JPS5857360B2 - Switch - Google Patents

Switch

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JPS5857360B2
JPS5857360B2 JP12738275A JP12738275A JPS5857360B2 JP S5857360 B2 JPS5857360 B2 JP S5857360B2 JP 12738275 A JP12738275 A JP 12738275A JP 12738275 A JP12738275 A JP 12738275A JP S5857360 B2 JPS5857360 B2 JP S5857360B2
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JP
Japan
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underwater vehicle
disturbance
underwater
acting
vehicle
Prior art date
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JP12738275A
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Japanese (ja)
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JPS5253379A (en
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健二 奥名
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水中を航行する水中航行体の航行制御装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a navigation control device for an underwater vehicle that navigates underwater.

水中航行体を人間が遠隔操縦する場合に、潮流などの外
乱が加わると、その操縦性能は非常に困難になる。
When a human remotely controls an underwater vehicle, the addition of external disturbances such as tidal currents makes the control performance extremely difficult.

もし外乱の栓類が一定であれば、操縦者の熟練の度合に
よっては外乱に応じた操縦ができる場合もあるが、外乱
の種類が一定でない場合には、操縦が非常に困難となる
If the number of disturbance plugs is constant, depending on the level of skill of the operator, it may be possible to control the vehicle in response to the disturbance, but if the type of disturbance is not constant, control becomes extremely difficult.

そして外乱の影響を少なくするための制御方式としてI
) I D (微積分比例)制御方式と、外乱を直接検
知できるセンサを用いて、外乱の影響を補償するフイー
ドホアワード(feedforward )制御方式と
がある。
And as a control method to reduce the influence of disturbance, I
) I D (differential-integral-proportional) control method, and a feedforward control method that uses a sensor that can directly detect disturbances to compensate for the effects of disturbances.

前者のPID制御方式は偏差を積分してフィードバック
するために、目標値の変更に対して行き過きや振動を生
じやすい。
The former PID control method integrates the deviation and feeds it back, so it tends to cause overshoot or vibration when changing the target value.

また人間が操縦するときに、外乱の影響を減らすような
制御系にすることは、PID制御方式では不可能である
Furthermore, it is impossible with the PID control method to create a control system that reduces the influence of disturbances when operated by a human.

また後者のフイードホアワード制御方式の場合には、水
中航行体に作用する外乱として例えば外乱を潮流に限っ
たとき、水中航行体の上下、左右および前後と各方面か
らの潮流が考えられるので、このように各方向に対して
の外乱を直接検出するための特殊なセンサを設けなけれ
ばならない。
In addition, in the case of the latter feedforward control method, when the disturbance acting on the underwater vehicle is limited to tidal currents, for example, tidal currents from all directions such as above, below, left and right, and front and back of the underwater vehicle can be considered. In this way, special sensors must be provided to directly detect disturbances in each direction.

このため構造が複雑となると共にセンサが高価となる欠
点がある。
This has the disadvantage that the structure is complicated and the sensor is expensive.

本発明は、上記の点にかんがみ、特殊なセンサを用いる
ことなく水中航行体を制御する場合に、水中航行体に作
用する外乱の影響を補償すること、換言するならば水中
航行体に急に外乱が加わっても、恰も外乱が水中航行体
に加わっていないように操縦し得る水中航行体の航行制
御装置を提供することを目的とするものである。
In view of the above points, the present invention aims to compensate for the influence of disturbances acting on an underwater vehicle when controlling the underwater vehicle without using a special sensor. It is an object of the present invention to provide a navigation control device for an underwater vehicle that can operate an underwater vehicle as if the disturbance is not applied to the underwater vehicle even if a disturbance is applied.

そして本発明は、操縦手段から水中航行体に加えられる
操作量と水中航行体の水中状態量とによって、水中航行
体に作用する外乱を推定し、この推定外乱量を前記の水
中航行体への操作量から減算することによって水中航行
体に作用している外乱の影響を補償するようにしたこと
を特徴とする水中航行体の航行制御装置にある。
Further, the present invention estimates the disturbance acting on the underwater vehicle based on the operation amount applied to the underwater vehicle from the control means and the underwater state amount of the underwater vehicle, and uses this estimated amount of disturbance to the underwater vehicle. A navigation control device for an underwater vehicle is characterized in that the influence of disturbance acting on the underwater vehicle is compensated for by subtraction from the operation amount.

