KR20130012123A - 선박의 주기 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 주기 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20130012123A
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KR1020127025555A
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야슈유키 츠지
쇼우이치 이나미
쥰야 미야타
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미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

다양한 파고, 파도 주기, 대수 선속, 선박의 중량 등의 조합에 대해 선체 운동을 고려한 프로펠러 유입 속도를 시뮬레이션에 의해 산출한다. 산출된 프로펠러 유입 속도의 변동으로부터 주기 회전수의 변동을 산출하고 그 표준 편차(σ)를 구한다. 이들의 결과를 기준 편차 데이터 베이스(16)로 한다. 기준 편차 데이터 베이스(16)를 참조하여 항행 중의 파고, 파도 주기, 대수 선속, 선박의 중량으로부터 표준 편차를 구하고 허용 회전수 편차(ΔNt)를 산출한다. 제어부(14)에 있어서 주기(11)의 PID 제어를 행하고, 게인이 상이한 복수의 제어 모드를 형성한다. 비교부(15)에 있어서의 회전수 편차와 허용 회전수 편차(ΔNt)의 비교에 기초하여 제어부(14)의 제어 모드를 전환한다.

Description

선박의 주기 제어 시스템 및 방법{SHIP MAIN ENGINE CONTROL SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 선박의 주기(主機) 제어 시스템 및 방법에 관한 것이며, 특히 복수의 모드간에 거버너 제어를 전환하는 주기 제어 시스템에 관한 것이다.
선박에 있어서의 주기의 조속(調速) 제어에서는 일반적으로 PID 제어 등을 사용하여 실 회전수가 목표 회전수로 유지되는 제어가 행해진다. 또한, 이러한 회전수를 일정하게 유지하는 제어에 있어서, 조선성(操船性)을 유지하면서 연비의 향상을 도모할 목적으로, 실 회전수 또는 설정 회전수의 값이 소정 범위를 초과했을 때, PID 제어부의 게인을 변경하는 제어 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1).
일본 공개특허공보 제2009-191774호
그러나, 특허문헌 1의 구성은 해상(海象)이나 선속을 고려한 제어는 아니기 때문에, 연비 개선의 효과는 충분하지 않다.
본 발명은 해상에 맞춘 거버너 제어를 행하여, 주기의 연료 소비를 더욱 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 주기 제어 시스템은 주기의 제어를 복수의 제어 모드하에서 행하는 제어 수단과, 주기의 제어에 있어서의 제어량을 검출하는 제어량 검출 수단과, 선속 및 항행 해역의 파랑 정보를 사용하여 추정되는 제어량의 변동량과, 검출된 제어량에 기초하여 제어 모드의 선택을 행하는 모드 선택 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
주기 제어 시스템은 예를 들면 추정된 변동량으로부터 제어량의 허용 편차를 산출하는 허용 편차 산출 수단을 구비한다. 또한, 주기 제어 시스템은 예를 들면 허용 편차와 제어량의 제어 편차의 비교를 행하는 비교 수단을 구비하고, 제어 모드의 선택은 예를 들면 비교 수단에 있어서의 비교에 기초하여 행해진다. 이것에 의해, 지극히 간략한 구성으로, 해상에 따른 제어 모드의 선택이 가능하게 된다.
제어량은 예를 들면 주기의 회전수이며, 허용 편차 산출 수단은 예를 들면 주기의 최대 정격 회전수로부터의 마진을 고려한 허용 편차를 산출한다. 또한, 마진을 변경하기 위한 마진 변경 수단을 구비해도 좋다. 이것에 의해, 주기의 과회전의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
허용 편차는 예를 들면 변동량의 표준 편차에 기초하여 산출되는 값이다. 허용 편차는 예를 들면 표준 편차의 상수(常數)배로 하고, 상수를 변경하기 위한 상수 변경 수단을 구비해도 좋다. 또한 허용 편차가 표준 편차의 상수배일 때, 상수는 예를 들면 2 내지 3.5이다.
