JPH0140361B2 - - Google Patents

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JPH0140361B2
JPH0140361B2 JP55100824A JP10082480A JPH0140361B2 JP H0140361 B2 JPH0140361 B2 JP H0140361B2 JP 55100824 A JP55100824 A JP 55100824A JP 10082480 A JP10082480 A JP 10082480A JP H0140361 B2 JPH0140361 B2 JP H0140361B2
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JP
Japan
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output
adder
propeller
turning angle
input
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JP55100824A
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Japanese (ja)
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JPS5725006A (en
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Noryuki Akasaka
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0140361B2 publication Critical patent/JPH0140361B2/ja
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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
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (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、首振り式吊下げ型プロペラを推力発
生装置とする船舶に関し、特にその自動位置制御
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a ship using an oscillating suspended propeller as a thrust generating device, and particularly to an automatic position control device thereof.

従来より、首振り式可変翼プロペラ(以下、
「首振り式プロペラ」という。)には、プロペラ中
心軸が360度向きを変えることができるように旋
回角サーボ機構が装備されており、またプロペラ
発生推力の大きさを変えるためにプロペラ翼角を
制御する翼角サーボ機構が装備されている。
Traditionally, oscillating variable-wing propellers (hereinafter referred to as
It's called an oscillating propeller. ) is equipped with a swing angle servo mechanism that allows the propeller center axis to change direction 360 degrees, and a blade angle servo mechanism that controls the propeller blade angle to change the magnitude of the thrust generated by the propeller. Equipped.

したがつてプロペラ旋回角とプロペラ翼角との
適当な組合わせにより操従者は希望する推力ベク
トルを発生させることができるようになつてい
る。
Therefore, by appropriately combining the propeller turning angle and the propeller blade angle, the operator can generate a desired thrust vector.

ところで、第1図に示すごとく、海上作業を目
的とする船舶1には、風、潮流、波などの外乱に
対して作業中の定位置保持を行なうため、2台の
首振り式吊下げ型プロペラ21,22が装備され
ている。
By the way, as shown in Fig. 1, a ship 1 intended for offshore work is equipped with two oscillating hanging type units in order to maintain a fixed position during work against disturbances such as wind, tides, waves, etc. It is equipped with propellers 21 and 22.

第2図に示すように船舶1の船首部において、
第1の首振り式プロペラ21が船体中心線上に装
備されるとともに、船尾部において、第2の首振
り式プロペラ22が船体中心線上に装備されてい
るとき、これら2台の首振り式プロペラ21,2
2の操縦装置をブロツク図で示すと、第3図のよ
うになる。
As shown in FIG. 2, at the bow of the vessel 1,
When the first oscillating propeller 21 is installed on the hull centerline and the second oscillating propeller 22 is installed on the hull centerline at the stern, these two oscillating propellers 21 ,2
A block diagram of the second control device is shown in FIG.

このように第3図は2台の首振り式プロペラ2
1,22を装備した船舶1の操縦装置を示すが、
符号100〜103は第1の首振り式プロペラ2
1の操縦系を構成する装置を示しており、符号1
04〜107は第2の首振り式プロペラ22の操
縦系を構成する装置を示している。
In this way, Figure 3 shows two oscillating propellers 2.
1 and 22 are shown,
Reference numerals 100 to 103 indicate the first oscillating propeller 2
1 shows the device constituting the control system of 1, and the symbol 1
04 to 107 indicate devices constituting the control system of the second oscillating propeller 22.

今、操縦者が第1の翼角ハンドル100を操作
すると、第1の翼角サーボ機構101が作動し
て、プロペラの翼角が所定の値に保たれ、プロペ
ラの推力の大きさが制御される。
Now, when the pilot operates the first blade angle handle 100, the first blade angle servo mechanism 101 is activated to maintain the propeller blade angle at a predetermined value and control the magnitude of the propeller thrust. Ru.

次に操縦者が第1の旋回角ハンドル102を操
作すると第1の旋回角サーボ機構103が作動し
てプロペラの旋回角が所定の向きに保たれ、プロ
ペラの推力ベクトルの向きが制御される。
Next, when the operator operates the first turning angle handle 102, the first turning angle servo mechanism 103 is activated to maintain the turning angle of the propeller in a predetermined direction, thereby controlling the direction of the thrust vector of the propeller.

このようにして第2図に示すごとく操縦者が希
望する推力ベクトルT1を第1の首振り式プロペ
ラ21に発生させることができる。
In this way, as shown in FIG. 2, the thrust vector T1 desired by the operator can be generated in the first oscillating propeller 21.

同様に、操縦者が第2の翼角ハンドル104を
操作すると、第2の翼角サーボ機構105が作動
して、プロペラの翼角が所定の値に保たれ、プロ
ペラの推力の大きさが制御される。
Similarly, when the operator operates the second blade angle handle 104, the second blade angle servo mechanism 105 is activated to maintain the propeller blade angle at a predetermined value and control the magnitude of the propeller thrust. be done.

次に操縦者が第2の旋回角ハンドル106を操
作すると、第2の旋回角サーボ機構107が作動
して、プロペラの旋回角が所定の向きに保たれ、
プロペラの推力ベクトルの向きが制御され、これ
により第2図に示すように推力ベクトルT2が第
2の首振り式プロペラ22に発生する。
Next, when the operator operates the second turning angle handle 106, the second turning angle servo mechanism 107 is activated to maintain the turning angle of the propeller in a predetermined direction.
The direction of the thrust vector of the propeller is controlled, so that a thrust vector T 2 is generated in the second oscillating propeller 22 as shown in FIG.

このように操縦者は推力ベクトルT1,T2の組
合わせによつて風や潮流などの外乱に対抗して船
舶1の定位置の保持を図ることができるのであ
る。
In this way, the operator can maintain the fixed position of the vessel 1 against disturbances such as wind and current by combining the thrust vectors T 1 and T 2 .

次に、上述のごとく各1台の首振り式プロペラ
21,22をそれぞれ船首尾部に配置した船舶1
の定位置保持のための操作について述べる。
Next, as described above, the ship 1 has one oscillating propeller 21, 22 arranged at the bow and stern, respectively.
This section describes the operation for maintaining the fixed position.

第4図に示すように、船体右前方より風あるい
は潮流を受けた場合、船体は船体重心Gに抵抗力
Fおよび船体重心周りに抵抗モーメントMを受け
る。したがつて船体重心Gより前方のO点に力
FTが作用した場合と等価になる。
As shown in FIG. 4, when the hull receives wind or current from the right front of the hull, the hull receives a resistance force F around the hull center of gravity G and a resistance moment M around the hull center of gravity. Therefore, a force is applied to point O ahead of the ship's center of gravity G.
It is equivalent to when F T acts.

この抵抗力FTに対抗して船位および方位を維
持するためには、第5図a,b,cに示すような
3種類の推力ベクトルT1,T2の組合わせが考え
られる。
In order to maintain the ship's position and heading against this resistance force F T , combinations of three types of thrust vectors T 1 and T 2 as shown in FIG. 5 a, b, and c can be considered.

また、第4図に示すように、船体は細長い形状
のため外乱(以下、図中では符号Sで示す)の入
射角ΨDが比較的小さくても船体に働く横方向の
抵抗力FYは大きく、船体中心線方向の抵抗力FX
は小さいという外乱抵抗特性を有している。
In addition, as shown in Figure 4, since the hull is elongated, even if the incident angle Ψ D of the disturbance (hereinafter referred to as S in the diagram) is relatively small, the lateral resistance force F Y acting on the hull is Larger resistance force F X in the direction of the hull centerline
It has a disturbance resistance characteristic of being small.

