JPS6233998B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6233998B2 JPS6233998B2 JP54072070A JP7207079A JPS6233998B2 JP S6233998 B2 JPS6233998 B2 JP S6233998B2 JP 54072070 A JP54072070 A JP 54072070A JP 7207079 A JP7207079 A JP 7207079A JP S6233998 B2 JPS6233998 B2 JP S6233998B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- calculating
- ship
- pid
- heading
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は船舶を予定の航路上を逸脱せずに目的
地迄誘導するオートパイロツト装置に関する。
地迄誘導するオートパイロツト装置に関する。
第１図は従来のオートパイロツト装置の構成を
示す。図において、１はジヤイロ信号の入力端
子、２は針路設定器、３は引算器、４はPID
（proportional、integrate、differential）演算制
御器である。次にこの動作を説明する。ジヤイロ
信号入力端子１に伝えられるジヤイロ信号即ち船
首方位信号と針路設定器２に手動で設定された船
が航行しようとする方位は引算器３で差が演算さ
れ演算結果はPID演算制御器４に送給される。
PID演算器４は一般に第１式の演算を行う。
示す。図において、１はジヤイロ信号の入力端
子、２は針路設定器、３は引算器、４はPID
（proportional、integrate、differential）演算制
御器である。次にこの動作を説明する。ジヤイロ
信号入力端子１に伝えられるジヤイロ信号即ち船
首方位信号と針路設定器２に手動で設定された船
が航行しようとする方位は引算器３で差が演算さ
れ演算結果はPID演算制御器４に送給される。
PID演算器４は一般に第１式の演算を行う。
ｙ＝ＶPｘ＋ＶI∫xdt＋ＶDｄｘ／ｄｔ ……(1)
ここでｙはPID演算制御器の出力、
ｘはPID演算制御器の入力、
ｔは時間、
ＶP，ＶI，ＶDはそれぞれ比例（Ｐ）、積
分（Ｉ）、微分（Ｄ）の演算の係数 PID演算制御器４の出力は舵取機５に送給さ
れ、舵取機５により舵６が動かされ船は向きを変
えて船首方位が常に設定方位と等しくなるように
制御される。即ち保針制御が行なわれる。
分（Ｉ）、微分（Ｄ）の演算の係数 PID演算制御器４の出力は舵取機５に送給さ
れ、舵取機５により舵６が動かされ船は向きを変
えて船首方位が常に設定方位と等しくなるように
制御される。即ち保針制御が行なわれる。
第２図は第１図のオートパイロツト装置を使用
して船が現在位置P1から目的地P2に向つて航行す
る場合の説明図である。
して船が現在位置P1から目的地P2に向つて航行す
る場合の説明図である。
現在位置P1から目的地P2を望む方位即ち目的地
方位がθであつたとすると航海士は針路設定器２
にθを設定する。このとき第１図のオートパイロ
ツト装置は船首方位が常にθとなるように舵取機
５に出力を与え舵６を動かすが、潮流、海流、風
浪などの外力Ｆが船に加わると、船は外力Ｆの向
きに流される。従つて船首方位は設定針路θを保
ちながらもP1，P2を結ぶ線上から遠ざかり第２図
P3で示すような地点を航行するようになつてしま
う不都合が有つた。そのため航海士は目的地P2に
首尾良く到達するために外力Ｆを推定して、その
影響を相殺する分だけ補正して設定針路を設定し
ていたが、外力Ｆの大きさは時々刻々変化するも
のでありまた外力Ｆの適当な測定手段が無いので
通常目的地P2に良い精度で到達する事は困難であ
つた。
方位がθであつたとすると航海士は針路設定器２
にθを設定する。このとき第１図のオートパイロ
ツト装置は船首方位が常にθとなるように舵取機
５に出力を与え舵６を動かすが、潮流、海流、風
浪などの外力Ｆが船に加わると、船は外力Ｆの向
きに流される。従つて船首方位は設定針路θを保
ちながらもP1，P2を結ぶ線上から遠ざかり第２図
P3で示すような地点を航行するようになつてしま
う不都合が有つた。そのため航海士は目的地P2に
首尾良く到達するために外力Ｆを推定して、その
影響を相殺する分だけ補正して設定針路を設定し
ていたが、外力Ｆの大きさは時々刻々変化するも
のでありまた外力Ｆの適当な測定手段が無いので
通常目的地P2に良い精度で到達する事は困難であ
つた。
従来装置のこうした欠点は測量船や資源探査船
などのように調差海域を碁盤の目のように規則正
しく分割した予定の航路上を極力精密に船を航行
させる目的には大きな障害となつていた。
などのように調差海域を碁盤の目のように規則正
しく分割した予定の航路上を極力精密に船を航行
させる目的には大きな障害となつていた。
本発明はこれらの欠点を除去するため、オート
パイロツト装置への入力として単にジヤイロコン
パスなどにより測定される船首方位信号ばかりで
なくドツプラーソナーなどにより測定される航行
方位及び航行速度も同時に使用し、船が予定の航
路上を逸脱することなく航行するようにしたもの
で以下図面により詳細に説明する。
パイロツト装置への入力として単にジヤイロコン
パスなどにより測定される船首方位信号ばかりで
なくドツプラーソナーなどにより測定される航行
方位及び航行速度も同時に使用し、船が予定の航
路上を逸脱することなく航行するようにしたもの
で以下図面により詳細に説明する。
第３図は本発明の実施例であり、第４図はその
動作説明図である。図において７はドツプラソナ
ー等により測定した船の真の航行方位の入力端
子、８は目的地方位設定器、９は第１の引算器、