허용 편차 산출 수단은 예를 들면 선속, 파랑 정보에 기초하는 데이터 베이스를 참조하여 변동량을 산출한다. 또한, 변동량은 예를 들면 선박의 중량을 고려한 값이며, 데이터 베이스는 선박의 중량에 관계되는 항목을 포함한다. 이것에 의해, 간단한 구성으로 신속·정확하게 해상에 맞춘 제어 모드의 전환을 행할 수 있다.
제어 모드에는 예를 들면 파랑에 의해 변동되는 제어량의 목표값으로 복귀를 적극적으로 행하는 적극 제어 모드와, 예를 들면 파랑에 의한 제어량의 변동을 허용하는 정도의 소극적인 제어를 행하는 소극 제어 모드가 포함되고, 모드 선택 수단은 제어량의 값이 허용 편차를 초과하고 있을 때에 적극 제어 모드를 선택한다.
모드 선택 수단은 예를 들면 소극 제어 모드로부터 적극 제어 모드로의 변경 후, 소정 시간, 소극 제어 모드로의 변경을 금지한다. 이 때 소정 시간은 주기의 응답 시간보다도 길다. 이것에 의해, 주기가 응답하기 전에 소극 제어 모드로 되돌아가버리는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 선속은 예를 들면 대수(對水) 선속이며, 대수 선속은 예를 들면 대지(對地) 선속과 측지(測地) 정보와 해류 데이터로부터 산출된다. 또한, 주기 제어 시스템은 예를 들면 파랑 정보를 입력하기 위한 입력 수단을 구비한다.
본 발명의 선박은 상기 주기 제어 시스템을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
또한 본 발명의 선박의 주기 제어 방법은 복수의 제어 모드하에서 주기의 운전을 제어하고, 제어량을 검출하고, 선속 및 항행 해역의 파랑 정보를 사용하여 추정되는 제어량의 변동량과 검출된 제어량에 기초하여 제어 모드의 선택을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 해상에 맞춘 거버너 제어를 행할 수 있고, 주기의 연료 소비를 더욱 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 선박용 주기 제어 시스템의 구성을 도시하는 제어 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 상세를 도시하는 블록도이다.
도 3은 비교부에서 행해지는 제어 모드 전환 판정 처리의 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태인 선박의 주기 제어 시스템의 구성을 도시하는 제어 블록도이다.
주기 제어 시스템(10)에 있어서, 주기(11)의 출력축(도시 생략)은 추진용의 프로펠러(도시 생략)에 직결, 또는 변속기를 개재하여 간접적으로 연결된다. 주기(11)는 예를 들면 기관의 실 회전수(제어량)가 목표 회전수(목표값)가 되도록 피드백 제어된다. 목표 회전수는 예를 들면 조선자(操船者; C)에 의해 제어탁(console; 12)을 통해 설정된다. 설정된 목표 회전수는 회전수 지령(No)으로서 회전수 편차 산출부(13)에 입력된다. 출력축의 회전은 도시하지 않은 센서를 사용하여 검출되고, 실 회전수(Ne)로서 회전수 편차 산출부(13)에 입력된다.
회전수 편차 산출부(13)에서는 검출된 실 회전수(Ne)와 회전수 지령(No)간의 회전수 편차(Ne-No)가 산출된다. 산출된 회전수 편차(Ne-No)는 제어부(14) 및 비교부(15)로 출력된다. 제어부(14)에서는 입력된 회전수 편차(Ne-No)에 기초하여 조작량인 거버너 지령이 산출되고, 주기(11)의 조작단(연료 제어 밸브나 증기 밸브(도시 생략))이 제어되어, 연료 공급량이 조정된다.
또한, 본 실시형태에서는 비교부(15)는 타이머(15C)를 구비하고, 비교부(15)에서는 제어 편차인 회전수 편차(Ne-No) 및 타이머(15C)의 값이 소정 조건(후술)을 충족시키고 있는지 여부가 판정된다. 비교부(15)는 이 판정에 기초하여 제어부(14)로 모드 선택 신호를 출력하고, 제어부(14)에서는 모드 선택 신호에 기초하여 제어 모드(후술)의 선택·전환이 행해진다.
