JPS61169392A - 適合自動操舵方法および装置 - Google Patents

適合自動操舵方法および装置

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JPS61169392A
JPS61169392A JP60284188A JP28418885A JPS61169392A JP S61169392 A JPS61169392 A JP S61169392A JP 60284188 A JP60284188 A JP 60284188A JP 28418885 A JP28418885 A JP 28418885A JP S61169392 A JPS61169392 A JP S61169392A
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JP
Japan
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signal
heading error
automatic steering
command signal
rudder command
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JP60284188A
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English (en)
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チヤールズ ルーフアス ウエスナー
ジヨン フアラー ヤンシイ
アルバート ルーイン コールマン
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Sperry Corp
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Sperry Corp
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0005Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots with arrangements to save energy
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)  発明の分野 本発明は船舶用臼j#?j!舵方法および装置に関する
ものであり、更に詳細に述べnは最適な舵作動位置を選
択して船体および方向舵の抗力による推進力損失を最小
化する自動操舵方法および装置に関するものである。
(2)  先行技術についての説明 船舶の動作効率は、大部分、船舶の前方向運動に対する
抵抗によシもたらされる推進力の損失をいかに最小化す
ることができるがどうかによって左右される。前方向運
動に対する総船舶抵抗は、船体および方向舵の線抵抗と
考えることができる。船体の抵抗は、実質的には船体の
設計と積載との関数の定数となる。よって、動作に際し
ては、舵の動作のみを制御することによって前方向運動
に対する線抵抗を最小化することができる。
所与の動作状態に対して、前方向運動に対する船舶の抵
抗は横揺れが増大するにつれ増大する。横揺れを低減す
るように舵の動作を増大することによってもま、丸前方
向動作に対する抵抗が増大される。よって、最適な動作
効率を得るためには、舵の動作と許容横揺れとの均衡を
とる必要がある。
許容横揺れと舵動作との均衡をとり、前記運動に対する
最小の抵抗を生ずることを目的とした先行技術による自
動操舵装置が1978年2月21日発行の米国特許第4
,074,648号に具体化されているが、該自動操舵
装置は、船舶の操舵装置の感度をル4節して、嘴揺れ運
動と舵動作との均衡が得られるように、速度、海および
風の状態の変化に適応させる。しかしながら、前記米国
4?[では、いずれの所与の船舶の動作効率も最適化す
べく利用される該特許に記載された式を公式化するのに
、船舶の動的性能特性ならヒニ広I妃囲のコンピュータ
シミュレーションに関する詳細な知識が必要とされる。
更に、シミュレーションが船舶の実際の性能と適合して
いない場合、予測された性能を実際の性能に適合させ、
船舶の動作効率を最大化することのできる補正、すなわ
ち較正は全くない。
本発明においては、デジタル計舅機およびその関連する
アルゴリズムを多くの型式の船舶に適用することができ
