JPS58214497A - Automatic steering gear - Google Patents

Automatic steering gear

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JPS58214497A
JPS58214497A JP57096808A JP9680882A JPS58214497A JP S58214497 A JPS58214497 A JP S58214497A JP 57096808 A JP57096808 A JP 57096808A JP 9680882 A JP9680882 A JP 9680882A JP S58214497 A JPS58214497 A JP S58214497A
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rudder
abnormality
pid control
steering
ship
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JP57096808A
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Japanese (ja)
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JPH0311959B2 (en
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Mamoru Kuwata
守 桑田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Yokogawa Hokushin Electric Corp
Yokogawa Electric Works Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

Abstract

PURPOSE:To maintain the course of a ship in straight sailing condition and secure safety of navigation by having the rudder of a ship steered forcibly in the central position when PID control part falls into an abnormal condition. CONSTITUTION:Abnormality detecting action is normally performed in PID control part 20 based on a microcomputer. When an abnormality occurs in any of the central processing unit 29, temporary memory 32, fixed memory 31 and convertors 33, 34 and normal steering is hindered, a watch dog timer 35 promptly interrupts conduction to a relay coil to switch each central point of contact 39a, 40a of relay switches 39, 40. Accordingly, output signal voltage to a rudder driving part 21 comes to OV, and said part 21 sets a rudder 25 in the central direction and puts the hull in a straight sailing condition. On the other hand, an annunciator 43 not only blows a buzzer 41 but also lights a lamp 42 to give an alarm for the abnormality.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は船舶用自動操舵装置に関し、特に自動操舵機能
が消失したときの船の安全航行全確保した自動操舵装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic steering system for ships, and more particularly to an automatic steering system that ensures safe navigation of a ship even when the automatic steering function is lost.

一般に船舶用の自動操舵袋@は、第1図に示すように、
舵1i駆動するためのサーゼアンプ2、ソレノイドドラ
イバ3.舵機4等の系統全スイッチ5にて手動(Han
d)操舵信号6側と自動(Auto)操舵信号7側に切
換え接続できるようにしている。そして、自動側にHP
ID制御部8やリミッタ9を設け、舵lの方向に応じて
作動するジャイロlOの方位信号全設定コース信号と共
に入力して自動操舵を行なうようになっている。
Generally, the automatic steering bag for ships is as shown in Figure 1.
A serze amplifier 2 and a solenoid driver 3 for driving the rudder 1i. Manual operation (Han
d) It is possible to switch between the steering signal 6 side and the automatic steering signal 7 side. Then, on the automatic side, HP
An ID control section 8 and a limiter 9 are provided, and automatic steering is performed by inputting an azimuth signal of a gyro 1O that operates according to the direction of the rudder 1 together with a full setting course signal.

ところで、この種の装置では前記PID制御部8に異常
が発生すると自動操舵機能が消失され、装置全体として
はでたらめ々操舵をするようになって航行の危険が太き
ぐガる。このため。
By the way, in this type of device, when an abnormality occurs in the PID control section 8, the automatic steering function is lost, and the device as a whole begins to steer haphazardly, increasing the danger of navigation. For this reason.

P I D 制御部の出力信号會コンノぐレータ11で
モニタし、所定の値以上(例えば35度以上・の操舵信
号)になると操舵の異常として警報器12から警報全発
生するような構成を付加している。
The output signal of the PID control unit is monitored by the controller 11, and a configuration is added in which when it exceeds a predetermined value (for example, a steering signal of 35 degrees or more), an alarm is issued from the alarm device 12 as a steering abnormality. are doing.

しかし々から、この構成でにコンノぐレータ11の設定
値範囲内であれば警報器12は作動されず、舵がでたら
めに動いて非常に危険であり、また仮に警報が発生され
ても作業者がこれに対処するまでの間に舵はそのまま異
常な状態を保ち、その間の安全性に問題が生じる。
However, with this configuration, the alarm 12 will not be activated if the setting value of the congurator 11 is within the range, and the rudder will move randomly, which is extremely dangerous. Until this is dealt with, the rudder will remain in an abnormal state, creating a safety problem during that time.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので。The present invention has been made in view of the above points.