したがつて第5図に示す3種類の推力ベクトル
の組合わせのうちで、第5図aに示す組合わせで
は、船首部の推力ベクトルT1は抵抗モーメント
Mおよび横方向の大きな抵抗力FYに対抗するの
に効果的であるため、大きな推力となるが、推力
ベクトルT1による旋回モーメントは船体重心G
から推力ベクトルT1までの大きな腕のため抵抗
モーメントMより過大となる一方で、横方向から
の抵抗力FYには十分対抗できないことが一般的
である。
Therefore, among the three types of thrust vector combinations shown in FIG. 5 , in the combination shown in FIG. However, the turning moment due to the thrust vector T 1 is due to the ship's center of gravity G
Because of the large arm extending from the thrust vector T 1 to the thrust vector T 1 , the resistance moment becomes larger than M, but it is generally unable to sufficiently counter the resistance force F Y from the lateral direction.

そのため船尾部の推力ベクトルT2は推力ベク
トルT1の過大な旋回ベクトルを打消すとともに
横方向の抵抗力FYに対して不足する横方向の推
力成分を発生しなければならない。
Therefore, the stern thrust vector T 2 must cancel the excessive turning vector of the thrust vector T 1 and generate a lateral thrust component that is insufficient for the lateral resistance force F Y.

しかしながら、この第5図aに示す推力ベクト
ルT1,T2の組合わせでは、横方向の抵抗力FY
抵抗モーメントMとに対しては平衡できても、船
体中心線方向の小さい抵抗力FXに対しては推力
ベクトルが過大になつてしまうのが一般的であ
る。
However, with the combination of thrust vectors T 1 and T 2 shown in FIG. Generally speaking, the thrust vector becomes too large for FX .

したがつて、各1台の首振り式プロペラ21,
22をそれぞれ船首尾部に配置した船舶1の定位
置保持のための推力ベクトルの組合わせとして第
5図aの組合わせは一般的に不可能である。
Therefore, one oscillating propeller 21,
5A is generally impossible as a combination of thrust vectors for maintaining the fixed position of the vessel 1, in which the thrust vectors 22 are respectively disposed at the bow and stern.

次に第5図bに示す組合わせでは推力ベクトル
T1は上述の第5図aに示す組合わせの場合と同
様に大きな推力となるが、上述のごとく船尾部の
推力ベクトルT2は、推力ベクトルT1による過大
な旋回モーメントを打消すこと、横方向の大きな
抵抗力FYに対して不足する横方向の推力成分を
発生することおよび船体中心線方向の小さい抵抗
力FXと均衡するように推力ベクトルT1の船体中
心線方向の過大な成分を打消すことという以上3
つの役割を同時に果たせるような推力ベクトルを
発生しなければならない。
Next, in the combination shown in Figure 5b, the thrust vector
T 1 results in a large thrust as in the case of the combination shown in FIG. To generate an insufficient lateral thrust component in response to the large lateral resistance force F The above is about canceling the components 3.
It is necessary to generate a thrust vector that can fulfill two roles simultaneously.

そしてこの場合は、第5図bに示すように、推
力ベクトルT2が第5図aに示す組合わせとは逆
に船尾方向に推力を発生することにより、上述の
3つの役割を同時に果すことができる。
In this case, as shown in Figure 5b, the thrust vector T2 generates thrust in the stern direction, contrary to the combination shown in Figure 5a, thereby simultaneously fulfilling the three roles mentioned above. I can do it.

したがつて、第2図に示すように、首振り式プ
ロペラ21,22を配置した船舶1の定点保持の
ための推力ベクトルの組合わせとしては第5図b
に示す組合わせが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 2, the thrust vector combinations shown in FIG.
The following combinations are possible.

また、第5図cに示す組合わせでは、推力ベク
トルT1が第5図bに示す組合わせとは逆に船尾
方向に推力を発生しており、横方向の推力成分や
旋回モーメントに対して第5図bに示す組合わせ
と同様の効果を与えることができる。
In addition, in the combination shown in Figure 5c, the thrust vector T1 generates thrust in the stern direction, contrary to the combination shown in Figure 5b, and the thrust vector It is possible to provide the same effect as the combination shown in FIG. 5b.

しかし船体中心線方向の小さい抵抗力FXと均
衡するためには、推力ベクトルT2は推力ベクト
ルT1の船体中心線方向の後進推力に打勝てる前
進推力を発生しなければならない。
However, in order to balance the small resistance force F X in the direction of the hull centerline, the thrust vector T 2 must generate a forward thrust that can overcome the backward thrust of the thrust vector T 1 in the direction of the hull centerline.

そのため、第5図cに示すように、推力ベクト
ルT2が船首方向に発生すると、船体中心線方向
の小さい抵抗力FXと均衡でき、推力ベクトルT1
による過大な旋回モーメントを打消すことがで
き、しかも横方向の大きな抵抗力FYに対して不
足する横方向の推力成分を発生できる。
Therefore, as shown in Figure 5c, when the thrust vector T 2 is generated in the bow direction, it can be balanced with the small resistance force F X in the direction of the hull centerline, and the thrust vector T 1
It is possible to cancel out the excessive turning moment caused by this, and also to generate the lateral thrust component which is insufficient in response to the large lateral resistance force FY .

したがつて、第2図に示すように、首振り式プ
ロペラ21,22を配置した船舶の定点保持のた
めの推力ベクトルの組合わせとしては、第5図c
に示す組合わせも可能である。
Therefore, as shown in FIG. 2, the combination of thrust vectors for maintaining a fixed point of a ship equipped with oscillating propellers 21 and 22 is as shown in FIG.
The combination shown in is also possible.

第5図b,cに示す各組合わせ共に船首尾部に
配置された首振り式プロペラ21,22の推力ベ
クトルT1,T2の船体中心線方向成分が相殺され
る不利はあるが、船舶1の外乱抵抗特性に適した
推力ベクトルの組合わせが実現できる。
In each of the combinations shown in FIGS. 5b and 5c, there is a disadvantage that the components of the thrust vectors T 1 and T 2 of the oscillating propellers 21 and 22 arranged at the bow and stern in the direction of the hull centerline are canceled out, but the ship 1 A combination of thrust vectors suitable for the disturbance resistance characteristics can be realized.

したがつて従来は操縦者は例えば第5図bに示
す推力ベクトルの組合わせとなるように2つの翼
角ハンドル100,104と2つの旋回角ハンド
ル102,106とを操作して、目標となる地点
にかつ所定の船首方位を維持するように操船して
いた。
Therefore, conventionally, the pilot operates the two wing angle handles 100, 104 and the two turning angle handles 102, 106 to obtain the combination of thrust vectors shown in FIG. 5b, for example, to achieve the target. The vessel was being maneuvered to maintain the designated heading and on point.

なお、第6図a,b,cはそれぞれ左前方から
の外乱、右後方からの外乱および左後方からの外
乱に対して、操縦者が船舶1の定点保持のために
実現する推力ベクトルT1,T2の組合わせを示す。
In addition, Fig. 6 a, b, and c show the thrust vector T 1 that the operator realizes to keep the ship 1 at a fixed point in response to a disturbance from the front left, a disturbance from the right rear, and a disturbance from the left rear, respectively. , T 2 combinations are shown.

このように各種海上作業を行なう船舶では、作
業内容から風や潮流などの外乱に対して、船舶の
位置および方位を保ち続けることが要求される。
As described above, ships that perform various types of marine work are required to maintain their position and orientation against external disturbances such as wind and currents due to the nature of their work.