る。本発明を実行するのに、所与の船舶の特性に関する
事前の知識が一切不要であると共に、船舶の動作性能に
関するコンピュータシミュレーションも何ら必要とされ
ない。
(3)発明の目的 本発明は上記の問題を解決することを目的とし、最小の
船体および舵合成抗力を得る最適舵動作が一連の反復ス
テップによって決定される船舶用自動操舵方法および装
置であって、前記一連の反復ステップは、最小の横揺れ
運動を生ずる舵位置で開始され、船舶の前方向運動に対
して最小の抵抗を生ずると共に船首方位を制御し続ける
舵動作が得られるまで上記ステップで続けられることを
特徴とする上記自動操舵方法および装置を提供するもの
である。
(4)実施例 本発明を判り易くするため、第1図および第2図に図示
の如く一般的なアナログ形式を用いて説明する。本発明
は、プログラム可能なデジタルコンピュータを利用して
実現することができるが、該デジタルコンピュータによ
っテ、種々のアナログ入力は処理用のデジタル形式に変
換され、デジタル出力はアナログ信号に変換されて、舵
命令装置を、駆動する。
第1図に図示の適合自動操舵装置10において、船首方
位選択器15は加算装置14に対して船首方位選択信号
21を発生する。船舶用ジャイロコンパス11および船
首方位基準回路12から発生される船首方位基準信号2
2も加算装置14に入力される。入力信号21および2
2間の差を表わす船首方位エラー信号23は、舵命令コ
ンピュータ20および利得調節モジュール40に印加さ
れる。モード制御信号25がオペレータ制御回路15に
より発生され、舵命令コンピュータ20s ”tJ’4
モジュール16および利得調節モジュール40とに対し
て同時に印加される。船舶速度ロガー17は、船舶速度
基準回路18に対してパルスデータ17aを発生し、次
いで該速度基準回路18が、警報モジュール16および
速度選択回路19に対して船舶速度信号30を同時に印
加する。前記警報モジュール16は、エラー速度信号2
6と速度ロガー警報信号27とを速度選択回路19に対
して発生する。該速度選択回路19は、舵命令コンピュ
ータ20および利得幽節モジュール40に対して選択さ
れた速度信号35を発生する。利得調節モジュール40
は、船首方位変更(HC)および航首方位保持(HK 
)用モード制御信号58と、船首方位変更利得信号59
と、および船首方位保持利得信号60とを方向舵命令コ
ンビエ    ゛−タ20に対して発生し、該方向舵命
令コンピュータ2Gの出力は、方向舵命令信号34とな
る。
第2図では、利得調節モジュール40によって、オペレ
ータモード/リセット制御信号25、船首方向エラー信
号23および船舶速度信号35の入力が受信されている
。前記利得調節モジュール40は、船首方位保持利得信
号60、船首方位変更利得信号59、および船首方位保
持ならびに船首方位変更モード制御信号58とを下記の
如く計算する。
動作に際し、本発明は、三段階、すなわち5つのモード
で最適な舵を設定しようとするものである。モード1に
おいて、船首方位エラー信号23の二乗平均(RMS)
値がブロック42で計算され、線51を介し記憶モジュ
ール45に対して出力される。タイミングモジュール4
1は、モード1に対する予選択された時間幅を決定し、
巌30および55上にタイミング信号を出力する。モー
ド1中に記憶モジュール45に記憶されるR M 8船
首方位エラー信号51は、基準几MS船首方位エラー信
号である。初期測定期間であるモード1が終りで、タイ
ミングモジュール41によりモード2が開始される。モ
ード2では、現RMS船首方位エラー信号51が、タイ
ミングモジュール41によって決駕された予選択時間に
わたって船首方位エラー信号23から#t′算され、記
憶モジュール45に記憶される。該記憶モジュール45
は、基準几MS船首方位エラー信号および現ELrVi
 S船首方位エラー信号の双方を線56を介し比較モジ
ュール46に対して出力する。現RMS船首方位エラー
信号が基準RM8船首方位エラー信号を所定の率、例え
ば130%超えた場合、前記比較モジュール46は、一
段階だけ利得を増分させる信号を利得ステップ計算モジ
ュール47に対して出力し、該利得ステップ計算モジュ
ールによって新規の船首方位保持利得60が出力され、
以下述べるモード3が開始される。現RM8船首方位エ
ラー信号が基準船首方位エラーRMS信号を所定量だけ
超えなかった場合、船首方位保持利得60は1ステツプ
低減され、タイミングモジュール41の決定した時間幅
にわたって比較モジュール46によシ新規の比較が行な
われる。最小の船首方位保持利得60が一連のステップ