P I I)制御部が異常状態に陥ったときに船の前金
強制的に中央位@、に操舵させ、これにより船の針路を
直進状態に保って航行の安全を確保することができる自
動操舵装置を提供することを目的としている。
P I I) An automatic system that can forcibly steer the ship to the center position when the control unit is in an abnormal state, thereby keeping the ship's course straight and ensuring safe navigation. The purpose is to provide a steering device.

このような目的を達成するために本発明は。The present invention aims to achieve these objectives.

PID制御部にマイクロコンピュータを使用し。A microcomputer is used for the PID control section.

その判断機能孕利用してPID制御部の異常全検出でき
るようにすると共に、異常を検出したときには直ちに舵
機を中央位置に制御し得るように構成したことを特徴と
している。
The present invention is characterized in that the determination function is utilized to detect all abnormalities in the PID control section, and the steering gear can be immediately controlled to the center position when an abnormality is detected.

以下1本発明を図示の実施例により説明する。The present invention will be explained below with reference to illustrated embodiments.

第2図は本発明の自動操舵装置の全体構成図Tを〕t)
、20けマイクロコンピュータをベースに構成したPI
D制御部、つ捷り自動操舵制御部である。また、21け
サーゼアンプ22.ソレノイドドライバ23.舵機24
全有し−T[25を操舵する舵駆動部であり、切換スイ
ッチ26により前記PID制御部(自動側)20または
手動操舵部(手動側)27に切換接続され。
Figure 2 shows the overall configuration diagram of the automatic steering system of the present invention.
, a PI based on a 20-digit microcomputer
D control section is a switching automatic steering control section. Also, 21 digits Sarze amplifier 22. Solenoid driver 23. Rudder gear 24
This is a rudder drive unit that steers the full-length control unit 25, and is selectively connected to the PID control unit (automatic side) 20 or manual steering unit (manual side) 27 by a changeover switch 26.

PID制御部20の出力信号により自動操舵ケ、手動操
舵部27の信号により操舵輪28に対応した手動操舵全
夫々性たりようになっている。
The output signal from the PID control section 20 performs automatic steering, and the signal from the manual steering section 27 performs manual steering corresponding to the steered wheels 28.

前記PID制御部20は、中央処理ユニット(cpu)
29と、そのパフ、30に連なる固定記憶装置(ROM
)31、一時記憶装置(RAM)32゜ADコンバータ
33.DA=コン−々−タ34.ウオッチドックタイマ
35お工び各種入出力装置(ilo)36を有する。前
記ADコンー々−タ33には入力佃1にマルチプレクサ
(MTPX)37全接続し、電源38により形成される
基卑入力4fl 号S Iや前記DAコンz:!−夕3
4の出力信号S2の一部紮ADコンバータ33Vc入力
させる。
The PID control section 20 is a central processing unit (CPU).
29, its puff, and a fixed storage device (ROM) connected to 30.
) 31, temporary storage device (RAM) 32° AD converter 33. DA=contacter 34. It has a watchdog timer 35 and various input/output devices (ILO) 36. A multiplexer (MTPX) 37 is fully connected to the input terminal 1 of the AD converter 33, and the basic input 4fl formed by the power supply 38 and the DA converter Z:! - Evening 3
A portion of the output signal S2 of No. 4 is input to the AD converter 33Vc.

また、前記DAコン/々−夕34の出力回路1’l−j
前記ウォッチドッグタイマ35Vcで制御されるリレー
スイッチ39を介装しており、中央接点39a’を前記
切換スイッチ26の自動側に接続すると共KDAコンバ
ータ34の出力は一方の切換接点39bK接続している
。〃お、他方の切換接点39ciアース接続し、中央接
点39aが切換接続したときに前記舵駆動部210入力
信号として0■を入力させるようにしている。
In addition, the output circuit 1'l-j of the DA controller 34
A relay switch 39 controlled by the watchdog timer 35Vc is installed, and the center contact 39a' is connected to the automatic side of the changeover switch 26, and the output of the KDA converter 34 is connected to one changeover contact 39bK. . The other switching contact 39ci is connected to ground, and when the central contact 39a is switched and connected, 0■ is inputted as the input signal to the rudder drive section 210.