しかしながら従来の手段では、船首部と船尾部
とに1台ずつ首振り式プロペラを装備した船舶に
おいて、操縦者が船舶の位置および方位のずれを
メータを見ながら4つの操作量すなわち2つの翼
角ハンドルと2つの旋回角ハンドルとをそれぞれ
操作して定位置を保持させることは、大変困難で
操縦者の労力負担は大きく、また作業能率も悪く
熟練者を必要とするなどの問題点がある。
However, with conventional means, in a ship equipped with one oscillating propeller at the bow and one at the stern, the operator can measure the deviation of the ship's position and heading by measuring four manipulated variables, namely two blade angles, while looking at the meters. It is very difficult to maintain a fixed position by operating the handle and the two turning angle handles, respectively, which requires a large labor burden on the operator, and also has problems such as poor working efficiency and the need for skilled workers.

本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、船首部と船尾部とに各1台の首振り式
プロペラを装備した船舶において、操縦者が希望
する設定値を入力する位置設定器や方位設定器、
位置検出器、ジヤイロコンパス、船位偏差変換
器、PID制御器、加算器、減算器、乗算器、符号
変換器、翼角検出器、旋回角検出器等を装備し
て、これらを巧みに組合わせることによつて、操
縦者は翼角ハンドルや旋回角ハンドルを操作する
ことなく、風や潮流などの外乱力に対して自動的
に2台の首振り式プロペラの推力ベクトルを調整
して船舶が操縦者の希望する位置および方位を保
つことができるようにした船舶の自動位置制御装
置を提供することを目的とする。
The present invention aims to solve these problems, and is intended to provide a position setting system in which the operator inputs desired setting values in a ship equipped with one oscillating propeller at the bow and one at the stern. instruments and direction setting devices,
Equipped with a position detector, gyro compass, ship position deviation converter, PID controller, adder, subtractor, multiplier, code converter, blade angle detector, turning angle detector, etc., and can be skillfully assembled. By combining these two oscillating propellers, the operator can automatically adjust the thrust vector of the two oscillating propellers in response to external disturbances such as wind and current, without having to operate the blade angle handle or turning angle handle. An object of the present invention is to provide an automatic position control device for a ship, which allows the ship to maintain the position and orientation desired by the operator.

このため、本発明の船舶の自動位置制御装置
は、船首部に第1の首振式プロペラをそなえると
ともに、船尾部に第2の首振り式プロペラをそな
えた船舶において、あらかじめ決められた空間固
定の座標系での船舶の位置座標を検出する位置検
出器と、上記座標系に設定する位置の位置座標信
号を出力する位置設定器と、船舶の方位を検出す
る方位検出器と、船舶の方位設定信号を出力する
方位設定器とが設けられるとともに、上記位置設
定器の出力と上記位置検出器の出力とが入力され
る第1の減算器と、上記位置設定器の出力と上記
位置検出器の出力とが入力される第2の減算器
と、上記方位設定器の出力と上記方位検出器の出
力とが入力される第3の減算器と、上記の第1お
よび第2の減算器の出力と上記方位設定器の出力
とが入力されて設定方位方向の位置偏差信号と設
定方位に直角方向の位置偏差信号とを出力する位
置偏差変換器と、同位置偏差変換器の第1の位置
偏差信号出力が入力される第1〜第4のPID制御
器と、上記位置偏差変換器の第2の位置偏差信号
出力が入力される第5〜第8のPID制御器と、上
記第3の減算器との出力と上記方位検出器の出力
が入力される第9〜第12PID制御器と、上記第5
のPID制御器と上記第9のPID制御器の各出力が
入力される第1の加算器と、上記第1の首振り式
プロペラの旋回角を検出して同旋回角が右向きの
場合を正とし同旋回角が左向きの場合を負として
出力しうる第1の旋回角検出器と、同第1の旋回
角検出器の出力と上記第1の加算器の出力とがそ
れぞれ入力されて上記第1の旋回角検出器の出力
信号が負の場合には上記第1の加算器の出力信号
の符号を変換して出力し上記第1の旋回角検出器
の出力信号が正の場合には上記第1の加算器の出
力信号の符号を変換せずそのまま出力する第1の
符号変換器と、上記第1のPID制御器と上記第1
の符号変換器の出力とが入力される第2の加算器
と、同第2の加算器の出力が入力される第1の翼
角サーボ機構と、同第1の翼角サーボ機構のプロ
ペラ推力量を検出して同プロペラ推力量が前進推
力量の場合に上記プロペラ推力量の符号を正とし
後進推力量の場合に上記プロペラ推力量の符号を
負とする第1の翼角検出器と、同第1の翼角検出
器と上記第1の旋回角検出器の出力とが入力され
てこれら2つの入力信号の積を出力する第1の乗
算器と、上記第2のPID制御器と上記第1の乗算
器の出力とがそれぞれ入力されて上記第1の乗算
器の出力信号が負の場合には上記第2のPID制御
器の出力信号の符号を変換して出力し上記第1の
乗算器の出力信号が正の場合には上記第2のPID
制御器の出力信号の符号を変換せずそのまま出力
する第2の符号変換器と、同第2の符号変換器と
上記第6のPID制御器と上記第10のPID制御器の
各出力とが入力される第3の加算器と、同第3の
加算器の出力が入力される第1の旋回角サーボ機
構と、上記第7のPID制御器と上記第11のPID制
御器の各出力が入力される第4の加算器と、上記
第2の首振り式プロペラの旋回角を検出して同旋
回角が右向きの場合を正とし同旋回角が左向きの
場合を負として出力しうる第2の旋回角検出器
と、同第2の旋回角検出器の出力と上記第4の加
算器の出力とがそれぞれ入力されて上記第2の旋
回角検出器の出力信号が負の場合には上記第4の
加算器の出力信号の符号を変換して出力し上記第
2の旋回角検出器の出力信号が正の場合は上記第
4の加算器の出力信号をそのまま出力する第3の
符号変換器と、上記第3のPID制御器と上記第3
の符号変換器の各出力とが入力される第5の加算
器と、同第5の加算器の出力が入力される第2の
翼角サーボ機構と、同第2の翼角サーボ機構のプ
ロペラ推力量を検出して同プロペラ推力量が前進
推力量の場合に上記プロペラ推力量の符号を正と
し後進推力量の場合に上記プロペラ推力量の符号
を負とする第2の翼角検出器と、同第2の翼角検
出器と上記第2の旋回角検出器の各出力とが入力
されてこれら2つの入力信号の積を出力する第2
の乗算器と、上記第4のPID制御器と上記第2の
乗算器の各出力とがそれぞれ入力されて上記第2
の乗算器の出力信号が負の場合には上記第4の
PID制御器の出力信号の符号を変換して出力し上
記第2の乗算器の出力が正の場合は上記第4の
PID制御器の出力信号をそのまま出力する第4の
符号変換器と、同第4の符号変換器と上記第8の
PID制御器と上記第12のPID制御器の各出力とが
入力される第6の加算器と、同第6の加算器の出
力が入力される第2の旋回角サーボ機構とが設け
られたことを特徴としている。
For this reason, the automatic position control device for a ship of the present invention is suitable for a ship having a first oscillating propeller at the bow and a second oscillating propeller at the stern. a position detector that detects the position coordinates of the ship in the coordinate system of an azimuth setting device that outputs a setting signal; a first subtractor into which the output of the position setting device and the output of the position detector are input; and the output of the position setting device and the position detector; a second subtractor to which the output of the azimuth detector is input; a third subtractor to which the output of the azimuth setter and the output of the azimuth detector are input; a position deviation converter into which the output and the output of the azimuth setting device are input and outputs a position deviation signal in a set azimuth direction and a position deviation signal in a direction perpendicular to the set azimuth; and a first position of the position deviation converter. first to fourth PID controllers into which the deviation signal output is input; fifth to eighth PID controllers into which the second position deviation signal output of the position deviation converter is input; and the third PID controller. 9th to 12th PID controllers to which the output from the subtracter and the output from the azimuth detector are input; and the 5th PID controller.
A first adder receives the outputs of the PID controller and the ninth PID controller, and detects the turning angle of the first oscillating propeller and corrects when the turning angle is rightward. and a first turning angle detector capable of outputting a negative value when the turning angle is to the left; the output of the first turning angle detector and the output of the first adder are respectively inputted to When the output signal of the first turning angle detector is negative, the sign of the output signal of the first adder is converted and outputted, and when the output signal of the first turning angle detector is positive, the above a first code converter that outputs the output signal of the first adder as it is without converting the sign; the first PID controller; and the first PID controller;
a second adder to which the output of the code converter is input; a first blade angle servo mechanism to which the output of the second adder is input; and a propeller thruster of the first blade angle servo mechanism. a first blade angle detector that detects the amount of force and makes the sign of the propeller thrust positive when the propeller thrust amount is a forward thrust amount, and the sign of the propeller thrust amount is negative when it is a backward thrust amount; a first multiplier to which the first blade angle detector and the output of the first turning angle detector are input and outputs the product of these two input signals; the second PID controller; If the output signal of the first multiplier is negative, the sign of the output signal of the second PID controller is converted and outputted. If the multiplier output signal is positive, the above second PID
a second code converter that outputs the output signal of the controller as it is without converting the sign; and each output of the second code converter, the sixth PID controller, and the tenth PID controller. a third adder to which the output is input, a first turning angle servo mechanism to which the output of the third adder is input, and each output of the seventh PID controller and the eleventh PID controller. a fourth adder to be input; and a second adder capable of detecting the turning angle of the second oscillating propeller and outputting it as positive when the turning angle is to the right and negative when the turning angle is to the left; When the output signal of the turning angle detector, the output of the second turning angle detector, and the output of the fourth adder are respectively input, and the output signal of the second turning angle detector is negative, the above A third code conversion that converts the sign of the output signal of the fourth adder and outputs it, and outputs the output signal of the fourth adder as it is when the output signal of the second turning angle detector is positive. the third PID controller, and the third PID controller.
a fifth adder to which each output of the code converter is input; a second blade angle servo mechanism to which the output of the fifth adder is input; and a propeller of the second blade angle servo mechanism. a second blade angle detector that detects the amount of thrust and makes the sign of the propeller thrust positive when the propeller thrust amount is a forward thrust amount, and the sign of the propeller thrust amount is negative when the propeller thrust amount is a backward thrust amount; , the second blade angle detector and the outputs of the second turning angle detector are input, and the second blade angle detector outputs the product of these two input signals.
multiplier, each output of the fourth PID controller and the second multiplier are inputted, and the second
When the output signal of the multiplier is negative, the fourth
The sign of the output signal of the PID controller is converted and output, and if the output of the second multiplier is positive, the fourth multiplier is
a fourth code converter that outputs the output signal of the PID controller as it is;
A sixth adder to which the PID controller and each output of the twelfth PID controller are input, and a second turning angle servo mechanism to which the output of the sixth adder is input. It is characterized by