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の装置の一実施例を示すもので、図に
おいて、1は水中を航行する水中航行体で、この水中航
行体1は前後方向の推力を発生する推進機1aおよび上
下方向の推力を発生する推進機1bなどを備えている。
FIG. 1 shows an embodiment of the device of the present invention. In the figure, 1 is an underwater vehicle that navigates underwater, and this underwater vehicle 1 includes a propulsion unit 1a that generates thrust in the longitudinal direction and a vertical It is equipped with a propulsion device 1b that generates a thrust in the direction.

2は水中航行体1に設けられた水中状態量検出手段で、
この水中状態量検出手段2は例えば水中航行体1の深度
方向Xに対する水中位置X1速度妥および加速度冒を検
出する。
2 is underwater state quantity detection means provided in the underwater vehicle 1;
This underwater state quantity detection means 2 detects, for example, the velocity and acceleration of the underwater position X1 of the underwater vehicle 1 in the depth direction X.

3は操作レバー3aの変位に比例した操作量Mを信号と
して出力する操縦手段、4は水中航行体1に作用する外
乱りを推定する外乱推定回路で、この外乱推定回路4は
前記水中状態量検出手段2からの水中航行体1の水中位
置X、速度Xおよび加速度Xと、後述する減算手段5か
らの出力Yとによって推定外乱り。
Reference numeral 3 denotes a control means for outputting a manipulated variable M proportional to the displacement of the operating lever 3a as a signal; 4 a disturbance estimation circuit for estimating a disturbance acting on the underwater vehicle 1; Estimated disturbance is based on the underwater position X, velocity X, and acceleration X of the underwater vehicle 1 from the detection means 2 and the output Y from the subtraction means 5, which will be described later.

を演算するものである。It is used to calculate.

減算手段5は操縦手段3からの操作量Mから外乱推定回
路4からの推定外乱り。
The subtraction means 5 calculates the estimated disturbance from the disturbance estimating circuit 4 from the operation amount M from the control means 3.

量を減算し、その出力Yを水中航行体1の推進器1bに
加えるものである。
The amount is subtracted and the output Y is added to the propulsion device 1b of the underwater vehicle 1.

6は水中状態量すなわち水中航行体1の水中位置X1速
度会、加速度讐を表示する計器である。
Reference numeral 6 denotes an instrument that displays the underwater state quantities, that is, the underwater position, velocity, and acceleration of the underwater vehicle 1.

前記推進機1bは説明を簡単にするために、その効率が
1すなわち減算手段5からの出力Yが推進器1bによる
推力Tに等しく変換され、また外乱りは垂直方向にだけ
存在するものとする。
To simplify the explanation, it is assumed that the efficiency of the propulsion device 1b is 1, that is, the output Y from the subtraction means 5 is converted into the thrust force T by the propulsion device 1b, and that disturbances exist only in the vertical direction. .

前記の外乱推定回路4は具体的にはつぎのような演算作
業が行なわれる。
Specifically, the disturbance estimating circuit 4 performs the following calculation operations.

すなわち、水中航行体1の流体抵抗Rは、水中航行体1
の速度Xの2乗に比例するので、その値をCx2とし、
水中航行体1の質量をmとすると、水中航行体1に作用
する力Fは、推進機1の出力T1外外乱1流体抵抗Rの
3つである。
That is, the fluid resistance R of the underwater vehicle 1 is
Since the speed of is proportional to the square of X, let that value be Cx2,
If the mass of the underwater vehicle 1 is m, the forces F acting on the underwater vehicle 1 are three: output T of the propulsion device 1, external disturbance, and fluid resistance R.

このため、水中航行体1の運動方程式として、 m x = D+T−Cx ・・−
m但しC:定数 が成り立つ。
Therefore, as the equation of motion of the underwater vehicle 1, m x = D + T-Cx ・・-
m However, C: A constant holds true.

そして(1)式を外乱りについて整理すると、 D=m’x−T+Cx −(2)と
なり、この(2)式の演算を外乱推定回路4が行なうも
のである。
When formula (1) is rearranged with respect to disturbance, it becomes D=m'x-T+Cx-(2), and the calculation of formula (2) is performed by the disturbance estimating circuit 4.

この外乱推定回路4の具体的な構成を第2図について説
明する。
The specific configuration of this disturbance estimating circuit 4 will be explained with reference to FIG.

