JPS59195491A - Method of steering ship - Google Patents
Method of steering shipInfo
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- JPS59195491A JPS59195491A JP58069126A JP6912683A JPS59195491A JP S59195491 A JPS59195491 A JP S59195491A JP 58069126 A JP58069126 A JP 58069126A JP 6912683 A JP6912683 A JP 6912683A JP S59195491 A JPS59195491 A JP S59195491A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、船舶の操舵方法に関するものである0
従来、船舶の操舵は、オートパイロットにより行なわれ
ている。オートパイロットは基本的にはP’I D動作
を行なう自動操舵装置でアシ、それに天候調整機構等を
行なう非線形俊素を付加し/こもので構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for steering a ship. Conventionally, ships are steered by an autopilot. An autopilot is basically an automatic steering device that performs P'ID operation, and is made up of an automatic steering system with additional nonlinear elements that perform weather adjustment mechanisms and the like.
自動操舵装置における制御系のパラメータの多くは、工
場出荷時や海上試運転時に調弊され、就航後は海象、気
象の変化等に応じて操船者が特定のパラメータを適当に
変更している。Many of the parameters of the control system in an automatic steering system are adjusted at the time of shipment from the factory or during sea trials, and after the vessel is put into service, the vessel operator makes appropriate changes to specific parameters in response to changes in sea conditions, weather, etc.
しかし、海象、気象または船の運航条件の変化に対して
、パラメータの調整を運航時に人為的に行なうことは、
手間が掛シ、その調整方法にも決定的な基準が無く、シ
かも調整の結果、実現できる操舵状態が最適であるとい
う保証は全くないという問題がある。However, it is difficult to manually adjust parameters during operation in response to changes in sea conditions, weather, or ship operating conditions.
There are problems in that it is time-consuming, there is no definitive standard for the adjustment method, and there is no guarantee that the steering condition that can be achieved as a result of the adjustment is optimal.
上記問題点を解決し、常に最適な操舵を実現し維持する
には、操舵状態を客観的に評価し、これに基づいて自動
操舵装置における制御系のパラメータを自動的に調整す
る必要がある。In order to solve the above problems and always achieve and maintain optimal steering, it is necessary to objectively evaluate the steering condition and automatically adjust the parameters of the control system in the automatic steering system based on this evaluation.
しかし、現在のところ適切な調整方法はない。However, there is currently no suitable adjustment method.
この発明は、上述のような観点から保針時に船か受ける
抵抗を最少限に押えることができる操舵方法を提供する
ものであって、
自動操舵装置の制御系に任意に力えたパラメータ値P。From the above-mentioned viewpoint, the present invention provides a steering method that can minimize the resistance experienced by a ship during course keeping.
に基づいて評価関数によりパラメータ値1)。Parameter value 1) by evaluation function based on.
に対する評価関数値J。を演算し、次に、パラメータ値
P。と異なるパラメータ値P、に基づいて前記評価関数
によシパラメータ値P、に対応する評価関数J+’に演
算し、この後、前記2個の評価関数値J。とJlとを比
較し、JoまだはJlのうち最小の評価関数値を力える
パラメータ値P。またはPlの大きさを変化させて、新
たなパラメータ値P2を決定し、次に、パラメータ値P
2を制御系に与え、パラメータ値P2に基づいて前記評
価関数によりパラメータ値P2に対応する評価関数値J
2を演算し、この後、評価関数値J2と、Jo捷たはJ
lのうち最小の評価関数値を力える更に新たなパラメー
タ値P3を決定し、次(て、パラメータ値P、に対応す
る評仙1関数値J、を前述の場合と同様にして演算し、
以下、同様にして前記制御系のパラメータ値を自動的に
修正することに特徴全治する。Evaluation function value J for. is calculated, and then the parameter value P. The evaluation function J+' corresponding to the parameter value P is calculated based on the parameter value P, which is different from the evaluation function value J. and Jl, and the parameter value P that inputs the smallest evaluation function value among Jl. Or change the magnitude of Pl to determine a new parameter value P2, and then
2 to the control system, and the evaluation function value J corresponding to the parameter value P2 is determined by the evaluation function based on the parameter value P2.