以下、図面により本発明の一実施例としての船
舶の自動位置制御装置について説明すると、第7
図はそのブロツク図、第8図はそのあらかじめ決
められた空間固定の座標系を示す説明図、第9図
a〜dはいずれもベクトル表示される首振り式プ
ロペラの推力を説明するための模式図、第10図
はその位置偏差変換器の第1の位置偏差信号につ
いての説明図、第11図a〜dはいずれもその作
用を説明するための模式図、第12図はその位置
偏差変換器の第2の位置偏差信号についての説明
図、第13図a,b、第14図a,b、第15図
a,bおよび第16図a,bはいずれもその作用
を説明するための模式図、第17図a〜fはいず
れもそのシユミレーシヨン結果を示すグラフ、第
18図はそのシユミレーシヨンの条件を説明する
ための模式図である。
Below, an automatic position control device for a ship as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings.
The figure is its block diagram, Figure 8 is an explanatory diagram showing its predetermined space-fixed coordinate system, and Figures 9 a to d are schematic diagrams to explain the thrust of the oscillating propeller, which is displayed as a vector. Figure 10 is an explanatory diagram of the first position error signal of the position error converter, Figures 11 a to d are schematic diagrams for explaining its operation, and Figure 12 is the position error conversion. The explanatory diagrams of the second position deviation signal of the device, Fig. 13 a, b, Fig. 14 a, b, Fig. 15 a, b, and Fig. 16 a, b are all for explaining the action. The schematic diagrams and FIGS. 17a to 17f are graphs showing the simulation results, and FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the simulation conditions.

船首部に、第1の首振り式可変翼プロペラ(以
下「第1の首振り式プロペラ」という。)21を
そなえるとともに、船尾部に第2の首振り式可変
翼プロペラ(以下「第2の首振り式プロペラ」と
いう。)22をそなえた船舶1において、操縦者
は、位置設定器300に第8図に示すようなあら
かじめ決められた空間固定座標系(x、y)での
位置座標設定値xs,ysを与えるとともに、方位設
定器301に、船首方位設定値Ψsを与える。こ
こで第8図においてx軸をΨ=0度に対応させて
いる。
A first oscillating variable-wing propeller (hereinafter referred to as the "first oscillating propeller") 21 is provided at the bow, and a second oscillating variable-wing propeller (hereinafter referred to as "second oscillating propeller") is provided at the stern. In a ship 1 equipped with an oscillating propeller (referred to as an oscillating propeller) 22, the operator sets the position coordinates in a predetermined space fixed coordinate system (x, y) on the position setting device 300 as shown in FIG. In addition to giving the values x s and y s , a heading setting value Ψ s is given to the heading setting device 301 . Here, in FIG. 8, the x-axis corresponds to Ψ=0 degree.

また、位置検出器302は船位座標(x、y)
を検出し、方位検出器としてのジヤイロコンパス
303は船首方位Ψを検出するようになつてい
る。
In addition, the position detector 302 uses ship position coordinates (x, y)
The gyro compass 303 as a direction detector detects the heading Ψ.

さらに第1および第2の減算器304,305
は位置設定器300と位置検出器302との各出
力信号の差である船位偏差信号〔△x(=x−
xs)〕、〔△y(=y−ys)〕をそれぞれ出力し、第
3の減算器306は方位設定器301とジヤイロ
コンパス303との各出力信号の差である方位偏
差信号△Ψ(=Ψ−Ψs)を出力する。
Further, first and second subtractors 304 and 305
is the ship position deviation signal [△x(=x−
x s )] and [△y (=y-y s )], and the third subtractor 306 outputs an azimuth deviation signal △ which is the difference between the output signals of the azimuth setter 301 and the gyro compass 303. Output Ψ (=Ψ−Ψ s ).

船位偏差変換器307は船位偏差信号(△x,
△y)および方位設定信号Ψsより下記演算式(1)
により設定方位方向の船位偏差信号△x0および設
定方位方向に直角の船位偏差信号△y0を出力する
ようになつている。
The ship position deviation converter 307 receives ship position deviation signals (△x,
△y) and the direction setting signal Ψ s , the following calculation formula (1)
Accordingly, a ship position deviation signal Δx 0 in the set azimuth direction and a ship position deviation signal Δy 0 perpendicular to the set azimuth direction are output.

なお、座標(△x0、△y0)は第8図で設定方位
Ψs方向とこれに直角方向とに座標軸を一致させ
た座標系(x0,y0)での船位座標を表わしてい
る。
In addition, the coordinates (△x 0 , △y 0 ) represent the ship position coordinates in the coordinate system (x 0 , y 0 ) in which the coordinate axes coincide with the set direction Ψ s direction and the direction perpendicular to this in Figure 8. There is.