본 실시형태에서는 소정 조건의 하나로서, 예를 들면 회전수 편차의 절대값(｜Ne-No｜)이 허용 회전수(ΔNt) 내에 들어가 있는지 여부가 판정된다. 허용 회전수(ΔNt)는 예를 들면 시뮬레이션이나 실험 등에 의해 미리 작성된 기준 편차 데이터 베이스(16)를 참조하여 허용 회전수 산출부(17)에 있어서 산출된다. 본 실시형태의 기준 편차 데이터 베이스(16)에는 파랑 상황(예를 들면 파고(波高), 파도 주기 등), 대수 선속, 적하(積荷) 상태(배의 중량)의 각 값의 조합에 대한 기관 회전수 기준 편차(회전수 변동의 표준 편차)(σ)가 기록되고, 허용 회전수 산출부(17)에서는 기준 편차 데이터 베이스(16)를 참조하여 얻어진 기관 회전수 기준 편차(σ)로부터 허용 회전수(ΔNt)가 구해진다(후술).
여기에서, 파랑 상황과 적하 상태(배의 중량)는 조선자(C)에 의해 제어탁(12)을 개재하여 입력된다. 한편, 대수 선속(Vr)은 대지 선속(Vg)과 해류 속도(Vm)로부터 구해진다. 대지 선속(Vg)은 예를 들면 GPS 등의 측지·대지 선속기(18)를 사용하여 취득되고, 해류 속도(Vm)는 측지·대지 선속기(18)에서 얻어지는 지점 정보와 해류 데이터 베이스(19)로부터 취득된다. 즉, 대수 선속(Vr)은 대지 선속 보정부(20)에 있어서 대지 선속(Vg)과 해류 속도(Vm)의 값을 사용하여 산출되고, 기준 편차 데이터 베이스(16)로 입력된다.
다음에 도 2의 제어 블록도를 참조하여 제어부(14)의 상세에 관해서 설명한다. 본 실시형태에서는 예를 들면 속도형의 PID 알고리즘이 사용된다.
본 실시형태에서는 제어 모드로서 소극 제어 모드와 적극 제어 모드가 준비되고, 회전수 편차 산출부(13)로부터의 회전수 편차(Ne-No)는 소극 제어 모드에 대응하는 소극 제어 연산부(22)와 적극 제어 모드에 대응하는 적극 제어 연산부(23)로 각각 출력된다.
소극 제어 연산부(22)에서는 회전수 편차에 대해 각각 1/Ti1, s, TD1·s2의 연산(s는 라플라스 연산자)이 가해지고, 그 후, 3개의 값이 가산되는 동시에 제어 게인(Kp1)이 곱해져 전환부(24)로 출력된다. 또한, 적극 제어 연산부(23)에서는 회전수 편차에 대해 각각 1/Ti2, s, TD2·s2의 연산이 가해지고, 그 후, 3개의 값이 가산되는 동시에 제어 게인(Kp2)이 곱해져 전환부(24)로 출력된다.
전환부(24)는 비교부(15)(도 1 참조)로부터의 모드 선택 신호에 따라, 선택된 제어 모드에 대응하는 연산부(22, 23)로부터의 출력만을 선택적으로 적산부(25)로 출력한다. 적산부(25)에서는 전환부(24)에서 선택된 소극 제어 연산부(22)로부터의 출력, 또는 적극 제어 연산부로부터의 출력에 대해 적분 연산(1/s)이 가해져 거버너 지령(조작량)으로서 주기(11)의 조작단으로 출력된다.
여기에서 소극 제어 모드는 파랑에 의한 실 회전수(제어량)(Ne)의 변동을 허용하는 정도의 소극적인 제어를 행하는 모드이며, 실 회전수(Ne)의 변동이 현재의 파랑 상황에 있어서의 통상의 변동 범위 내에 있는 경우에 선택되고, 특히 레이싱 등에 의한 과회전 발생의 위험이 없는 상태에서 선택된다.
또한 적극 제어 모드는 파랑에 의해 변동되는 실 회전수(제어량)(Ne)의 목표 회전수(목표값)(No)로의 복귀를 적극적(조기)으로 행하는 모드이며, 현재의 파랑 상황에 있어서 통상 일어날 수 없는 큰 실 회전수(Ne)의 변동이 발생한 경우에 선택된다.