低減後に達成されると、モード5への切換えが行なわれ
る。
現ピーク船首方位エラー信号値がCL7度以下の場合、
船首方位保持利得60は、利得ステップ計算モジュール
47によって1ステツプだけ低減される。現几MS船首
方位エラー信号値がα7度を超えると共に、利得ステッ
プが前の時間ステップでこの[1,7度の規準だけ低減
されたとすると、船首方位保持利得60は1ステツプだ
け増分される。
現ピーク船首方位エラー信号が所定の値、例えば前のR
M8船首方位エラー信号の3倍を超えた場合、または現
船首方位変化率が所定の値、例えば前の几MS船首方位
レート信号の3倍を超えた場合で、しかも前のRMS船
首方位エラー信号が所定量、例えば1.0度以上となっ
た場合、本発明による・装置はモード1にリセットされ
、新規の基準船首方位エラー信号が形成される。
リセット論理回路43は、船舶速度信号35、オペレー
タモード制御信号25、ならびに船首方位エラー信号2
3の入力と、および6ssを介し記憶モジュール45か
らの入力とを受信する。前記リセット論理回路45は、
線52による記憶モジュール45への出力、巌54VC
よる利得ステップ計算モジュール47への出力、お・ 
よび方向札命令コンピュータ20へのモード制御出力5
8とによってモード1,2および5間の切シ換えを行な
う。船首方位変更計算モジュール44は、船の速度信号
35とオペレータモード制御信号25とを受け、船首方
位変更利得信号59を発生する。
次に定常状態、すなわちモード5について説明する。現
几MS船首方位エラー信号値と、および船首方位エラー
変化率信号値とは利得調節モジュール40によって監視
される。船首方位保持利得60が最小ではなく、現ピー
ク船首方位エラー信号が例えば基準几MS船首方位エラ
ー信号の%以下となっている場合、モード1が開始され
る。現ピーク船首方位エラー信号が、例えば1度以上と
なっており、しかも前記現RM8船首方位エラー信号が
、例えば基準几At S船首方位エラー信号の1.5倍
以上となっている場合、モード1が開始される。
第1図および第2図に図示の全機能はデジタル計算プロ
グラムによって実現されうろことが判る。該デジタル計
算プログラムはアセンブリ語で一3込まれており、多く
の適当なデジタル処理1置、例えばInte1社の80
85型マイクロプロセツサによって実行することができ
る。
本発明はその好適な英、iq例で説明されてきたが、使
用された用語は説明のだめの用語であって制限するもの
でt;[fx (、その広い観点において本6明の兵の
元囲および精神から逸脱せずに添付の特許請求の範囲で
変更がなされうることと埋りイされたい。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による適合自動操舵装置のブロック図を
示し、かつ第21Aは前記自動操舵装置の利得調節モジ
ュールのブロック図を示す。 14中、10は本発明による自動操舵装置、11はジャ
イロコンパス、12は船首方位基準回路、13は船首方
位選択器、14は710 K m置、15はオペレータ
制御回路、16は擾報モジュール、17は船舶速度ロガ
ー、18は船舶速度基準回路、19は速度選択同格、2
0は舵命令コンピュータ、40は利得調節モジュール、
41はタイミングモジュール、42はR,MS計算部、
43はリセット論理回路、44は船首方位変更(HC)
利得計算モジュール、45は記憶モジュール、46は比
較モジュール、47は利得ステップ計算モジュール、全
夫々示す。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)許容最小および最大方向舵命令信号利得を形成す
    るよう較正された適合自動操舵装置を利用して船舶の推
    進力損失を最小化する船首方位を保持する自動操舵方法
    において、前記方法は前記最小および最大方向舵命令信
    号利得間にある所定の複数の離散的な中間舵命令信号利
    得ステップを形成する段階と、選択された時間幅にわた
    つて基準船首方位エラー信号を測定する段階と、前記基
    準船首方位エラー信号を現船首方位エラー信号と比較す
    る段階と、前記基準および現船首方位エラー信号の前記
    比較に応答して前記所定の離散的中間舵命令信号利得ス
    テップのうちの一つに対して前記方向舵命令信号利得を
    増分または減分し、それによつて最適舵命令信号を発生
    する段階と、および変更状態によつて基準および現船首
    方位エラーRMS(二乗平均)信号の前記比較が所定の