△x0=△xcosΨs+△ysinΨs △y0=−△xsinΨs+△ycosΨs ……(1) 以下、首振り式プロペラ21,22の推力はベ
クトル表示とし、「推力量」はベクトルの大きさ
を意味しプロペラ翼角に比例する量で記号で表
わす。又「推力方向」はベクトルの方向を意味し
プロペラ旋回角に比例する量で記号θで表わす。
更に符号規則は正の推力量は前進推力を表わし、
負の推力量は後進推力を表わすものとする。
△x 0 = △xcosΨ s + △ysinΨ s △y 0 = −△xsinΨ s + △ycosΨ s ... (1) Below, the thrust of the oscillating propellers 21 and 22 is expressed as a vector, and the "amount of thrust" is expressed as a vector. It is a quantity proportional to the propeller blade angle and is expressed by a symbol. Further, "thrust direction" means the direction of a vector, and is a quantity proportional to the propeller turning angle, and is represented by the symbol θ.
Furthermore, the sign convention is that a positive amount of thrust represents forward thrust;
A negative amount of thrust represents reverse thrust.

そして推力方向は船体中心線方向を零度とし、
右舷側の推力方向を正とし、左舷側の推力方向を
負として、それぞれ±90度を最大の推力方向とす
る。なお後進推力の推力方向はベクトルの矢印を
反対側に延ばして船体中心線となす角とする(第
9図参照)。
The direction of thrust is zero degrees in the direction of the hull centerline.
The direction of thrust on the starboard side is positive, the direction of thrust on the port side is negative, and the direction of maximum thrust is ±90 degrees. Note that the thrust direction of the astern thrust is the angle formed by extending the vector arrow to the opposite side and making it with the hull centerline (see Figure 9).

ところで、第1および第2のPID制御器30
8,309は船位偏差変換器307の出力信号△
x0を入力として、第1の首振り式プロペラ21の
推力量に対する要求信号1xと推力方向に対する
要求信号θ1xとを出力し、位置偏差△x0が零にな
るようにする制御器である。
By the way, the first and second PID controllers 30
8,309 is the output signal △ of the ship position deviation converter 307
This is a controller that receives x 0 as input and outputs a request signal 1x for the amount of thrust of the first oscillating propeller 21 and a request signal θ 1x for the thrust direction, so that the positional deviation △x 0 becomes zero. .

ここで第1の首振り式プロペラ21に対する要
求信号1x,θ1xは次のようになる。1x =KPX1△x0+KIK1∫△x0dt +KDK1d/dt(△x0) ……(2) なおKPX1、KIK1、KDK1<0と定めておく。
Here, the request signals 1x and θ 1x for the first oscillating propeller 21 are as follows. 1x = K PX1 △x 0 +K IK1 ∫△x 0 dt +K DK1 d/dt (△x 0 ) ...(2) Note that K PX1 , K IK1 , and K DK1 <0.

θ1X=KPX2△x0+KIX2∫△x0dt +KDX2d/dt(△x0) ……(3) なおKPX2、KIX2、KDX2>0と定めておく。θ 1X =K PX2 △x 0 +K IX2 ∫△x 0 dt +K DX2 d/dt(△x 0 )...(3) Note that K PX2 , K IX2 , and K DX2 are set as >0.

ここで、△x0は第10図に示す距離であり、第
10図に示すように、△x0>0のとき、すなわち
座標系(x0、y0)で船舶1の位置がy0軸より上方
にあるときは、(2)式より推力量に対する要求信号
1Xは負となり、第1の首振り式プロペラ21に
後進推力量を要求することにより、船舶1の位置
を設定位置(xs、ys)に戻そうとする。
Here, △x 0 is the distance shown in Fig. 10, and as shown in Fig. 10, when △x 0 > 0, that is, the position of the ship 1 in the coordinate system (x 0 , y 0 ) is y 0 When it is above the shaft, the required signal for the amount of thrust is obtained from equation (2).
1X becomes negative and attempts to return the position of the ship 1 to the set position (x s , y s ) by requesting the amount of backward thrust from the first oscillating propeller 21 .

(3)式よりθ1Xは正となり、推力ベクトルが第1
1図a,bの状態にあるときは、推力ベクトルが
矢印の方向に回転して船舶1の前後方向の推力成
分を減少させ、船舶1を後方に下げて設定位置に
戻そうとする。
From equation (3), θ 1X is positive, and the thrust vector is the first
In the states shown in FIGS. 1a and 1b, the thrust vector rotates in the direction of the arrow to reduce the thrust component in the longitudinal direction of the vessel 1, thereby lowering the vessel 1 rearward and attempting to return it to the set position.

また推力ベクトルが、第11図c,dの状態に
ある場合には、船舶1を設定位置に推力ベクトル
を矢印の方向に回転させる必要があり、そのため
には推力方向の要求信号θ1Xは負にする必要があ
る。
Furthermore, when the thrust vector is in the states shown in Figure 11 c and d, it is necessary to move the ship 1 to the set position and rotate the thrust vector in the direction of the arrow. It is necessary to

さらに、第11図a,bの場合、推力ベクトル
の推力量検出信号1と旋回角検出信号θ1との積
1θ1は正となり、第11図c,dの場合の推力ベ
クトルでは、同積1θ1が負となるから、第2の
PID制御器309は船舶1を設定位置に戻すため
に、検出信号の積1θ1が負の場合は(3)式より算出
された推力方向に対する要求信号θ1Xの符号を反
転して出力する必要がある。
Furthermore, in the case of Fig. 11a and b, the product of the thrust amount detection signal 1 of the thrust vector and the turning angle detection signal θ 1
1 θ 1 is positive, and in the thrust vectors shown in Figure 11 c and d, the equal product 1 θ 1 is negative, so the second
In order to return the ship 1 to the set position, the PID controller 309 inverts the sign of the request signal θ 1X for the thrust direction calculated from equation (3) when the product 1 θ 1 of the detection signals is negative and outputs it. There is a need.

このように積1θ1が負の場合に推力方向の要求
信号θ1Xの符号を反転させる役割は後述の第2の
符号変換器326で行なう。
In this way, when the product 1 θ 1 is negative, the second sign converter 326, which will be described later, performs the role of inverting the sign of the thrust direction request signal θ 1X .

また△x0<0のときは、(2)式より1Xは正とな
り、第1の首振り式プロペラ21に、前進推力を
要求することにより、船舶1を設定位置に戻そう
とする。
Further, when Δx 0 <0, 1X becomes positive from equation (2), and by requesting forward thrust from the first oscillating propeller 21, the ship 1 attempts to return to the set position.

(3)式よりθ1Xは負となり、推力ベクトルが、第
11図a,bの状態にあるときは、推力ベクトル
が第11図a,bに示す矢印とは逆の方向に回転
して船舶1を前方に戻そうとする。
From equation (3), θ 1X is negative, and when the thrust vector is in the states shown in Figure 11 a and b, the thrust vector rotates in the opposite direction to the arrows shown in Figure 11 a and b, and the ship Trying to move 1 back to the front.

また推力ベクトルが、第11図c,dの状態に
あるときは、要求信号θ1Xの符号を反転して正と
するため、推力ベクトルは第11図c,dに示す
矢印の方向とは逆方向に回転して、船舶1の位置
を設定位置に戻そうとする。
Furthermore, when the thrust vector is in the states shown in Fig. 11 c, d, the sign of the request signal θ 1X is inverted and made positive, so the thrust vector is opposite to the direction of the arrow shown in Fig. 11 c, d. direction to return the position of the vessel 1 to the set position.