１０は正弦演算器、１１は掛算器、１２はドツプ
ラソナー等により測定した船の航行速度の入力端
子、１３は積分器、１４はPID演算器、１はジヤ
イロコンパスにより測定した船の船首方位の入力
端子、１５は第２の引算器である。
動作説明図である。図において７はドツプラソナ
ー等により測定した船の真の航行方位の入力端
子、８は目的地方位設定器、９は第１の引算器、
１０は正弦演算器、１１は掛算器、１２はドツプ
ラソナー等により測定した船の航行速度の入力端
子、１３は積分器、１４はPID演算器、１はジヤ
イロコンパスにより測定した船の船首方位の入力
端子、１５は第２の引算器である。
次にこの動作を説明する。端子７にはドツプラ
ソナーにより測定された船が大地に対して移動し
た方位、即ち真の航行方位（第４図のθ＋α）が
伝えられ、目的地方位設定器８には第４図に示す
ように船が現在位置P1から目的地を望む方位θが
航海士の手により設定される。第１の引算器９は
端子７に伝えられる航行方位θ＋αと目的地方位
設定器８に設定された目的地方位θとの差即ちα
を求めて正弦演算器１０に送給する。正弦演算器
１０は出力sinαを掛算器１１の一方の入力端子
に送給する。掛算器１１は一方の入力端子１２に
伝えられるドツプラソナーにより測定された船が
大地に対して移動した速度、即ち航行速度と他方
の入力端子に伝えられる正弦演算器１０の出力と
の積を演算する。該航行速度がＶであつたとする
と掛算器１１の出力はVsinαとなる。
ソナーにより測定された船が大地に対して移動し
た方位、即ち真の航行方位（第４図のθ＋α）が
伝えられ、目的地方位設定器８には第４図に示す
ように船が現在位置P1から目的地を望む方位θが
航海士の手により設定される。第１の引算器９は
端子７に伝えられる航行方位θ＋αと目的地方位
設定器８に設定された目的地方位θとの差即ちα
を求めて正弦演算器１０に送給する。正弦演算器
１０は出力sinαを掛算器１１の一方の入力端子
に送給する。掛算器１１は一方の入力端子１２に
伝えられるドツプラソナーにより測定された船が
大地に対して移動した速度、即ち航行速度と他方
の入力端子に伝えられる正弦演算器１０の出力と
の積を演算する。該航行速度がＶであつたとする
と掛算器１１の出力はVsinαとなる。
掛算器１１の出力は積分器１３に送給される。
積分器１３の出力は明らかに∫Vsinαdtとなる。
今仮りに船がP1からP3迄P1，P2を結ぶ予定の航路
から偏位して航行したとすると積分器１３の出力
は点P3からP1，P2を結ぶ予定の航路におろした垂
線の距離即ち点P3の予定の航路からの隔りを示
す。本発明のオートパイロツト装置は、この隔り
を零にするように舵を制御するごとく構成されて
おり、積分器１３の出力を入力とするPID演算器
１４は第１式と同様な演算を行なうが演算結果は
目的地方位設定器８に設定した目的地方位θと船
の航行方位との差αを取除くために修正すべき船
首方位であり、これは第４図に示すβである。１
５は第２の引算器であり目的地方位設定器８に設
定された目的地方位θとPID演算器１４の出力で
ある。修正すべき船首方位βとの差を算出する。
この差は予定の航路に戻るために向けるべき船首
方位を示しているのでこれを第１図の針路設定器
２の出力の代りとして第１図の引算器３に送給
し、第１図のオートパイロツト装置のそれ以外の
部分は従来装置と全く同様に動作させればこの差
即ち予定の航路に戻るために向けるべき船首方位
の方向に実際に船首が向くように舵が切られ、そ
の結果積分器１３の出力である点P3の予定航路か
らの隔りは零となり、船は予定航路上を進むこと
になる。
積分器１３の出力は明らかに∫Vsinαdtとなる。
今仮りに船がP1からP3迄P1，P2を結ぶ予定の航路
から偏位して航行したとすると積分器１３の出力
は点P3からP1，P2を結ぶ予定の航路におろした垂
線の距離即ち点P3の予定の航路からの隔りを示
す。本発明のオートパイロツト装置は、この隔り
を零にするように舵を制御するごとく構成されて
おり、積分器１３の出力を入力とするPID演算器
１４は第１式と同様な演算を行なうが演算結果は
目的地方位設定器８に設定した目的地方位θと船
の航行方位との差αを取除くために修正すべき船
首方位であり、これは第４図に示すβである。１
５は第２の引算器であり目的地方位設定器８に設
定された目的地方位θとPID演算器１４の出力で
ある。修正すべき船首方位βとの差を算出する。
この差は予定の航路に戻るために向けるべき船首
方位を示しているのでこれを第１図の針路設定器
２の出力の代りとして第１図の引算器３に送給
し、第１図のオートパイロツト装置のそれ以外の
部分は従来装置と全く同様に動作させればこの差
即ち予定の航路に戻るために向けるべき船首方位
の方向に実際に船首が向くように舵が切られ、そ
の結果積分器１３の出力である点P3の予定航路か
らの隔りは零となり、船は予定航路上を進むこと
になる。
尚正弦演算器１１を省略し、積分器１３をPID
演算器１４に含ませることや、第２の引算器１５
を第３の引算器３と合せて構成しても、ほぼ等価
な装置が実現出来る。
演算器１４に含ませることや、第２の引算器１５
を第３の引算器３と合せて構成しても、ほぼ等価
な装置が実現出来る。
以上説明したように本発明装置によれば航海士
が設定した針路と船の航行方位が常に一致するよ
うに自動制御されるので、航海士は従来装置と全
く同様の針路設定操作を行うにも拘らず船は外力
に抗して予定の航路上を航行出来る利点があり、
調査船、漁船などの精密自動操船が可能になる。
が設定した針路と船の航行方位が常に一致するよ
うに自動制御されるので、航海士は従来装置と全
く同様の針路設定操作を行うにも拘らず船は外力
に抗して予定の航路上を航行出来る利点があり、
調査船、漁船などの精密自動操船が可能になる。