    限度を超えるまで前記最適舵命令信号利得を保持する段
    階とによつて構成されており、よつて前記一連のステッ
    プが開始され、新規の最適舵命令信号利得が得られるこ
    とを特徴とする上記自動操舵方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の方法において、前記
    基準船首方位エラー信号は前記最大舵命令信号利得で測
    定されることを特徴とする上記自動操舵方法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載の方法において、前記
    適合自動操舵装置の較正には実質的に穏やかな海での船
    舶の設計速度における複数の船舶負荷条件に基づいた較
    正が含まれることを特徴とする上記自動操舵方法。
  4. (4)特許請求の範囲第1項記載の方法において、予め
    選択された中間舵命令信号利得ステップは、前記現船首
    方位エラー信号が前記基準船首方位エラー信号をほぼ3
    0パーセント超過した場合次の上位ステップに増分され
    ることを特徴とする上記自動操舵方法。
  5. (5)特許請求の範囲第1項記載の方法において、新規
    の基準船首方位エラー信号は現船首方位エラーピーク信
    号が現船首方位エラーRMS信号をファクタ3だけ超過
    し、かつ現船首方位エラーRMS信号がほぼ1度以上と
    なると測定されることを特徴とする上記自動操舵方法。
  6. (6)特許請求の範囲第5項記載の方法において、新規
    の基準船首方位エラー信号は現船首方位レートピーク信
    号が現船首方位レートRMS信号をファクタ3だけ超過
    し、かつ現船首方位エラーRMS信号がほぼ1度以上と
    なると測定されることを特徴とする上記自動操舵方法。
  7. (7)許容最小および最大舵命令信号利得を形成するよ
    う較正された適合自動操舵装置であつて、前記装置は前
    記最小および最大舵命令信号利得間にある複数の中間舵
    命令信号利得ステップを形成する手段と、選択された時
    間幅に渡つて基準船首方位エラー信号を測定する手段と
    、前記基準船首方位エラー信号を現船首方位エラー信号
    と比較する手段と、前記基準船首方位エラーRMS信号
    および前記現船首方位エラーRMS信号の前記比較に応
    答して前記中間ステップで前記舵命令信号利得の大きさ
    を増分または減分し、推進力の損失を最小化する最適舵
    命令信号利得を与える手段と、および変更状態によつて
    ピーク、すなわちRMS船首方位エラー信号が所定の限
    度を超えるまで前記最適舵命令信号利得を保持する手段
    とによつて構成されており、よつて新規の最適舵命令信
    号の選択が開始されることを特徴とする上記自動操舵装
    置。
  8. (8)特許請求の範囲第7項記載の装置において、前記
    適合自動操舵装置の較正には船舶の設計速度における複
    数の船舶積載条件に基づいた較正が含まれることを特徴
    とする上記自動操舵装置。
  9. (9)特許請求の範囲第7項記載の装置において、前記
    基準船首方位エラー信号は前記舵命令信号利得を最大に
    して測定されることを特徴とする上記自動操舵装置。
  10. (10)特許請求の範囲第7項記載の装置において、現
    中間利得ステップは前記現船首方位エラー信号がほぼ3
    0パーセント前記基準船首方位エラー信号を超えると1
    だけ増分されることを特徴とする上記自動操舵装置。
  11. (11)特許請求の範囲第7項記載の装置において、新
    規の基準船首方位エラー信号は現船首方位エラーピーク
    信号がファクタ3だけ現船首方位エラーRMS信号を超
    過し、かつ現船首方位エラーRMS信号がほぼ1度以上
    となると測定されることを特徴とする上記自動操舵装置
  12. (12)特許請求の範囲第11項記載の装置において、
    新規の基準船首方位エラー信号は現船首方位レートピー
    ク信号がファクタ3だけ現船首方位レートRMS信号を
    超過し、かつ現船首方位エラーRMS信号がほぼ1度以
    上となると測定されることを特徴とする上記自動操舵装
    置。
JP60284188A 1985-01-18 1985-12-17 適合自動操舵方法および装置 Pending JPS61169392A (ja)

