%運転)、すべてのバルブA〜Dが
オフとなり、第1,4シリンダ2a,2d又は第
2,3シリンダ2b,2cが第1,2舵機コント
ローラ4a,4bで夫々駆動される。Cpは命令舵
角θと実舵角μとの比較をして偏差舵角(θ−
μ)を例えば第1,2舵機コントローラ4a,4
bに出力する比較回路である。
βは保針制御演算部である。この保針制御演算
部βは、例えば針路設定器6からの針路設定値ψs
とジヤイロコンパス7で測定した船舶の船首方位
値ψMとを入力し針路偏差値Δψを出力する引算回
路8と、この引算回路8からの針路偏差値Δψを
入力して船舶の保針運航が最適になるようにPID
演算を施して命令舵角θを舵機部αの比較回路Cp
に出力する比例演算部(P)9a、積分演算部(I)9b
及び微分演算部(D)9cとこれ等各部で演算した値
を加算する加算回路9dとから成る制御演算部9
とで構成される。
ところで、このような構成の舶用自動操舵シス
テムにおいて、ラプラス演算子をSとした時、舵
機部αの特性((伝達関数)は{KS/(1+TS
S)}で示す一次遅れ要素からなり、船体の特性
(伝達関数)は{KH/(1+THS)}で示す一次
遅れ要素からなり、ジヤイロコンパスの特性(伝
達関数)は(1/S)であるから、保針制御演算
部βから見た伝達関数は、 KSKH/S(1+TSS)(1+THS) …(1) で表わすことができる。但し、KSは舵機ゲイン、
TSは舵機時定数、KHは旋回性指数、THは追従性
指数である。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところでこのような伝達関数で表わされる舶用
自動操舵システムにおいては以下のような問題が
ある。
舵機1の運転状況が50%、100%と変化るとTS
の値が変化し(1)式の値(制御対象の動特性)が変
動することとなる。制御ゲイン(PIDの各ゲイ
ン)を舵機が100%運転の所で調整されていると、
50%運転時には制御対象の遅れ要素が大きくな
り、場合によつては大きなヨーイングを発生させ
ることがある。このような不具合は、命令舵角と
回頭角速度の関係が所定の不感帯(ヒステリシ
ス)を有するような特性にある場合に、この不感
帯を越えて命令舵角θを発令しないと制御できな
いような不安定ループの特性を有する針路不安定
船といわれる操舵しにくい性路を有する船舶に著
しく現われる。そしてこのことは省燃費性の点か
いかつても好ましい現象ではない。
本発明は上述した従来の技術に鑑みて成された
ものであり、舵機の時間的特性(応答性)を補償
するために、複数の舵機コントローラの運転状態
を自動的に監視し、この監視結果に基づいて保針
制御演算部の制御演算部の制御ゲインを自動的に
制御し、前記舵機コントローラの使用台数に応じ
て常に最適な保針操舵が行なえること、即ち、舵
機の動特性変化による保針制御演算部の制御不安
定(ヨーイングの増加)を無くすようにしたこと
を特徴とする舶用自動操舵システムを提供するこ
とを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このような目的を達成するために、本発明は、
舵機を駆動する複数の油圧源を船舶が運航する領
域の状態に合わせて制御し、適正な操舵特性を得
る舶用自動操舵システムにおいて、 針路設定値と船首方位値とから得た針路偏差値
に基づき、船舶の保針運航が最適になる命令舵角
を得る保針制御演算部と、 この保針制御演算部の命令舵角の前記舵機の実
舵角とに基づいて得た偏差舵角を小さくするよう
に、前記油圧源を駆動して舵機を制御する舵機コ
ントローラと、 前記油圧源の運転台数を検出する運転状態監視
部と、 この運転状態監視部が検出した油圧源の運転台
数に基づいて、前記保針制御演算部のゲインを設
定するゲイン制御部と、 を設け、前記命令舵角を油圧源の運転台数に基づ
く舵機能力に応じて得ることを特徴としている。
〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
尚、以下の図面において、第4図と重複する部
分は同一番号をつけてその説明を省略する。
第1図は、本発明の具体的な実施例を示した舶
用自動操舵システムのブロツク線図である。
第1図において、10は舵機部αの例えば第
1,2舵機コントローラ4a,4bの運転状態を
監視し監視結果を出力する運転状態監視部であ
る。この運転状態監視部10は、この実施例では
第1舵機スタータSaと第2舵機スタータからの例
えば電圧信号(例えばモータMが両方向同時に回
転しているか或はどちらか一方のみが回転してい
るかの状態を検出して出力される検出信号)を取
出して、この電圧信号で各々動作する例えばメー
ク接点が直列接続された2個のリレ10a,10
bから成る。即ち、この実施例では、第1舵機コ
ントローラ4aと第2舵機コントローラ4bとが
同時に動作した時(100%運転)に同時に電圧信
号を受け(モータMが回転している時にリレー1
0a,10bが励磁され)運転状態監視部10か
ら監視結果である“接”の監視信号γが出力され
る。(50%運転時の接点は“開”の形)。尚、舵機
スタータからの信号を接点信号で受けるようにし
ても同様な系で構成できる。
βaは保針制御演算部である。この保針制御演算
部βaは、この実施例では針路偏差値Δφを出力す
る引算回路8と、運転状態監視部10からの監視
信号γに基づいて下記に記述する制御演算部90
の制御ゲインを制御する制御信号を出力するゲイ
ン制御部11と、針路偏差値Δψを船舶の運航に
最適な状態になるようにPID演算する時において
ゲイン制御部11の制御信号で比例値(P)が可変可