2 is calculated, and then the evaluation function value J2 and Jo switch or J
Determine a new parameter value P3 that inputs the minimum evaluation function value among l, and then calculate the evaluation function value J corresponding to the parameter value P in the same manner as in the above case,
Hereinafter, the feature will be completely cured by automatically correcting the parameter values of the control system in the same manner.
この発明を更に説明する。This invention will be further explained.
第1図にこの発明の方法のブロック図を示す1、設定方
位Wrと船3の実際の方位φ′とがディジタル演算機l
に入力されると、演算様]、によ!1llvfrとTと
の偏差を零とするような舵角が演9され、舵角指令R6
が操舵機2に与えられ、操舵機2により舵角Rが設定さ
れる。船3の旋回角速度グIけジャイロコンパス4に与
えられて実、際の船3の方位(//が測定され、この方
位Tはディジタル演算機1に入力されて設定方位許と比
較される。以下この操作が連続的に繰り返えされる。FIG. 1 shows a block diagram of the method of the present invention.
When inputted to ``Operation-sama'', yo! The steering angle that makes the deviation between 1llvfr and T zero is calculated, and the steering angle command R6 is
is given to the steering gear 2, and the steering angle R is set by the steering gear 2. The turning angular velocity of the ship 3 is applied to the gyro compass 4 to measure the actual heading (//) of the ship 3, and this heading T is input to the digital computer 1 and compared with the set heading. This operation is then repeated continuously.
上記ディジタル演算機1により演算される時刻kにおけ
る舵角指令Re (k)の演鏝:式としては、下記側れ
かの式を用いる。One of the following equations is used to calculate the steering angle command Re (k) at time k calculated by the digital calculator 1.
Rc (k)−Rc(k −1) +に、p (−V/
(k)+F(k−1)l ” 1 /T1・e (k)
+Td(I(k) +2F(k−1)−リ1(k−2)
l ・・(1))登(k)”” RC(k−1
)+Kp (e (k)−e(k−1) ) + 1
、/’r 1 e(k)+Td(e(k)−2e(k
−1)+e(k−2] −(2)但し、 k 時
刻、
RC(k) 時刻kにおける舵角指令、V/(k):
時刻kにおける船の方位、e (k) :時刻kにおけ
る余1路偏差。Rc (k) - Rc (k -1) +, p (-V/
(k)+F(k-1)l ” 1 /T1・e (k)
+Td(I(k) +2F(k-1)-Li1(k-2)
l...(1)) Nobori(k)"" RC(k-1
)+Kp (e (k)-e(k-1)) + 1
, /'r 1 e(k)+Td(e(k)-2e(k
-1)+e(k-2] -(2) However, k time, RC(k) steering angle command at time k, V/(k):
Direction of the ship at time k, e (k): 1 additional road deviation at time k.
(1)まだは(2)式中のKp(比例ゲイン)、Ti(
積分時間)、Td(微分時間)がパラメータであり、こ
れらの少なくとも1つのパラメータ値に対応する評価関
数値を演算し、評価関数値が最小となる・くラメータ値
を制御系に設定して、船を経済的に1iilc行させる
。即ち、保針時(船がある方位に向けて直進する時)に
船が受ける抵抗を最少限に押えることにより燃料の削減
を図ることができる。(1) Still Kp (proportional gain) in equation (2), Ti (
Integral time) and Td (differential time) are parameters, calculate the evaluation function value corresponding to at least one of these parameter values, set the parameter value that minimizes the evaluation function value in the control system, Make the ship go 1iilc economically. In other words, fuel consumption can be reduced by minimizing the resistance that the ship receives during course keeping (when the ship moves straight in a certain direction).
評価関数を次式に示す。The evaluation function is shown in the following equation.
但し、R(k)時刻kにおける舵角(近似的には上記(
2)式のR6(k)を使用しても良い。)、
λ゛おもみ係数、
N:評価時間(サンプル数)、
ko、評価開始時刻。However, R(k) is the steering angle at time k (approximately the above (
R6(k) in equation 2) may also be used. ), λ゛preference coefficient, N: evaluation time (number of samples), ko, evaluation start time.
