JPS5940677B2 - オ−トバイロツトの評価関数表示器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は船舶等の航行体の自動操舵に必要な例えば天候
調整および当て舵調整の調整値等が最適かどうかを判断
する際に利用される評価関数表示器に関する。

一般に船舶等の航行体において自動操舵すなわちオート
パイロットの良否は長い距離に亘つて航行する際に、計
画された設定針路上をこれからはずれることなく、真直
ぐに航行することによつて如何に航行体の速度が適切に
保持され航行時間の節減および燃料の節減等が果される
かというそのときの航行体の経済性によつて判断されて
いる。

従つて船舶等の航行体には積荷の多寡とか、悪天候に遭
遇したときの風・波浪による航行体のヨーイング等の外
乱に対処して保針を計るために、自動操舵機には艙解方
位と舵角を常時記録訂に記録し、これ等の記録によつて
調整すべき個所として天候調整機構とか、当て舵調整機
構等が準備されている。すなわちオートパイロットにと
つては例えば自動操舵機からの複数個の入力信号として
航行体のｆｌ８梶方位と舵角等はその成果に最も関係の
深い複数個の変数であつて、これらを変数とする関数Ｊ
を評価関数と呼びオートパイロットの評価基準としてい
る。今ψｅは航行体の舶解方位と設定針路方位との偏角
値、δは航行体の舵角、λは航行体に特有の常数とする
と評価関数Ｊは次のようになる。Ｊ■φ２ｅ＋λＰ 評価関数Ｊが小さくなればなる程良好な調整であるとい
えるが評価関係Ｊによる評価は一応の目安で、評価関数
を構成する複数の変数の種類および各変数の重みづけを
多面的な諸条件を考慮に入れて、その船に応じた最適な
値が決められねばならぬので今日まだ完壁な評価基準に
よる評価とは言えない不安がある。

さて、積荷やいろいろの外乱等に対応して自動操舵機の
調整部所を再調整する際に、従来は記録計に表示された
記録から目視または舶梶方位と設定針路方位との偏角値
ψＥ，舵角δを読みとり机上で評価関数Ｊの値を計算し
て調整の良否を判断していた。

しかしこの方法は目視では判断がしにくく、計算もまた
不便で航海機器の自動化に起因する省力化は緊急の場合
等に未熟練者による操舵を余儀なくしているので、目視
の判断によらず評価関数Ｊそのもので簡単に判断できる
ものが要望されていた。また操船者にとつては操船の良
し悪しは常に心に掛る問題であつた。航行体は慣性が大
きく、操船結果を知るにはかなりの時間を要するのはや
むを得ないとしても、過去の操船結果が表示され、随時
監視できれば操船者にとつては計り知れない安心感を与
えるもので、このようなモニターが期待されていた。本
発明は上記の事情に鑑み刻々変化する評価関数Ｊを自動
操舵機からの複数個の信号である例えば偏角値ψｅと舵
角δ等の複数個の変数で構成し、これらに関して繰返え
される所定の積分期間を設けて、乗算、積分、加算等の
計算を行ない、その結果求められた評価関数の計算値を
記憶し、これを上記積分期間毎に表示器に示すとともに
、上記積分期間の計算値とこれに続く次の上記積分期間
の計算値とを比較し、それら２つの計算値の差値を求め
ることによつて、評価関数Ｊが現在は以前より増加した
か減少したかを例えばランプ表示等によつて明示するこ
とが可能で、従来のような記録を目視で読みとり、更に
机上で計算するわづられしさから解放され、操舵調整の
結果を簡単にまた迅速に監視できて、操船者に大きな安
心感を与え得るオートパイロツトの評価関数表示器を提
供することを目的とする。