なお、上記(2)、(3)式における第2項の積分項
は、風や潮流などの外乱があるときに、船舶1が
設定位置に戻つて位置偏差△x0が零の状態〔この
とき(2)、(3)式の第1項による要求信号は零にな
る。〕でも、外乱力に対抗できる推力ベクトルを
第1の首振り式プロペラ21に保持し続けるよう
に要求信号を出力する役割を果す項である。
Note that the second integral term in equations (2) and (3) above is the state in which the vessel 1 returns to the set position and the positional deviation △x 0 is zero when there is a disturbance such as wind or current. When the request signal according to the first term of equations (2) and (3) becomes zero. ], it is a term that plays the role of outputting a request signal so that the first oscillating propeller 21 continues to maintain a thrust vector capable of resisting disturbance forces.

また(2)、(3)式における第3項の微分項は、第1
の首振り式プロペラ21の推力ベクトルにより、
船舶1が設定位置に戻りつつあるときに、設定位
置より行き過ぎがないように第1の首振り式プロ
ペラ21の推力ベクトルに制動効果を持たせて安
定な位置制御を実現する役割を果す項である。
Also, the differential term of the third term in equations (2) and (3) is the first
Due to the thrust vector of the oscillating propeller 21,
When the ship 1 is returning to the set position, this term serves to provide a braking effect to the thrust vector of the first oscillating propeller 21 so as not to overshoot the set position, thereby realizing stable position control. be.

第3および第4のPID制御器310,311
は、x0軸方向の位置偏差△x0を入力として、第2
の首振り式プロペラ22の推力量に対する要求信
2Xと推力方向に対する要求信号θ2Xとを出力
し、位置偏差△x0が零になるようにする制御器で
ある。
Third and fourth PID controllers 310, 311
takes the positional deviation △x 0 in the x 0 axis direction as input, and calculates the second
This is a controller that outputs a request signal 2X for the thrust amount of the oscillating propeller 22 and a request signal θ 2X for the thrust direction so that the position deviation Δx 0 becomes zero.

ここで第2の首振り式プロペラ22に対する要
求信号2X,θ2Xは次のようになる。2X =KPX3△x0+KIX3∫△x0dt +KDX3d/dt(△x0) ……(4) なおKPX3、KIX3、KDX3<0と定めておく。
Here, the request signals 2X and θ 2X for the second oscillating propeller 22 are as follows. 2X = K PX3 △x 0 +K IX3 ∫△x 0 dt +K DX3 d/dt (△x 0 ) ... (4) Note that K PX3 , K IX3 , and K DX3 are set as <0.

θ2X=KPX4△x0+KIX4∫△x0dt +KDX4d/dt(△x0) ……(5) なおKPX4、KIX4、KDX4>0と定めておく。θ 2X =K PX4 △x 0 +K IX4 ∫△x 0 dt +K DX4 d/dt(△x 0 ) ...(5) Note that K PX4 , K IX4 , and K DX4 are set as >0.

ここで、第2の首振り式プロペラ22に対する
第3のPID制御器310の役割は、上述の第1の
首振り式プロペラ21に対する第1のPID制御器
308の役割と全く同様であるので、その作用の
説明は省略する。
Here, the role of the third PID controller 310 for the second oscillating propeller 22 is exactly the same as the role of the first PID controller 308 for the first oscillating propeller 21 described above. The explanation of its effect will be omitted.

また、第4のPID制御器311の役割は、上述
の第2のPID制御器309の役割と同じであり、
第4のPID制御器311は第2の首振り式プロペ
ラ22の推力量検出信号2と旋回角検出信号θ2
の積が負の場合には、要求信号θ2Xの符号を反転
させて出力する必要がある。
Further, the role of the fourth PID controller 311 is the same as the role of the second PID controller 309 described above,
When the product of the thrust amount detection signal 2 of the second oscillating propeller 22 and the turning angle detection signal θ 2 is negative, the fourth PID controller 311 inverts the sign of the request signal θ 2X and outputs it. There is a need to.

上記(4)、(5)式の積分項は、(2)、(3)式の積分項と
同様に、船舶1の位置偏差△x0が零の状態でも外
乱力に対抗できる推力ベクトルを第2の首振り式
プロペラ22に保持し続ける役割を果す項であ
る。
The integral terms in equations (4) and (5) above, like the integral terms in equations (2) and (3), determine the thrust vector that can counter the disturbance force even when the positional deviation △x 0 of the ship 1 is zero. This is a term that plays a role of continuing to be held in the second oscillating propeller 22.

また(4)、(5)式の微分項は、(2)、(3)式の微分項と
同様に、船舶1の位置偏差修正時に第2の首振り
式プロペラ22の推力ベクトルに制動効果を持た
せて安定な位置制御を実現する役割を果す項であ
る。
In addition, the differential terms in equations (4) and (5) have a braking effect on the thrust vector of the second oscillating propeller 22 when correcting the positional deviation of the ship 1, similar to the differential terms in equations (2) and (3). This is a term that plays a role in realizing stable position control.

第5および第6のPID制御器312,313
は、位置偏差変換器307の出力信号△y0を入力
として、第1の首振り式プロペラ21の推力量に
対する要求信号1Yと推力方向に対する要求信号
θ1Yとを出力し、位置偏差△y0が零になるように
する役割を果すもので、第1の首振り式プロペラ
21に対する要求信号1Y,θ1Yは次式のようにな
る。1Y =KPY5△y0+KIY5∫△y0dt +KDY5d/dt(△y0) ……(6) なおKPY5、KIY5、KDY5<0と定めることにす
る。
Fifth and sixth PID controllers 312, 313
inputs the output signal △y 0 of the position error converter 307, outputs a request signal 1Y for the amount of thrust of the first oscillating propeller 21 and a request signal θ 1Y for the thrust direction, and converts the position deviation △y 0 The request signals 1Y and θ 1Y for the first oscillating propeller 21 are expressed by the following equations. 1Y = K PY5 △y 0 +K IY5 ∫△y 0 dt +K DY5 d/dt (△y 0 ) ... (6) Note that K PY5 , K IY5 , and K DY5 <0 are set.

θ1Y=KPY6△y0+KIY6∫△y0dt +KDY6d/dt(△y0) ……(7) なおKPY6、KIY6、KDY6<0と定めておく。θ 1Y = K PY6 △y 0 +K IY6 ∫△y 0 dt +K DY6 d/dt (△y 0 ) ...(7) Note that K PY6 , K IY6 , and K DY6 <0 are set.

ここで△y0は第12図に示す距離であり、船舶
1が右前方より風や潮流などの外乱を受けて流さ
れ、x0軸より左側に来たとすると、このとき△y0
<0となり、(6)、(7)式より第1の首振り式プロペ
ラ21に対する要求信号1Y,θ1Yは、1Y>0、
θ1Y>0になる。
Here, △y 0 is the distance shown in Figure 12, and if the ship 1 is drifted from the right front due to disturbances such as wind and current, and comes to the left of the x 0 axis, then △y 0
<0, and from equations (6) and (7), the request signals 1Y and θ 1Y for the first oscillating propeller 21 are as follows: 1Y >0,
θ 1Y >0.

したがつて第1の首振り式プロペラ21の推力
ベクトルは、第13図aに示すように、第1象限
内にあり、右前方からの外乱に対し、前記第5図
bに示す推力ベクトルT1が実現される。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 is within the first quadrant, as shown in FIG. 13a, and the thrust vector T shown in FIG. 1 is realized.

次に、船舶1が左前方からの外乱によりx0軸の
右側に来た場合、すなわち△y0>0のときは、
(6)、(7)式より第1の首振り式プロペラ21の推力
ベクトルに対する要求信号1Y,θ1Yは、1Y<0、
θ1Y<0になる。
Next, when the ship 1 comes to the right side of the x 0 axis due to a disturbance from the front left, that is, when △y 0 > 0,
From equations (6) and (7), the required signals 1Y and θ 1Y for the thrust vector of the first oscillating propeller 21 are as follows: 1Y <0,
θ 1Y <0.