図において、7は入力信号である水中航行体1の速度X
を2乗して出力する乗算器、8〜10はゲインがそれぞ
れC2m +−1に設定された増幅器、11は3つの入
力信号Cx2ym’x 、−Tを加算する加算器である
In the figure, 7 is the input signal, which is the speed X of the underwater vehicle 1.
8 to 10 are amplifiers each having a gain set to C2m +-1, and 11 is an adder that adds the three input signals Cx2ym'x and -T.

つぎに上述した本発明の実施例の動作を説明する。Next, the operation of the embodiment of the present invention described above will be explained.

水中航行体1に作用する力Fは、推進機1bによる推力
Tと潮流による外乱りと水中航行体1の流体抵抗Rとの
3つである。
The forces F acting on the underwater vehicle 1 are three forces: the thrust force T by the propulsion device 1b, the disturbance due to the tidal current, and the fluid resistance R of the underwater vehicle 1.

ここで潮流による外乱りが操縦者による水中航行体1の
操縦制御時に大きな負担要素となっている。
Disturbances caused by tidal currents are a major burden on the operator when controlling the operation of the underwater vehicle 1.

このような水中航行体1の操縦時において、外乱推定回
路4は水中状態量検出手段2で検出された水中航行体1
の位置X1速度X1加速度Xと推進機1bへの出力Yあ
るいは推進機の推力Tとから推定外力り。
During such operation of the underwater vehicle 1, the disturbance estimation circuit 4 detects the underwater vehicle 1 detected by the underwater state quantity detection means 2.
Estimated external force from the position X1 speed X1 acceleration X and the output Y to the propulsion device 1b or the thrust force T of the propulsion device.

を演算する。Calculate.

そして減算手段5は操縦手段3からの操作量Mと外乱推
定回路4からの推定外乱り。
The subtraction means 5 calculates the operation amount M from the control means 3 and the estimated disturbance from the disturbance estimating circuit 4.

とを減算操作し、次の(3)式で示される出力Yを出力
する。
A subtraction operation is performed on and an output Y shown by the following equation (3) is output.

Y(=T)=M Do ”(3
)また、水中航行体1に作用している力Fは、F=T+
D+R・・・(4) であるから、この(4)式に(3)式を代入すると、水
中航行体1に作用する力Fは一般に、 F=M+D Do+R・・(5) で表わされることになる。
Y(=T)=M Do”(3
) Also, the force F acting on the underwater vehicle 1 is F=T+
D+R...(4) Therefore, by substituting equation (3) into equation (4), the force F acting on the underwater vehicle 1 is generally expressed as F=M+D Do+R...(5) become.

ここで、外乱推定回路4は推定外乱り。Here, the disturbance estimating circuit 4 estimates disturbance.

をD二り。なるように演算しているので、結局水中航行
体1に作用する力Fは、F=M+R・・・(6) となる。
D two. Since the calculation is performed so that the force F acting on the underwater vehicle 1 is as follows, F=M+R (6).

換言するならば、水中航行体1に作用する力Fは操縦手
段3からの操作量Mと水中航行体1の流体抵抗Rとだけ
になり、水中航行体1は外乱りの影響を受けないことに
なる。
In other words, the force F acting on the underwater vehicle 1 is only the operation amount M from the control means 3 and the fluid resistance R of the underwater vehicle 1, and the underwater vehicle 1 is not affected by external disturbances. become.

このため操縦者は、水中航行体1に作用している外乱の
影響を考えることなく水中航行体1を遠隔操縦すること
ができる。
Therefore, the operator can remotely control the underwater vehicle 1 without considering the influence of disturbances acting on the underwater vehicle 1.

なお上述の例では、水中状態量検出手段2は水中航行体
1の位置、速度および加速度の検出が可能としであるが
、前記の要素のうちのどれか1つの要素を検出し、これ
を時間に関して微分または積分することによって他の要
素を求めるようにしてもよい。
In the above example, the underwater state quantity detection means 2 is capable of detecting the position, velocity, and acceleration of the underwater vehicle 1. Other elements may be determined by differentiating or integrating with respect to the equation.

また外乱は垂直方向だけに存在するとしたが、任意の方
向からの外乱が作用する場合には、外乱をベクトルと考
え直交する3軸に分解して考えればよい。
Furthermore, although it has been assumed that disturbance exists only in the vertical direction, if a disturbance acts from any direction, the disturbance can be considered as a vector and decomposed into three orthogonal axes.