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US06/692,465 US4692868A (en) 1985-01-18 1985-01-18 Adaptive autopilot
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JPS61169392A true JPS61169392A (ja) 1986-07-31

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ID=24780704

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JP60284188A Pending JPS61169392A (ja) 1985-01-18 1985-12-17 適合自動操舵方法および装置

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JP (1) JPS61169392A (ja)
DE (1) DE3675953D1 (ja)
DK (1) DK20186A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013140449A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 制御装置及び水中航走体

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799163A (en) * 1987-02-02 1989-01-17 Sperry Marine Inc. Autopilot with adaptive weather adjustment for marine vessels
US5034895A (en) * 1990-01-03 1991-07-23 Sperry Marine Inc. Enhanced performance bias integrator for marine automatic pilot system
GB9002949D0 (en) * 1990-02-09 1990-04-04 Nautech Ltd Autopilot system
US5107424A (en) * 1990-03-05 1992-04-21 Sperry Marine Inc. Configurable marine steering system
US5202835A (en) * 1990-06-14 1993-04-13 Johnson Fishing Inc. Trolling motor with heading lock
US5172324A (en) * 1990-06-14 1992-12-15 Johnson Fishing Inc. Electronic steering system
US5331558A (en) * 1991-11-19 1994-07-19 Raytheon Company Autopilot having an adaptive deadband feature
US7302316B2 (en) * 2004-09-14 2007-11-27 Brigham Young University Programmable autopilot system for autonomous flight of unmanned aerial vehicles
ITTO20040914A1 (it) * 2004-12-28 2005-03-28 Bridgestone Technical Ct Europ Macchina e metodo per l'applicazione di un battistrada ad una carcassa di un pneumatico
EP1889132A2 (en) 2005-05-24 2008-02-20 Nxp B.V. System comprising a generating device and a comparing device
US8543268B2 (en) 2010-09-02 2013-09-24 Gregory D. Dunkle Cumulative lateral slide indication
US8265812B2 (en) 2010-11-24 2012-09-11 William M Pease System and method for a marine vessel autopilot
US9377780B1 (en) * 2013-03-14 2016-06-28 Brunswick Corporation Systems and methods for determining a heading value of a marine vessel
CN103885451B (zh) * 2014-03-29 2017-01-25 北京航空航天大学 一种新型抗干扰姿态控制电路解算系统
JP2023135995A (ja) * 2022-03-16 2023-09-29 古野電気株式会社 自動操舵装置、自動操舵システム、自動操舵方法、および自動操舵プログラム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3517285A (en) * 1968-09-04 1970-06-23 Anschuetz & Co Gmbh Electrical automatic pilot for rudder-controlled vehicles,particularly for ships
US4055135A (en) * 1976-06-04 1977-10-25 Sperry Rand Corporation Rudder error detector
US4074648A (en) * 1976-10-18 1978-02-21 Sperry Rand Corporation Adaptive autopilot for marine vessels
US4223624A (en) * 1977-03-02 1980-09-23 Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Auto-steering system
US4342274A (en) * 1980-08-11 1982-08-03 Sperry Corporation Steering failure alarm
US4542464A (en) * 1982-08-06 1985-09-17 The Brunton Company Autopilot system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013140449A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 制御装置及び水中航走体

Also Published As

Publication number Publication date
EP0189248A2 (en) 1986-07-30
US4692868A (en) 1987-09-08
EP0189248A3 (en) 1987-05-20
DE3675953D1 (de) 1991-01-17
DK20186D0 (da) 1986-01-16
EP0189248B1 (en) 1990-12-05
DK20186A (da) 1986-07-19

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