따라서, 소극 제어 연산부(22)의 Kp1은 적극 제어 연산부(23)의 Kp2보다도 작은 값으로 설정된다. 또한, Ti1과 Ti2, TD1과 TD2는 제어 대상의 주파수 특성에 따라 설정되는 것으로, 통상적으로는 대략 동일한 값이 설정되지만, 외란과 제어 대상의 주파수 특성이 유사할 때에는, Ti1, Ti2의 세트와 TD1, TD2의 세트에 각각 상이한 값(세트별로 유사한 값)이 주어질 수 있다.
다음에, 도 1 및 도 3의 플로우 차트를 참조하여, 비교부(15)에 있어서 실행되는 처리 및 소정의 조건의 구체예에 관해서 설명한다. 또한, 본 실시형태의 거버너 시스템은 수동 제어 모드와 자동 제어 모드를 구비하고, 도 3의 플로우 차트에 도시되는 처리는 조선자(C)에 의해 자동 제어 모드가 선택될 때 개시된다. 또한, 자동 제어 모드가 선택된 직후에는 소극 제어 모드가 선택되고, 비교부(15)로부터는 소극 제어 모드에 대응하는 모드 선택 신호가 제어부(14)로 출력되고 있다. 또한, 수동 제어 모드에서는 예를 들면 항상 적극 제어 모드가 선택되고 있다.
스텝 S100에서는 타이머(15C)의 카운트값(CN)이 0으로 설정된다. 그 후 스텝 S102에 있어서, 회전수 편차의 절대값(｜Ne-No｜)이 허용 회전수(ΔNt)보다도 작은지 여부가 판정된다. 절대값(｜Ne-No｜)이 허용 회전수(ΔNt)보다도 작다고 판정되면, 스텝 S104에 있어서 타이머(15C)의 카운트값(CN)이 미리 설정된 소정값(CS)보다도 큰지 여부가 판정된다.
스텝 S104에 있어서 CN>CS라고 판정되면, 스텝 S106에 있어서 제어부(14)에 출력되는 모드 선택 신호가 소극 제어 모드에 대응하는 신호로 전환되고 처리는 스텝 S102로 되돌아온다. 한편, 스텝 S104에 있어서 CN>CS가 아니라고 판정되면, 처리는 즉시 스텝 S102로 되돌아온다.
또한, 스텝 S102에 있어서 ｜Ne-No｜<ΔNt가 아니라고 판정되면, 스텝 S108에 있어서 현재의 모드 선택 신호가 소극 제어 모드에 대응하는 것인지 여부가 판정된다. 소극 제어 모드이면, 스텝 S110에 있어서 카운트값(CN)이 리셋되는 동시에 타이머(15C)가 기동되어, 카운트값(CN)의 소정 시간별 계수가 개시된다. 그 후 스텝 S112에 있어서, 제어부(14)에 출력되는 모드 선택 신호가 적극 제어 모드에 대응하는 신호로 전환되고 처리는 스텝 S102로 되돌아간다.
또한, 스텝 S108에 있어서 현재 출력되고 있는 모드 선택 신호가 소극 제어 모드가 아니라고 판정되면, 처리는 즉시 스텝 S102로 되돌아간다.
즉, 비교부(15)에 있어서의 상기 처리에 의하면, 소극 제어 모드로부터 적극 제어 모드로의 전환에서는, 회전수 편차의 절대값(｜Ne-No｜)이 허용 회전수(ΔNt)보다도 크다고 판정되면, 즉시 제어 모드의 전환이 행해진다. 한편, 적극 제어 모드로부터 소극 제어 모드로의 전환에서는, 적극 제어 모드가 선택된 후 소정 시간(소정값(CS)에 대응), 제어 모드의 전환이 금지되어, 이 동안에 모드 선택 신호가 변경되는 경우는 없다. 제어 모드 전환의 금지는 소정 시간 경과후에 해제되어, 회전수 편차의 절대값(｜Ne-No｜)이 허용 회전수(ΔNt)보다도 작다고 판정되면, 적극 제어 모드로부터 소극 제어 모드로 전환된다.