また、前記リレースイッチ39と連動するリレースイッ
チ40け中央接点40aをブザー41やランプ42等の
警報表示器全作動するアナンシェータ43に接続し、前
I尤すレースイッチ39がDAコン/々−夕3tK接続
されているときに中央接点40aが切換接点40bに接
してアナンシェータ43との回路を開放し、中央接点4
0aが切換接点40Cに接したときにアナンシェータ4
3の回路全閉じるようにしている。
In addition, the center contact 40a of the relay switch 40 interlocked with the relay switch 39 is connected to an annunciator 43 that operates all alarm indicators such as a buzzer 41 and a lamp 42, so that the relay switch 39 is When 3tK is connected, the center contact 40a contacts the switching contact 40b to open the circuit with the annunciator 43, and the center contact 4
When 0a contacts switching contact 40C, annunciator 4
All circuits of 3 are closed.

ここで、これらリレースイッチ39.40’に駆動する
リレーコイル(図示せず)に図外の電源により常時通電
励磁されるようになっている。
Here, relay coils (not shown) driving these relay switches 39 and 40' are constantly energized and excited by a power source not shown.

そして、このPID制御部20では前記各装置を相互も
しくは自己診断して各々の異常全検出し得る機能が付加
される。即ち、図外の電源は前記リレーコイルへの通電
状態をウォッチドッグタイマ35でチェックする。また
、中央処理ユニット29も同様にウォッチドッグタイマ
35でチェックする。一方、固定記憶装置31はチェッ
クサム異常を一定周期でチェックすることにより可能で
あり、一時記憶装置32は一定周期で読み出し書き込み
を行なうことVCJ:り可能である。更に、ADコン/
セータ33は基準入力信号Sr k一定周期で読み込み
チェックし。
The PID control unit 20 has an added function of mutually or self-diagnosing each of the devices and detecting all abnormalities. That is, a power supply (not shown) checks the energization state of the relay coil using a watchdog timer 35. Further, the central processing unit 29 also checks the watchdog timer 35 in the same manner. On the other hand, the fixed storage device 31 can be checked for checksum abnormalities at regular intervals, and the temporary storage device 32 can be read and written at regular intervals. Furthermore, AD controller/
The sweater 33 is read and checked at regular intervals using the reference input signal Srk.

DAコンバータ34に出力信号St k  A D コ
y−々−夕33を経由させて常時チェックすることによ
り夫々異常検出を可能vcする。これらの各チェックに
エリ一部にでも異常の検出がなされたときにはウォッチ
ドッグタイマ35の作用によってリレーコイルへの通電
は遮断され、リレースイッチ39.40Vi夫々中央接
点39a。
By constantly checking the output signal StkAD to the DA converter 34 via the controller 33, it is possible to detect abnormalities in each case. If any abnormality is detected in any part of these checks, the watchdog timer 35 acts to cut off the power to the relay coils, and the relay switches 39, 40Vi, and the center contacts 39a, respectively.

40aが切換接点39c 、40c側に接するように作
動される。
The switch 40a is operated so as to be in contact with the switching contacts 39c and 40c.

なお、図中44にジャイロであり、舵25の方向から船
体の現在の方向を検出してこれ孕PID制御部20に入
力させ、設だコースとの偏差を求めさせる。
In the figure, reference numeral 44 denotes a gyro, which detects the current direction of the ship from the direction of the rudder 25 and inputs this to the PID control unit 20 to determine the deviation from the set course.

以上の構成によれば、切換スイッチ26を手動側に切換
えれば手動操舵部27からの信号が舵駆動部21に入力
はれ、手操舵部27の信号に基づいてザーデアンプ22
がソレノイドドライバ23お工び舵機24を駆動して舵
25を信号に対応する方向に移動設定する。このとき。
According to the above configuration, when the changeover switch 26 is switched to the manual side, a signal from the manual steering section 27 is inputted to the rudder drive section 21, and based on the signal from the manual steering section 27, the
The solenoid driver 23 drives the rudder 24 to move the rudder 25 in the direction corresponding to the signal. At this time.