以下に本発明を図面にもとづき詳細に説明する。

第１図に本発明の一例をプロツク図で示し第２図にその
タイミングチヤートを示す。第１図において自動操舵機
から航行体の舶梶方位と設定針路方位との偏角値ψｅを
乗算器１にて２乗し、その出力信号を積分器４にて積分
期間Ｔの時間間隔にて積分を繰返しつつその第１周期の
平均値を？１で示すと、ψ瞳−＋Ｆｙ（１）ｅ″Ｄｔで
今φ？１−ａで示す。一方同じように自動操舵機から航
行体の舵角δを乗算器２にて２乗し、その出力信号を増
巾器３にて増巾作用によつて常数λ倍し、その出力信号
λ・δ２を積分器６にて積分器４と同期して積分期間Ｔ
の時間間隔にて積分を繰返しつつ、その第１周期の平均
値を求めこれをλ・１￥とすれば、λ・ＦＹ＝４ｆ０Ｔ
δ２ｄｔで示され、今λ・７ｆ：ｂとする。積分期間Ｔ
はタイミングコントロール部２０からの積分りセツト信
号１１によつて制御され第２周期のψＥ２，δ２はそれ
ぞれψ。２２＝Ｅ，λ・ｊ？＝Ｆｌ第３周期のψＥ３，
δ３はそれぞれＶｅ３＝Ｉ，λ・ｆく二ｋと変化するも
のとする。

積分器４と６よりの積分出力信号Ｖ１とＶ３とはそれぞ
れ積分期間Ｔの時間間隔で積分りセツト信号１１よりは
少し進んだスイツチ信号Ｓ１によつて開閉されるように
タイミングコントロール部によつて制御されるスイツチ
８と１０とをそれぞれ通過して加算器１２にて加算され
る。加算値ＪはＪ＝″７Ｐ？＋λ・７）２で示される評
価関数Ｊである。加算器１２の出力信号は積分期間Ｔ毎
に、スイツチ信号Ｓ，に同期して記憶できるようにタイ
ミングコントロール部よりの記憶制御信号Ｍ１によつて
記憶器１３に記憶される。記憶器１３の記憶出力信号５
は３分岐され、第１の分岐出力信号は表示器１９に例え
ば指針表示される。記憶出力信号Ｖ５は電圧信号で分岐
によつて大きさは変らない。第２の分岐出力信号は記憶
器１３から出力されて、かなり遅れて記憶するようにタ
イミングコントロール部２０よりの記憶制御信号Ｍ２？
はつて記憶器１４に入力され記憶される。記憶器１４の
記憶出力信号６と記憶器１３の第３の分岐出力信号とは
比較器１５にて記憶出力信号Ｖ６を基準として比較され
、その結果は正または負の差出力信号Ｖ７を得る。差出
力信号Ｖ７はタイミングコントロール部２０よりの記憶
制御信号Ｍ２より少し進んだラツチクロツク信号Ｒによ
つてラツチ部１６に入り記憶される。ラツチ部１６はそ
の記憶内容により表示灯１７または１８を点灯させる出
力信号を出す。すなわち例えば差出力信号７が正の場合
はａ＋ｂ＞ｅ＋ｆとなることから評価関数Ｊが減少した
時を示し、この正の差出力信号Ｖ７がラツチ部１６に記
憶された積分期間Ｔの間は表示灯１７または１８の一方
が点灯して、評価関数Ｊが減少したことを示す。第２図
にタイミングコントロール部２０よりの制御信号ならび
に第１図に示す要所の出力信号等の波形をタイミングチ
ヤートとして示す。第１図の記憶器１３の記憶出力信号
５は一次遅れ要素を入れて第２図に示すように出力信号
５′とするのが効果的である。更に評価関数Ｊのより細
かい時々刻々の表示を要求される場合には積分器の数を
２倍、３倍・・・ｎ倍に増加し、すなわち乗算器１と２
増巾器３、積分器４と６、スイツチ８と１０および加算
器１２よりなる１組の計算手段をｎ組として積分期間Ｔ
の１／ｎづつ遅れて積分を行なうようにすればよい。