상기 소정 시간(설정 값(CS))은, 예를 들면 적극 제어 모드로 제어 모드를 전환한 직후에, 기관 회전수의 응답보다도 신속하게 제어 모드가 소극 제어 모드로 되돌아오는 것을 방지하는 것이나, 부하 변동의 주기를 고려하여 결정된다. 즉, 주기의 조작단의 입력에 대한 기관 회전수 응답을 1차 지연으로 단순화했을 때의 시간 상수, 및 자동 운전이 실시될 수 있는 파랑 상황에 의해 유기되는 부하 변동 주기보다도 긴 시간(예를 들면 8 내지 12초 정도)이 설정된다.
다음에, 허용 회전수(ΔNt)에 관해서 설명한다. 허용 회전수(ΔNt)는 본 실시형태에서는 기관 회전수 기준 편차(표준 편차)(σ)의 상수배, 예를 들면 2 내지 3.5배, 보다 바람직하게는 2.5 내지 3배로 하여 허용 회전수 산출부(17)에 있어서 산출된다. 즉, 회전수 편차의 절대값(｜Ne-No｜)이 허용 회전수(ΔNt)보다도 커지는 것은 통상의 회전수 변동의 범위에 있어서는 거의 있을 수 없고, 이러한 경우에는 적극 제어가 필요하게 될 것으로 생각된다. 또한, 이 상수는 조선자(C)에 의해 설정·변경 가능한 것이 바람직하다.
또한, 목표 회전수(회전수 지령)(No)와 허용 회전수(ΔNt)의 합(No+ΔNt)이 주기(11)의 최대 정격 회전수(Nm)보다도 크면, 실 회전수(Ne)가 최대 정격 회전수(Nm)를 초과해 버릴 가능성이 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서 허용 회전수 산출부(17)는, 합(No+ΔNt)의 값이 최대 정격 회전수(Nm)를 초과하지 않도록, ΔNt의 값을 (Nm-No)보다도 작은 값으로 자동적으로 변경하는 기능을 구비한다. 이 때, ΔNt의 값과 (Nm-No)값 사이에 회전수 마진을 형성하는 것이 바람직하며, 회전수 마진은 예를 들면 조선자(C)에 의해 설정·변경 가능하다. 즉, 허용 회전수 산출부(17)는 설정된 마진과 주기(10)의 최대 정격 회전수로부터 상기한 허용 회전수(ΔNt)를 보정하여 출력한다.
또한, 기관 회전수 기준 편차(σ)는 이하와 같이 유체 해석을 사용하여 미리 구해진다. 즉, 여러 가지 상황에 있어서의 선박의 대수 속도(대수 선속), 파고, 파도 주파수(파랑 정보), 선박의 중량 등의 조합에 대해, 선체 운동을 고려한 유체 해석을 행함으로써 추진용 프로펠러로의 유입 속도의 변동을 계산하고, 이 프로펠러 유입 속도의 변동에 기초하여 각 조합에 대한 기관 회전수 기준 편차(σ)를 구한다.
보다 상세하게 설명하면, 프로펠러 형상(예를 들면 피치)이 기지(旣知)이면, 프로펠러 유입 속도로부터, 프로펠러 효율 최대의 조건하에서, 최적의 프로펠러 회전 속도가 일의적(一意的)으로 결정된다. 따라서, 프로펠러와 직결, 또는 변속기를 개재하여 연결된 주기 출력축의 최적 프로펠러 회전 속도에 대한 회전수의 변동은 그 상수배로서 계산된다. 이 기관 회전수 변동의 시뮬레이션으로부터, 대수 선속, 파랑 정보(파고, 파도 주파수), 선박의 중량의 각 조합에 대한 주기의 회전수 변동의 표준 편차(σ)가 산출된다.