舵駆動部21は入力信号(電圧)K対して±〇、12 
V/degの特性を有し、入力信号が0■のときには舵
を中央位置に設定する。なお、舵機24からはフィート
/々ツク信号がサーゼアンプ22に帰還される。
The rudder drive unit 21 has a voltage of ±〇, 12 with respect to the input signal (voltage) K.
It has a characteristic of V/deg, and sets the rudder to the center position when the input signal is 0. Incidentally, a foot/point signal is fed back from the steering gear 24 to the sirze amplifier 22.

一方、切換スイッチ26全自動側に切換えれば、舵駆動
部はP I D制御部20からの出力信号に工り操舵が
行なわれる。I’ID制御部20は入力された設定コー
スとジャイロ44からの現在の船体方向とで偏差金求め
、これに図外の比例、積分、微分の各制御項に設定され
た調整値音訓えて所謂I’ID演算を行ない、′#終的
にげDAコン2々−夕34全経由して操舵信号を出力す
る。このとき、操舵信号はリレースイッチ39の接点3
9a、391)の接続に、【り切換スイッチ26!に導
出され、更にザーゼアンプ(で導かれる。
On the other hand, if the changeover switch 26 is switched to the fully automatic side, the rudder drive section performs steering based on the output signal from the PID control section 20. The I'ID control unit 20 calculates the deviation from the input setting course and the current hull direction from the gyro 44, and uses the adjustment values set for each of the proportional, integral, and differential control terms (not shown). I'ID calculation is performed, and finally a steering signal is output via all the DA controllers 2 and 34. At this time, the steering signal is transmitted to contact 3 of relay switch 39.
9a, 391), selector switch 26! is derived, and further derived by Zazeamp (.

ソシて、マイクロコンピユータテペースK したPID
制御部20では、定常的に前述した異常検出の動作全行
なってかり、電源、中央処理ユニット29.一時記憶装
置32.固定記憶装置31.ADコンノ々−タ33.D
Aコン/ζ−タ34のいずれか一つにでも異常が発生し
て正常な操舵が阻害されるときl’lj、直ちにウォッ
チドッグタイマがリレーコイルへの通電を遮断してリレ
ースイッチ39.40の各中央接点39a、40a’に
切換える。このため、リレースイッチ39でに中央接点
39aが切換接点39cに接続してアースされることに
なり、舵1駆動部21への出力信号電工はOVになる。
The PID of the microcomputer was
The control unit 20 regularly performs all of the abnormality detection operations described above, and the power supply, central processing unit 29. Temporary storage device 32. Fixed storage device 31. AD controller 33. D
When an abnormality occurs in any one of the A/ζ-controllers 34 and normal steering is obstructed, the watchdog timer immediately cuts off the power to the relay coil and activates the relay switch 39.40. The central contacts 39a and 40a' are switched to each other. Therefore, the center contact 39a is connected to the switching contact 39c and grounded at the relay switch 39, and the output signal electric to the rudder 1 drive section 21 becomes OV.

これにより、舵駆動部21は舵25を中央方向に設定し
て船体全直進状態とし、でたらめ々操舵全防止する。一
方、リレースイッチ40の切換作動によって接点40a
、40cでアナンシェーク回路が閉成され、アナンシェ
ータ43はブザー41i鳴動しかつランプ42を点灯し
て自動操舵の異常全操舵者に警報することになる。
As a result, the rudder drive unit 21 sets the rudder 25 toward the center, causing the ship to move completely straight, thereby completely preventing random steering. On the other hand, due to the switching operation of the relay switch 40, the contact 40a
, 40c, the annunciator circuit is closed, and the annunciator 43 sounds the buzzer 41i and lights up the lamp 42 to alert all steering operators of an abnormality in the automatic steering.