一例として積分器の数を２倍にした実例のプロツク図を
第３図に示す。第４図は第３図のタイミングチヤートで
ある。第３図において第１図と同一符号は、第１図に示
す要素と同一要素を示し、これ等の構成および動作は同
一なものとする。第３図において積分器４への入力端を
分岐して積分器５へ導き、積分器５の出力端をスイツチ
９へ導き、その出力端をスイツチ８と共に加算器１２へ
接続する。また積分器６への入力端を分岐して積分器７
へ導き、積分器７の出力端をスイツチ１１へ導き、その
出力端をスイツチ１０の出力端と共に加算器１２へ接続
する。また記憶制御信号Ｍ１およびＭ２ならびにラツチ
クロツク信号Ｒの繰返えされる周期は積分期間Ｔの１／
２とする。今積分出力信号，が所定の積分期間Ｔにおい
てａ、これに続く積分期間Ｔにおいてｅ１次にｉと変化
し、積分器６の積分出力信号Ｖ３が同様にＢ，ｆ，ｋ・
・・と変化し、積分器５の積分出力信号２が同様にＣ，
ｇ，ｌ・・・と変化し、積分器７の積分出力信号４が同
様にＤ，ｈ，ｍ・・・と変化する場合に各部の動作は第
１図で説明したと全く同様であるので省略するが、その
タイミングチヤートは第４図のようになる。第４図にお
いては記憶出力信号Ｖ，の大きさをｉ＋ｋ＝ｌ＋Ｍ，ｉ
＋ｋ＞ｇ＋Ｈａ＋ｂ＞ｃ＋ｄ＞ｅ＋ｆなる関係があるも
のとする。第３図は積分器の数が２倍の場合であるが積
分器の数がｎ倍になつたときも全く同様な様態を示すこ
とはいうまでもない。なお、本発明に従えば評価関数Ｊ
に止まらず刻々変化する測定値を所定の積分期間Ｔづつ
繰返し積分して平均値を求め、これを記録し表示すると
ともにその増減の様子を表示することも可能である。以
上説明したように本発明は船舶等の航行体に関するオー
トパイロツトの良否を判断する基準となる評価関数を表
示できるとともにその変化の状況を例えばランプの表示
によつて刻々に表示でき操舵調整の結果を簡単にかつ迅
速に監視できて、操船者に大きな安心感を与え得るオー
トパイロツトの評価関数表示器を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる装置の一例のフロツク図、第２図
は第１図に示す例のタイミングチヤート、第２図は本発
明になる装置の他の実施例のプロツク図、第４図は第２
図に示す例のタイミングチヤートである。 １ないし２・・・・・・乗算器、３・・・・・・増巾器
、４ないし７・・・・・・積分器、８ないし１１・・・
・・・スイツチ、１２・・・・・・加算器、１３ないし
１４・・・・・・記憶器、１５・・・・・・比較器、１
６・・・・・・ラツチ部、１７ないし１８・・・・・・
表示灯、１９・・・・・・表示器、２０・・・・・・タ
イミングコントロール部、１１と１２・・・・・・積分
リセツト信号、Ｓ１とＳ２・・・・・・スイツチ信号、
Ｒ・・・・・・ラツチクロツク信号、Ｍ１とＭ２・・・
・・・記憶制御信号、Ｖｌ，Ｖ２，３および４・・・・
・・積分出力信号、Ｖ５およびＶ６・・・・・・記憶出
力信号、７・・・・・・差出力信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動操舵装置からの複数個の信号を変数として入力
   され該自動操舵装置の評価関数を一定周期毎に計算する
   乗算器、積分器、スイッチおよび加算器より構成される
   １組の計算手段と、該計算手段より出力された計算値は
   これに続く次の周期の計算値を基準として比較されその
   結果得られる正または負の差出力信号を記憶しその記憶
   内容により表示灯を点灯させるラッチ部と、前記一定周
   期を有する積分リセット信号、該積分リセット信号より
   少し進んだスイッチ信号、該スイッチ信号に同期した第
   １の記憶制御信号、該第１の記憶制御信号より遅れた第
   ２の記憶制御信号および該第２の記憶制御信号より少し
   進んだラッチクロック信号をそれぞれ出力して前記積分
   器とスイッチと前記第１ならびに第２の記憶器と前記ラ
   ッチ部を制御するタイミングコントロール部とを有し、
   前記第１の記憶器より出力される前記周期ごとの計算値
   を評価関数として表示器に示すとともに評価関数の増減
   を前記ラッチ部により表示させることを特徴とするオー
   トパイロットの評価関数表示器。