能な比例演算部90aや微分値(D)が可変可能な微
分演算部90c(制御ゲイン(I)も可変できるがこ
こでは固定として表わす)の各制御ゲインが調整
(制御)される構成の制御演算部90とから構成
され、この制御演算部90で操作舵角量が演算さ
れた舵機部αの比較回路Cpに命令舵角舵Qcが出
力される。即ち、保針制御演算部βaの制御演算部
のP,Dの制御ゲインは舵機運転状態によつて自
動的に調整され、保針制御演算部βaから見た舵機
−船体系の運動特性変化を補償する。
第2図は保針制御演算部βaをマイクロプロセツ
サを用いて構成した場合のハードウエアのブロツ
ク線図である。
第2図において、12は演算機能(CPU)、1
3はリードオンリメモリ(ROM)、14はラン
ダムアクセスメモリ(RAM)、15は針路設定
値ψsを入力する針路設定入力インターフエイス、
16は命令舵角θcを出力するインターフエイス、
17は船首方位値φMを入力する船首方位入力イ
ンターフエイス、18は監視信号γを入力する監
視信号入力インターフエイスである。
第3図は上記した内容の本発明の舶用自動操舵
システムのフローシートである。
〈他の実施例〉 本発明は第1図に限定されるものではない。
例えば、舵機コントローラの運転台数を2台と
して説明したが、船舶の大きさや舵機型式等によ
つては3台以上の組合わせもある。この時には運
転台数の夫々を検出できるように運転状態監視部
を構成し、これによつて制御演算部の制御ゲイン
を制御するように構成すればよい。
又、本発明の運転状態監視部10の構成を、例
えば舵機スタータ内部からモータMの発/停によ
つて開閉する接点信号が出力されるような場合
は、この接点信号のみを並列又は直列に接続する
回路構成としてゲイン制御部11に出力するよう
にしてもよい。第1図との設計的な相違は、舵機
スタータ内にリレを有するか否かのことであり、
この場合は運転状態監視部の機能を個別に分離し
て舵機スタータ内に内臓した場合に相当する設計
的事項にあるものである。加えて、運転状態監視
部とゲイン制御部の機能を一体に構成するように
してもよいことも又いうまでもない。
更に又、ゲイン制御部11は保針制御演算部βa
の外部に設置してもよいことはいうまでもない。
更に又、第2図においては保針制御演算部をマ
イクロプロセツサで構成した場合を示したがこれ
に限定されるものではなく、従来のようにアナロ
グ方式の回路構成を用いるようにしてもよいこと
はいうまでもない。
〈本発明の効果〉 以上、詳細に説明したように本発明の舶用自動
操舵システムは、運転状態監視部が検出した油圧
源の運転台数に応じて、保針制御演算部のゲイン
を設定するようにしているので、油圧源の運転台
数に応じた制御が可能となり、ヨーイングの影響
を受けずに安定して船舶を制御することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な実施例を示した舶用
自動操舵システムのブロツク線図、第2図は保針
制御演算部βaをマイクロプロセツサを用いて構成
した場合のハードウエアのブロツク線図、第3図
は第1図のフローシート、第4図は従来の舶用自
動操舵システムのブロツク線図である。 α……舵機部、1……舵機、2……シリンダ、
4……舵機コントローラ、5……油圧源、6……
針路設定器、7……ジヤイロコンパス、β,βa
…保針制御演算部、9,90……制御演算部、1
0……運転状態監視部、11……ゲイン制御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 舵機を駆動する複数の油圧源を船舶が運航す
    る領域の状態に合わせて制御し、適正な操舵特性
    を得る舶用自動操舵システムにおいて、 針路設定値と船首方位値とから得た針路偏差値
    に基づき、船舶の保針運航が最適になる命令舵角
    を得る保針制御演算部と、 この保針制御演算部の命令舵角と前記舵機の実
    舵角とに基づいて得た偏差舵角を小さくするよう
    に、前記油圧源を駆動して舵機を制御する舵機コ
    ントローラと、 前記油圧源の運転台数を検出する運転状態監視
    部と、 この運転状態監視部が検出した油圧源の運転台
    数に基づいて、前記保針制御演算部のゲインを設
    定するゲイン制御部と、 を設け、前記命令舵角を油圧源の運転台数に基づ
    く舵機能力に応じて得ることを特徴とした舶用自
    動操舵システム。
JP16548585A 1985-07-26 1985-07-26 舶用自動操舵システム Granted JPS6226198A (ja)

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JPS6226198A JPS6226198A (ja) 1987-02-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4910467B2 (ja) * 2006-04-21 2012-04-04 株式会社明電舎 モータの可変速制御装置
JP5528251B2 (ja) * 2010-08-04 2014-06-25 横河電子機器株式会社 自動操舵装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5914598A (ja) * 1982-07-14 1984-01-25 Yokogawa Hokushin Electric Corp 船舶用操舵装置

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