또한, 선체 중량이 매우 큰 선박에서는 선체 운동이 작기 때문에 선체 운동을 고려한 시뮬레이션을 생략할 수 있다. 이 경우, 선박의 중량에 관계되는 항목을 기준 편차 데이터 베이스로부터 생략할 수 있고, 선박 중량에 관계되는 정보의 조선자(C)에 의한 입력도 불필요해진다. 이 경우, 조선자(C)는 파랑 정보와 목표 회전수만을 제어탁(12)을 개재하여 입력하면 좋다. 또한, 대형 탱커 등에서는 배가 비었을 때와 짐이 가득 실렸을 때의 데이터만을 준비하고, 조선자(C)는 양자 중 어느 하나를 선택하는 구성이라도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 현재의 대수 선속과 파랑 정보로부터 주기의 제어 모드를 해상에 맞추어 적절히 선택할 수 있어 연료 소비를 대폭 억제할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는 현재의 대수 선속, 파랑 정보로부터 추정되는 주기 회전수 변동의 회전수 기준 편차(표준 편차)로부터 회전수 변동의 허용 편차를 구하고, 이것에 기초하여 제어 모드의 전환을 행하기 때문에 매우 간략한 구성으로 해상에 대응한 거버너 제어를 실현할 수 있다. 특히 파고 수 미터의 파랑 상황하에서 외양(外洋)을 항행하는 경우에는, 종래의 일반적인 주기 회전수 제어를 사용한 선박에 비해 1 내지 2%의 연비 개선 효과가 있다.
또한, 본 실시형태에서는 다양한 선속, 파랑 정보에 대응하는 회전수 기준 편차(표준 편차)를 미리 시뮬레이션하고, 이들의 관계를 데이터 베이스로서 보존·이용하기 때문에, 간략한 구성으로 신속히 현재의 선속, 파랑 정보에 대응한 기준 편차를 구할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 측지·대지 선속기에서 얻어지는 데이터와 해류 데이터 베이스의 정보로부터 현재의 보다 정확한 대수 선속이 얻어지기 때문에, 높은 정밀도로 제어 모드의 전환을 행할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 선박의 중량도 기준 편차 데이터 베이스에 있어서의 회전수 기준 편차 분류의 1항목으로 하는 동시에, 적하 상태를 입력함으로써 선박의 정확한 중량을 파악하고 있기 때문에, 회전수 기준 편차의 보다 정확한 추정이 가능하다.
또한 본 실시형태에서는, 주기의 최대 정격 회전수와의 관계로 허용 편차의 보정을 행하기 때문에, 주기의 과회전이 방지된다. 또한 허용 회전수 편차와 목표값의 합과 최대 정격 회전수 사이에 마진을 형성하고, 이것을 조정 가능하게 함으로써, 보다 유연하고 안전한 거버너 제어가 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는 자동 제어에 있어서, 소극 제어 모드와 적극 제어 모드의 2개의 제어 모드가 준비되었지만, 예를 들면 퓨얼 인덱스를 고정시키는 퓨얼 모드를 추가로 자동 제어에 있어서의 제어 모드로서 가해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 상기한 허용 회전수 편차(제 1 허용 회전수 편차)보다도 작은 제 2 허용 회전수 편차를 소극 제어 모드와 퓨얼 모드간의 전환 판정에 사용하고, 제 2 허용 회전수 편차보다도 회전수 편차가 클 때 소극 제어 모드로 전환하고, 예를 들면 소정 시간 동안, 회전수 편차가 제 2 허용 회전수 편차를 초과하지 않는 경우에 소극 제어 모드로부터 퓨얼 모드로의 전환을 행하도록 해도 좋다. 또한, 자동 제어를 적극 제어 모드와 퓨얼 모드만으로 구성해도 좋고, 다른 물리량을 제어량으로 하는 제어 모드(예를 들면 토크 센서 등을 사용한 출력 제어)나, 이들과의 조합을 자동 제어에 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시형태에서는, 속도형의 PID를 사용했지만 그 이외의 제어 형식이라도 좋다.
또한, 본 발명을 피드백 제어 이외에 적용하는 것도 가능하다. 또한 본 실시형태에서는, 선속, 파랑 정보, 선박의 중량에 대한 기준 회전수 편차(표준 편차)의 데이터 베이스를 사용했지만, 근사식이나, 데이터 베이스와 보간식(補間式)을 병용하는 구성으로 할 수도 있다.