したがって、自動操舵装置に異常が発生するのと同時V
C警報を発生するので、異常発生からこれに対処するま
での時間の短縮を図ると共K。
Therefore, at the same time as an abnormality occurs in the automatic steering system, V
Since a C alarm is generated, it is possible to shorten the time from the occurrence of an abnormality to the time it is dealt with.

その間では船体を直進方向に保つことができ。During this time, the ship can be kept straight.

航行の安全性を向上することになる。This will improve navigation safety.

以上のように本発明の自動操舵装置によれば。According to the automatic steering device of the present invention as described above.

マイクロコンピュータをベースにしたP I D 制御
部に内部の異常検出機能を持たせると共に、異常検出時
には前金中央位置に保ちかつ一方でに警報を発生させる
ように構成しているので。
The microcomputer-based PID control section has an internal abnormality detection function, and when an abnormality is detected, it is configured to keep the front plate at the center position and generate an alarm at the same time.

従来のコンノぞレータによる異常検出に比較して操舵の
異常全迅速にかつ正確に検出すると共に。
It detects steering abnormalities more quickly and accurately compared to abnormality detection using conventional steering wheel sensors.

この検出と同時に船体を直進状態に保持させかつ警報を
発生させるので、異常に対処するまでの時間の短縮ケ図
りかつこの間の船の航行の安定化を図って航行の安全性
を高めることができるという効果を奏する。
At the same time as this detection, the ship is kept in a straight line and an alarm is generated, which can shorten the time it takes to deal with the abnormality and stabilize the ship's navigation during this time, increasing navigation safety. This effect is achieved.

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

第1図は従来装置の構成図、第2図に本発明装置の構成
図である。 20・・・PIDIII御部、21・・・舵駆動部、2
2・・・サーバ?アンプ、24・・・舵機、25・・・
舵。 26・・・切換スイッチ、27・・・手操舵部、29・
・・中央処理ユニット、31・・・固定記憶装置、32
・・・一時記憶装置、33・・・ADコン/々−夕。 34・・・DAコンバータ、35・・・ウォッチドッグ
タイマ、37・・・マルチプレクサ、39.40・・・
リレースイッチ、41・・・ブザー、42・・・ランプ
。 43・・・7ナンシエータ、44・・・ジャイロ。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional device, and FIG. 2 is a block diagram of the device of the present invention. 20... PIDIII control section, 21... Rudder drive section, 2
2... Server? Amplifier, 24... Rudder gear, 25...
rudder. 26... Selector switch, 27... Manual steering section, 29...
...Central processing unit, 31...Fixed storage device, 32
...Temporary storage device, 33...AD controller/etc. 34...DA converter, 35...Watchdog timer, 37...Multiplexer, 39.40...
Relay switch, 41...buzzer, 42...lamp. 43...7 nanciator, 44...gyro.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  マイクロコンピュータf d−スにしたPI
D制御部と、このPID制御部の出力信号や手動操舵部
からの信号を受けて所定の操舵を行なう舵駆動部とを備
える自動操舵装置において、前記PID制御部は内部全
自己診断してその異常を検出し得るよう構成すると共に
。 異常検出時には前記舵駆動部に舵を中央位置に保持させ
る信号を出力し、かつ一方では警報装置を作動させるよ
う夫々回路を切換える切換手段を設けたことを特徴とす
る自動操舵装置。
(1) PI based on microcomputer
In an automatic steering system that includes a D control section and a rudder drive section that performs predetermined steering in response to output signals from the PID control section and signals from the manual steering section, the PID control section performs a complete internal self-diagnosis. In addition to being configured to detect abnormalities. An automatic steering system characterized by comprising switching means for outputting a signal to the rudder drive unit to hold the rudder at the center position when an abnormality is detected, and switching circuits to activate an alarm device.
JP57096808A 1982-06-05 1982-06-05 Automatic steering gear Granted JPS58214497A (en)

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JP57096808A JPS58214497A (en) 1982-06-05 1982-06-05 Automatic steering gear

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4766834A (en) * 1986-02-17 1988-08-30 Kabushiki Kaisha Tokyo Keiki Marine automatic steering apparatus
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