船が経済的に航行できるか否かは評価関数値Jの大小に
よって数量的に評価できる。即ち、評価関数値Jが小さ
い程、保針時の経隣性が高い3)第2図にパラメータ値
KPとT、を変化させた0、1の評価関数値を等高純で
示す0
第2図の場合には、最適なパラメータ値は、(KP 、
T+1 ) =(KPI + Ta1l)である0従っ
て、(KP+ Td )の組合わせを無作意に複数個選
び、それぞれの条件で評価関数値を演算すれば、試行錯
誤的に最適点を求めることができる。。Whether a ship can navigate economically or not can be quantitatively evaluated based on the magnitude of the evaluation function value J. In other words, the smaller the evaluation function value J, the higher the longitudinal contiguity during course keeping. In the case of Figure 2, the optimal parameter values are (KP,
T+1) = (KPI + Ta1l) 0 Therefore, if you randomly select multiple combinations of (KP+Td) and calculate the evaluation function value under each condition, you can find the optimal point by trial and error. I can do it. .
次に、この発明の要旨である上記最適点の求め方につい
て説明する。なお、説明を簡略化するために(1)弐捷
たけ(2)式におけるパラメータに、についてのみの最
適化の一例について説明する。Next, a method of finding the above-mentioned optimal point, which is the gist of the present invention, will be explained. In order to simplify the explanation, an example of optimization only for the parameters in equation (1) and equation (2) will be described.
第3図に示されるように、パラメータKPを次式で示す
ように矩形波の周期関数に変化させる0、但し、2N°
周期、
B バイアス(B>O)、
A 振 目コ (B>A>O) 。As shown in Figure 3, the parameter KP is changed to a periodic function of a rectangular wave as shown in the following equation.
Period, B bias (B>O), A swing (B>A>O).
そして、パラメータkpの変化の前半と後半における評
価関数値J+とJ−とを演算する。Then, the evaluation function values J+ and J- in the first half and the second half of the change in the parameter kp are calculated.
ここで、評価関数値J+とJ−は、それぞれパラメータ
KPをバイアス値Bのレベルに対して増加、件たけ減少
させたときの評価を表わずことからずれば、時刻に=k
o+2NにおいてJ+とJ−の大きさを比較すれば、バ
イアス値Bを増加さぜた方か良いか、捷たは減少させた
方が良いかがわかる。。Here, the evaluation function values J+ and J- do not represent the evaluation when the parameter KP is increased or decreased by the number of times relative to the level of the bias value B, respectively.
By comparing the magnitudes of J+ and J- at o+2N, it can be determined whether it is better to increase the bias value B, or to change it or decrease it. .
バイアス値Bの修正量ΔBは次式で定義できる、。The correction amount ΔB of the bias value B can be defined by the following equation.
ΔB= C(J−−J+) /yルσ、:t(J+ 、
J’−) −(5)但し、C定数(C>O)、
max (J+ 、 J−) ’耳とJ−のうちの大き
な方の評価関数値。ΔB=C(J--J+)/yrσ, :t(J+,
J'-) - (5) However, C constant (C>O), max (J+, J-) 'Evaluation function value of the larger of ear and J-.
このようにし・て1周期毎にノ・イアス佃■3をΔBに
よって修正していけば、評価関数値Jを最小値とするパ
ラメータ値KPを自動的に求めることができる。In this way, by correcting No Iasu Tsukuda ■3 by ΔB every cycle, it is possible to automatically obtain the parameter value KP that makes the evaluation function value J the minimum value.
第4図に、上述したこの発明の方法に従って船を航行さ
せ、このときの時刻kK対するパラメータ値に2のバイ
アス値Bおよび評価関数値Jの変化の結果を示す。FIG. 4 shows the results of changes in the bias value B of 2 and the evaluation function value J in the parameter values with respect to time kK when the ship is sailed according to the method of the present invention described above.
第4図から明らかなように、パラメータ値KPのバイア
ス値Bはほぼ一定値に収束し、それに伴なって評価関数
値Jも減少している。従って、経済的に航行するように
操舵が行なわれていることかわかる。As is clear from FIG. 4, the bias value B of the parameter value KP converges to a substantially constant value, and the evaluation function value J also decreases accordingly. Therefore, it can be seen that the ship is being steered to navigate economically.