したがつて第1の首振り式プロペラ21の推力
ベクトルは、第13図b中の破線矢印で示すよう
に、第4象限内に生じ、この推力ベクトルでは位
置偏差をますます増大させることになるが、前述
のごとく左前方の外乱に対して船舶1の定位置保
持を実現できる 推力ベクトルの組合わせは、前記第6図aに示
す組合わせでなければならないため、旋回角検出
信号θ1が負の場合は推力量の要求信号1Yの符号
を変換する必要があるが、第5のPID制御器31
2は第1の首振り式プロペラ21の旋回角検出信
号θ1が負のときは推力量の要求信号1Yの符号を
変換して出力し、これにより第13図b中実線の
矢印で示す推力ベクトルを第1の首振り式プロペ
ラ21に実現でき、船舶1の定位置保持が可能と
なるのである。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 occurs within the fourth quadrant, as shown by the dashed arrow in FIG. 13b, and this thrust vector causes the positional deviation to increase further. However, as mentioned above, it is possible to maintain the fixed position of the ship 1 against disturbances on the left front.Since the combination of thrust vectors must be the combination shown in FIG. 6a, the turning angle detection signal θ 1 is If it is negative, it is necessary to convert the sign of the thrust amount request signal 1Y , but the fifth PID controller 31
2, when the turning angle detection signal θ 1 of the first oscillating propeller 21 is negative, the sign of the thrust amount request signal 1Y is converted and output, thereby increasing the thrust shown by the solid arrow in FIG. 13b. The vector can be realized in the first oscillating propeller 21, and the ship 1 can be held in a fixed position.

なお、旋回角検出信号θ1が負のときに推力量の
要求信号1Yの符号を変換する役割は、後述の第
1の符号変換器321で行なわせる。
Note that the role of converting the sign of the thrust amount request signal 1Y when the turning angle detection signal θ 1 is negative is performed by a first sign converter 321, which will be described later.

第7および第8のPID制御器314,315
は、y0軸方向の位置偏差信号△y0を入力として、
第2の首振り式プロペラ22の推力量に対する要
求信号2Yおよび推力方向に対する要求信号θ2Y
それぞれ出力し、位置偏差△y0が零となるように
する。
Seventh and eighth PID controllers 314, 315
takes the position deviation signal △y 0 in the y 0 axis direction as input,
A request signal 2Y for the thrust amount and a request signal θ 2Y for the thrust direction of the second oscillating propeller 22 are outputted, respectively, so that the positional deviation Δy 0 becomes zero.

ここで第2の首振り式プロペラ22に対する要
求信号2Y、θ2Yは次式のようにする。2Y =KPY7△y0+KIY7∫△ydt +KDY7d/dt(△y0) ……(8) なおKPY7、KIY7、KDY7<0と定めておく。
Here, the request signals 2Y and θ 2Y for the second oscillating propeller 22 are expressed by the following equations. 2Y = K PY7 △y 0 +K IY7 ∫△ydt +K DY7 d/dt (△y 0 ) ...(8) Note that K PY7 , K IY7 , and K DY7 <0.

θ2Y=KPY8△y0+KIY8∫△y0dt +KDY8d/dt(△y0) ……(9) なおKPY8、KIY8、KDY8>0と定めておく。θ 2Y = K PY8 △y 0 +K IY8 ∫△y 0 dt +K DY8 d/dt(△y 0 )...(9) Note that K PY8 , K IY8 , and K DY8 are set as >0.

ところで、船舶1が右前方より外乱を受けてx0
軸の左側に来たとすると、△y0<0となり、(8)、
(9)式より第2の首振り式プロペラ22の推力ベク
トルに対する要求信号2Y,θ2Y2Y>0、θ2Y
0になる。
By the way, ship 1 received a disturbance from the front right x 0
If it comes to the left side of the axis, △y 0 < 0, (8),
From equation (9), the required signal 2Y , θ 2Y for the thrust vector of the second oscillating propeller 22 is 2Y > 0, θ 2Y <
becomes 0.

したがつて第2の首振り式プロペラ22の推力
ベクトルは、第14図a中の破線の矢印で示すよ
うに、第2象限に生じ、この推力ベクトルでは位
置偏差をますます増大させることになるが、前述
のごとく、右前方の外乱に対して船舶1を定点保
持できる推力ベクトルの組合わせは前記第5図b
に示す組合わせでなければならないので、第1の
首振り式プロペラ21の要求信号の場合と同様
に、第2の首振り式プロペラ22の旋回角検出信
号θ2が負の場合は、推力量の要求信号2Yの符号
を変換する必要がある。
Therefore, the thrust vector of the second oscillating propeller 22 occurs in the second quadrant, as shown by the dashed arrow in FIG. However, as mentioned above, the combination of thrust vectors that can hold the ship 1 at a fixed point against disturbances on the right front is shown in Figure 5b above.
Therefore, if the turning angle detection signal θ 2 of the second oscillating propeller 22 is negative, as in the case of the request signal of the first oscillating propeller 21, the amount of thrust is It is necessary to convert the sign of the request signal 2Y .

したがつて第7のPID制御器314は第2の首
振り式プロペラ22の旋回角検出信号θ2が負のと
きは推力量の要求信号2Yの符号を変換して出力
すると第14図aの実線の矢印で示す推力ベクト
ルを第2の首振り式プロペラ22に実現でき、船
舶1の定位置保持が可能となる。
Therefore, when the turning angle detection signal θ 2 of the second oscillating propeller 22 is negative, the seventh PID controller 314 converts the sign of the thrust amount request signal 2Y and outputs it as shown in FIG. 14a. The thrust vector shown by the solid arrow can be realized in the second oscillating propeller 22, making it possible to maintain the ship 1 in a fixed position.

また旋回角検出信号θ2が負のときに推力量の要
求信号2Yの符号を変換する役割は後述の第3の
符号変換器331で行なわせる。
Further, when the turning angle detection signal θ 2 is negative, a third sign converter 331, which will be described later, performs the role of converting the sign of the thrust amount request signal 2Y .

次に、船舶1が左前方から外乱を受けてx0軸の
右側に来たとすると、△y0>0となり、(8)、(9)式
より第2の首振り式プロペラ22の推力ベクトル
に対する要求信号2Y,θ2Y2Y<0、θ2Y>0に
なる。
Next, if the ship 1 receives a disturbance from the front left and comes to the right side of the The request signals 2Y and θ 2Y become 2Y <0 and θ 2Y >0.

したがつて第2の首振り式プロペラ22の推力
ベクトルは、第14図bに示すように、第3象限
内に生じ、左前方からの外乱に対して前記第6図
aに示す推力ベクトルが実現され、船舶1の定位
置保持が可能となるのである。
Therefore, the thrust vector of the second oscillating propeller 22 occurs within the third quadrant as shown in FIG. 14b, and the thrust vector shown in FIG. This makes it possible to maintain the ship 1 in a fixed position.

なお、(6)〜(9)式における第2項の積分項は、船
舶1が設定位置に戻つて位置偏差△y0が零の状態
(このとき第1項による要求信号は零になる。)で
も、風や潮流などの外乱力に対抗できる推力ベク
トルをそれぞれの首振り式プロペラに保持し続け
るように要求信号を出力する役割を果す項であ
る。
Note that the integral term of the second term in equations (6) to (9) is used when the ship 1 returns to the set position and the positional deviation Δy 0 is zero (at this time, the request signal based on the first term becomes zero. ), this term plays the role of outputting a request signal so that each oscillating propeller continues to maintain a thrust vector capable of resisting disturbances such as wind and current.