또한 회전수(제어량)의 허용 편차를 표준 편차 이외의 값으로부터 구하는 것도 가능하다. 즉, 제어량의 변동의 분포를 나타내는 표준 편차 이외의 대표값으로부터 산출하고, 예를 들면, 제어량의 변동의 각 주기에 있어서의 최대값, 최소값과 제어량의 평균값의 차이를 구하고, 이것의 평균값으로부터 허용 편차를 구할 수도 있다. 또한, 본 실시형태에서는 제어 편차와 허용 편차를 비교했지만, 목표값과 허용 편차의 합과 제어량을 비교해도 좋다.
또한, 해류에 의한 영향이 적을 때는, 대수 선속 대신에 대지 선속을 사용하는 것도 생각할 수 있다. 본 실시형태에서, 파랑 정보가 육안에 의해 확인되고 조선자에 의해 입력되었지만, 이들 정보를 센서 등을 사용하여 자동적으로 취득해도 좋다.
10 주기 제어 시스템
11 주기
12 제어탁
13 회전수 편차 산출부
14 제어부
15 비교부
16 기준 데이터 베이스
17 허용 회전수 산출부
18 측지·대지 선속기
19 해류 데이터 베이스
20 대지 선속 보정부
22 소극 제어 연산부
23 적극 제어 연산부
24 전환부

Claims (19)

  1. 주기(主機)의 제어를 복수의 제어 모드하에서 행하는 제어 수단과,
    상기 제어에 있어서의 제어량을 검출하는 제어량 검출 수단과,
    선속(船速) 및 항행 해역의 파랑 정보를 사용하여 추정되는 상기 제어량의 변동량과 검출된 상기 제어량에 기초하여 상기 제어 모드의 선택을 행하는 모드 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박의 주기 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 추정된 상기 변동량으로부터 상기 제어량의 허용 편차를 산출하는 허용 편차 산출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 허용 편차와 상기 제어량의 제어 편차의 비교를 행하는 비교 수단을 구비하고, 상기 제어 모드의 선택이 상기 비교에 기초하여 행해지는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제어량이 상기 주기의 회전수인 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 허용 편차 산출 수단은 상기 주기의 최대 정격 회전수로부터의 마진을 고려한 허용 편차를 산출하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 마진을 변경하기 위한 마진 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 허용 편차가 상기 변동량의 표준 편차에 기초하여 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 허용 편차가 상기 표준 편차의 상수배가 되고, 상기 상수를 변경하기 위한 상수 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 상수가 2 내지 3.5인 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 허용 편차 산출 수단이 상기 선속, 상기 파랑 정보에 기초하는 데이터 베이스를 참조하여 상기 변동량을 산출하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 변동량이 상기 선박의 중량을 고려한 값이며, 상기 데이터 베이스가 상기 선박의 중량에 관계되는 항목도 포함하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 모드에는 파랑에 의해 변동되는 상기 제어량의 상기 목표값으로 복귀를 적극적으로 행하는 적극 제어 모드와, 파랑에 의한 상기 제어량의 변동을 허용하는 정도의 소극적인 제어를 행하는 소극 제어 모드가 포함되고, 상기 모드 선택 수단은 상기 제어량의 값이 상기 허용 편차를 초과하고 있을 때 상기 적극 제어 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 모드 선택 수단이, 상기 소극 제어 모드로부터 상기 적극 제어 모드로의 변경 후, 소정 시간, 상기 소극 제어 모드로의 변경을 금지하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 소정 시간이 상기 주기의 응답 시간보다도 긴 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선속이 대수(對水) 선속인 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 대수 선속이 대지 선속과 측지 정보와 해류 데이터로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파랑 정보를 입력하기 위한 입력 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 주기 제어 시스템.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 주기 제어 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  19. 복수의 제어 모드하에서 주기의 운전을 제어하고, 제어량을 검출하고, 선속 및 항행 해역의 파랑 정보를 사용하여 추정되는 제어량의 변동량과 검출된 상기 제어량에 기초하여, 상기 제어 모드의 선택을 행하는 것을 특징으로 하는 선박의 주기 제어 방법.
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