以上は1つのパラメータ値を自動的にルら1整する場合
であるが、2個以上であっても同様に調整することがで
きる。The above is a case in which one parameter value is automatically adjusted, but two or more parameters can be adjusted in the same way.
この発明によれば、自動操舵装置における制御系のパラ
メータを、船の受ける抵抗が最も小さくなるように自動
的に調整することができるので、燃本1の使用@を最小
限に押えることができるといったきわめて有用な効果が
もたらされる3゜According to this invention, the parameters of the control system in the automatic steering system can be automatically adjusted so that the resistance to which the ship is subjected is minimized, so the use of fuel 1 can be kept to a minimum. 3゜ which brings extremely useful effects such as
第1図は、この発明の方法のブロック図、第2図(d、
パラメータKPとTd を変化さぜた場合の評価関数値
の等高純を示す図、第3図は、パラ−メータKPを矩形
波の周期関数に変化させた場合のKpの変化を示す図、
第4図は、時刻kに対する)くイアス値Bと評価関数値
Jとの関係をiPすtlglである。。
図面において、
l・ディジタル演算機 2 操舵機。
3・船 4・ ジャイロコンノくス出願人
日本鋼管株式会社
代理人 潮 谷 奈津夫(他2名)FIG. 1 is a block diagram of the method of the invention; FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the contour value of the evaluation function value when the parameters KP and Td are changed; FIG. 3 is a diagram showing the change in Kp when the parameter KP is changed to a periodic function of a rectangular wave;
FIG. 4 shows the relationship between the bias value B (with respect to time k) and the evaluation function value J. . In the drawings: 1. Digital computing machine 2. Steering machine. 3. Ships 4. Gyroconnox applicant Natsuo Shioya, agent of Nippon Kokan Co., Ltd. (and 2 others)
Claims (1)
P。と異なるパラメータ値P、に基づいて前記評価関数
によシパラメータ値Bに対応する評価関数J、を演算し
、この後、前記2個の評価関数値J。とJlとを比較し
、JoまたはJ、のうち最小の評価関数値を与えるパラ
メータ値P。またはp、の大きさを変化させて、新たな
パラメータ値P2を決定し、次に、パラメータ値P2を
制御系に与え、パラメータ値P2に基づいて前記評価関
数にょシパラメータ値P2に対応する評価関数値J2を
演算し、この後、評価関数値J2と、JoまたはJlの
うち最小の評価関数値を与える更に新たなパラメータ値
P3を決定し、次に、パラメータ値P3に対応する評価
関数値J、を前述の場合と同様にして演算し、以下、同
様にして前記制御系のパラメータ値を自動的に修正し、
かくして、保釧時に船が受ける抵抗を最少函に押えたこ
とを特徴とする船舶の操舵方法。[Claims] Parameter value P arbitrarily given to the control system of the automatic steering device. The evaluation function is based on the parameter value P. Evaluation function value J for. is calculated, and then the parameter value P. The evaluation function J corresponding to the parameter value B is calculated based on the parameter value P, which is different from the evaluation function, and then the two evaluation function values J are calculated. and Jl, and a parameter value P that gives the smallest evaluation function value among Jo or J. Or, change the magnitude of p, determine a new parameter value P2, then give the parameter value P2 to the control system, and evaluate the evaluation function corresponding to the parameter value P2 based on the parameter value P2. The function value J2 is calculated, and then a new parameter value P3 that gives the smallest evaluation function value among the evaluation function value J2 and Jo or Jl is determined, and then the evaluation function value corresponding to the parameter value P3 is determined. J, is calculated in the same manner as in the above case, and thereafter the parameter values of the control system are automatically corrected in the same manner,
In this way, the method for steering a ship is characterized by minimizing the resistance that the ship receives when the ship is anchored.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58069126A JPH0818595B2 (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | How to steer a ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP58069126A JPH0818595B2 (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | How to steer a ship |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59195491A true JPS59195491A (en) | 1984-11-06 |
JPH0818595B2 JPH0818595B2 (en) | 1996-02-28 |
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ID=13393631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP58069126A Expired - Lifetime JPH0818595B2 (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | How to steer a ship |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0818595B2 (en) |
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1983
- 1983-04-21 JP JP58069126A patent/JPH0818595B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0818595B2 (en) | 1996-02-28 |
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