更に推進機1bの効率を説明を簡単にするために1と仮
定したが、これ以外の効率の場合にはそれに応じて操縦
手段3からの操作量M1推定外乱り。
Further, the efficiency of the propulsion device 1b is assumed to be 1 to simplify the explanation, but if the efficiency is other than this, the estimated operation amount M1 from the control means 3 will be disturbed accordingly.

を決定すればよい。以上詳述したように、本発明は潮流
などの外乱があたかも水中航行体に作用していないよう
に水中航行体を操縦し得るように構成したので、従来の
ものにくらべて水中航行体の操縦が容易となり、その操
縦性能を著しく高めることができる。
All you have to do is decide. As described in detail above, the present invention is configured so that the underwater vehicle can be operated as if disturbances such as tidal currents are not acting on the underwater vehicle. This makes it easier to operate the vehicle, and its maneuverability can be significantly improved.

また本発明では水中航行体に作用する外乱を推定するた
めに用いる水中状態量検出手段として、例えば深度計や
超音波などの一般に遠隔操縦を行なうときに用いる検出
器を使用することができると共に外乱推定回路としてマ
イクロコンピュータなどの安価でかつ市販されている計
算機を使用することができるので、装置全体が高価にな
ることがない。
Further, in the present invention, as the underwater state quantity detection means used to estimate the disturbance acting on the underwater vehicle, a detector generally used for remote control such as a depth meter or an ultrasonic wave can be used, and the disturbance Since an inexpensive and commercially available computer such as a microcomputer can be used as the estimation circuit, the entire device does not become expensive.

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

第1図は本発明の水中航行体の航行制御装置の構成の一
例を示す図、第2図は本発明の装置に用いられる外乱推
定回路の一例の回路構成図である。 1・・・・・・水中航行体、1a、lb・・・・・・水
中航行体の推進器、2・・・・・・水中状態量検出手段
、3・・・・・・操縦手段、4・・・・・・外乱推定回
路、5・・・・・・減算手段。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a navigation control device for an underwater vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an example of a disturbance estimating circuit used in the device according to the present invention. 1... Underwater vehicle, 1a, lb... Propeller of underwater vehicle, 2... Underwater state quantity detection means, 3... Control means, 4...Disturbance estimation circuit, 5...Subtraction means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 推進器を備える水中航行体の航行を制御するものに
おいて、水中航行体に操作量を加える操縦手段と、水中
航行体に設けられ、かつ水中航行体の水中速度および加
速度を検出する水中状態量検出手段と、この水中状態量
検出手段からの水中航行体の水中速度、加速度および操
縦手段の操作量と推定外乱量との差値によって水中航行
体に作用する外乱を推定する外乱推定回路と、この外乱
推定回路からの推定外乱量と前記操縦手段からの操作量
とを減算し、この減算値を水中航行体に作用している外
乱の影響を補償する信号として前記推進器に出力する減
算手段とを備えたことを特徴とする水中航行体の航行制
御装置。
1. In a device that controls the navigation of an underwater vehicle equipped with a propulsion device, a control means that applies a manipulated variable to the underwater vehicle, and an underwater state quantity that is provided in the underwater vehicle and detects the underwater speed and acceleration of the underwater vehicle. a detection means, a disturbance estimating circuit that estimates a disturbance acting on the underwater vehicle based on the difference value between the underwater speed and acceleration of the underwater vehicle, the operation amount of the control means, and the estimated disturbance amount from the underwater state quantity detection means; Subtraction means for subtracting the estimated amount of disturbance from the disturbance estimating circuit and the amount of operation from the control means, and outputting this subtracted value to the propulsion device as a signal that compensates for the influence of the disturbance acting on the underwater vehicle. A navigation control device for an underwater vehicle, comprising:
JP12738275A 1975-10-24 1975-10-24 Switch Expired JPS5857360B2 (en)

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JP12738275A JPS5857360B2 (en) 1975-10-24 1975-10-24 Switch

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JP12738275A JPS5857360B2 (en) 1975-10-24 1975-10-24 Switch

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Publication Number Publication Date
JPS5253379A JPS5253379A (en) 1977-04-28
JPS5857360B2 true JPS5857360B2 (en) 1983-12-20

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ID=14958595

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015016826A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 三菱重工業株式会社 Underwater sailing body, underwater sailing body controller, and underwater sailing body control method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015016826A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 三菱重工業株式会社 Underwater sailing body, underwater sailing body controller, and underwater sailing body control method

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JPS5253379A (en) 1977-04-28

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