第１図は従来のオートパイロツトの構成を示す
説明図、第２図は従来のオートパイロツトの動作
を説明する説明図、第３図は本発明装置の構成を
示す説明図、第４図は本発明装置の動作を説明す
る説明図。 １……船首方位信号の入力端子、３，９，１５
……引算器、４，１４……PID演算器、５……舵
取機、７……真の航行方位の入力端子、８……目
的地方位設定器、１０……正弦演算器、１１……
掛算器、１２……航行速度の入力端子、１３……
積分器。
説明図、第２図は従来のオートパイロツトの動作
を説明する説明図、第３図は本発明装置の構成を
示す説明図、第４図は本発明装置の動作を説明す
る説明図。 １……船首方位信号の入力端子、３，９，１５
……引算器、４，１４……PID演算器、５……舵
取機、７……真の航行方位の入力端子、８……目
的地方位設定器、１０……正弦演算器、１１……
掛算器、１２……航行速度の入力端子、１３……
積分器。
Claims (1)
- １ 船舶用オートパイロツト装置において、船の
航行方位信号の入力端子と、目的地方位設定器
と、航行方位と目的地方位との差を求める第１の
引算手段と、該第１の引算手段の出力の正弦を求
める正弦演算手段と、航行速度信号を受取る入力
端子と、該正弦演算手段出力と航行速度との積を
求める掛算手段と、該掛算手段出力を積分する積
分手段と、該積分手段の出力をPID演算するPID
演算手段と、目的地方位と該PID演算手段出力と
の差を求める第２の引算手段と、船首方位信号の
入力端子と、船首方位と第２の引算手段出力との
差を求める第３の引算手段と、該第３の引算手段
出力をPID演算した舵取器を制御するPID演算制
御手段とを有することを特徴とした船舶用オート
パイロツト装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207079A JPS55164594A (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | Automatic steering device for vessel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207079A JPS55164594A (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | Automatic steering device for vessel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55164594A JPS55164594A (en) | 1980-12-22 |
| JPS6233998B2 true JPS6233998B2 (ja) | 1987-07-23 |
Family
ID=13478766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7207079A Granted JPS55164594A (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | Automatic steering device for vessel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55164594A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121194A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-28 | Japan Radio Co Ltd | 目標追尾自動操舵装置 |
| JPS61129396A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-17 | Tokyo Keiki Co Ltd | 船舶用自動操舵装置 |
| CN105197200B (zh) * | 2015-09-24 | 2017-08-04 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于航迹引导的气垫船进坞过程自动控制系统及控制方法 |
| CN108415418B (zh) * | 2018-01-23 | 2020-11-06 | 上海交通大学 | 一种基于无向连通网络的同质无人艇集群编队方法 |
| CN108415422B (zh) * | 2018-01-30 | 2020-11-06 | 上海交通大学 | 一种基于扰动观测器的多无人车编队驾驶控制方法 |
| JPWO2022172657A1 (ja) | 2021-02-15 | 2022-08-18 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5198894A (en) * | 1975-02-25 | 1976-08-31 | Senpakuno jidoseigyonyoru sodahotosonosochi |
-
1979
- 1979-06-08 JP JP7207079A patent/JPS55164594A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5198894A (en) * | 1975-02-25 | 1976-08-31 | Senpakuno jidoseigyonyoru sodahotosonosochi |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55164594A (en) | 1980-12-22 |
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