また(6)〜(9)式における第3項の微分項は、それ
ぞれのプロペラの推力ベクトルにより船舶1が設
定位置に戻りつつあるときに設定位置より行き過
ぎがないようにプロペラの推力力ベクトルに制動
効果を持たせて安定な位置制御を実現する役割を
果す項である。
In addition, the differential term in the third term in equations (6) to (9) is used to adjust the thrust force vector of each propeller so that when the ship 1 is returning to the set position due to the thrust vector of each propeller, it does not go beyond the set position. This term plays a role in providing a braking effect and realizing stable position control.

第9および第10のPID制御器316,317は
第3の減算器306の出力すなわち方位偏差信号
△Ψとジヤイロコンパス303の出力信号Ψとを
入力として、第1の首振り式プロペラ21の推力
量に対する要求信号1〓と推力方向に対する要求
信号θ1〓とを出力して、方位偏差△Ψが零になる
ようにする役割を果すもので、第1の首振り式プ
ロペラ21に対する要求信号1〓,θ1〓は次式のよ
うになる。1 〓=KP9△Ψ+K19∫△Ψdt+KD9dΨ/dt……(
10) なおKP9、KI9、KD9<0と定めておく。
The ninth and tenth PID controllers 316 and 317 input the output of the third subtractor 306, that is, the azimuth deviation signal ΔΨ, and the output signal Ψ of the gyro compass 303, and the output of the first oscillating propeller 21. It outputs a request signal 1 〓 for the thrust amount and a request signal θ 1 〓 for the thrust direction so that the azimuth deviation △Ψ becomes zero, and is a request signal for the first oscillating propeller 21 1 〓, θ 1 〓 are as follows. 1 〓=K P9 △Ψ+K 19 ∫△Ψdt+K D9 dΨ/dt……(
10) Note that K P9 , K I9 , and K D9 <0.

θ1〓=KP10△Ψ+KI10∫△Ψdt+KD10dΨ/dt ……(11) なおKP10、KI10、KD10<0と定めておく。 θ 1 〓=K P10 △Ψ+K I10 ∫△Ψdt+K D10 dΨ/dt ...(11) Note that K P10 , K I10 , K D10 <0.

船舶1が、第15図aに示すように、右前方か
らの外乱を受けると、船首方位が変つて方位偏差
△Ψが△Ψ<0となり、(10)、(11)式より第1の首振
り式プロペラ21の推力ベクトルに対する要求信
1〓,θ1〓は1〓>0、θ1〓>0になる。
As shown in Figure 15a, when the ship 1 receives a disturbance from the right front, the heading changes and the heading deviation △Ψ becomes △Ψ<0, and from equations (10) and (11), the first The required signals 1 〓, θ 1 〓 for the thrust vector of the oscillating propeller 21 become 1 〓>0, θ 1 〓>0.

したがつて、第1の首振り式プロペラ21の推
力ベクトルは、第15図aに示すように、第1象
限内に生じ、船首方位を元に戻すような推力ベク
トルが実現されている。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 occurs within the first quadrant, as shown in FIG. 15a, and a thrust vector that returns the ship's heading to its original direction is realized.

次に船舶1が左前方からの外乱を受けると、方
位偏差△Ψが△Ψ>0となり、(10)、(11)式より第1
の首振り式プロペラ21の推力ベクトルに対する
要求信号1〓,θ1〓は1〓<0、θ1〓<0になる。
Next, when the ship 1 receives a disturbance from the front left, the azimuth deviation △Ψ becomes △Ψ>0, and from equations (10) and (11), the first
The required signals 1 〓, θ 1 〓 for the thrust vector of the oscillating propeller 21 become 1 〓<0, θ 1 〓<0.

したがつて第1の首振り式プロペラ21の推力
ベクトルは、第15図b中の破線の矢印で示すよ
うに、第4象限内に生じ、この推力ベクトルでは
方位偏差をますます増大させることになる。した
がつて船首方位を元に戻すような推力ベクトルを
実現するためには第15図bの実線の矢印で示す
推力ベクトルが必要になるから、第1の首振り式
プロペラ21の旋回角検出信号θ1が負の場合は推
力量の要求信号1〓の符号を変換する必要があ
る。
Therefore, the thrust vector of the first oscillating propeller 21 occurs in the fourth quadrant, as shown by the dashed arrow in FIG. Become. Therefore, in order to realize a thrust vector that returns the ship's heading to its original direction, the thrust vector shown by the solid arrow in FIG. 15b is required. If θ 1 is negative, it is necessary to convert the sign of the thrust amount request signal 1 〓.

これにより第9のPID制御器316は、第1の
首振り式プロペラ21の旋回角検出信号θ1が負の
ときは、推力量の要求信号1〓の符号を変換して
出力すると、第15図bの実線の矢印で示す推力
ベクトルを第1の首振り式プロペラ21に実現で
き、外乱による船首方位の修正がなされる。
As a result, the ninth PID controller 316 converts the sign of the thrust amount request signal 1 and outputs it when the turning angle detection signal θ 1 of the first oscillating propeller 21 is negative. The thrust vector shown by the solid line arrow in FIG.

なお、旋回角検出信号θ1が負のときに推力量の
要求信号1〓の符号を変換する役割は、後述の第
1の符号変換器321で行なわせる。
Note that the role of converting the sign of the thrust amount request signal 1 〓 when the turning angle detection signal θ 1 is negative is performed by a first sign converter 321 to be described later.

第11および第12のPID制御器318,319
は、方位偏差信号△Ψとジヤイロコンパス303
の出力信号Ψとを入力として、第2の首振り式プ
ロペラ22の推力量に対する要求信号2〓と推力
方向に対する要求信号θ2〓とを出力し、方位偏差
△Ψが零になるようにする制御器である。
11th and 12th PID controllers 318, 319
is the azimuth deviation signal △Ψ and the gyro compass 303
With the output signal Ψ of the second oscillating propeller 22 as input, a request signal 2 〓 for the thrust amount of the second oscillating propeller 22 and a request signal θ 2 〓 for the thrust direction are outputted so that the azimuth deviation △Ψ becomes zero. It is a controller.

この第2の首振り式プロペラ22に対する要求
信号2〓,θ2〓は次式のようになる。2 〓=KP11△Ψ+K111∫△Ψdt +KP11dΨ/dt ……(12) なお、KP11、K111、KD11>0と定めておく。
The request signals 2 〓 and θ 2 〓 for the second oscillating propeller 22 are expressed by the following equation. 2 〓=K P11 △Ψ+K 111 ∫△Ψdt +K P11 dΨ/dt ...(12) Note that K P11 , K 111 , K D11 > 0.

θ2〓=KP12△Ψ+K112∫△Ψdt +KD12dΨ/dt ……(13) なお、KP12、K112、KD12<0と定めておく。θ 2 〓=K P12 △Ψ+K 112 ∫△Ψdt +K D12 dΨ/dt ……(13) Note that K P12 , K 112 , K D12 <0. .

船舶1が、第16図aに示すように、右前方か
らの外乱を受けると、船首方位が変つて方位偏差
△Ψが△Ψ<0となり、(12)、(13)式より第1の首
振り式プロペラ21の推力ベクトルに対する要求
信号2〓、θ2〓は、2〓<0、θ2〓>0になる。
As shown in Figure 16a, when the ship 1 receives a disturbance from the right front, the ship's heading changes and the heading deviation △Ψ becomes △Ψ<0, and from equations (12) and (13), the first The required signals 2 〓, θ 2 〓 for the thrust vector of the oscillating propeller 21 become 2 〓<0, θ 2 〓>0.

したがつて第2の首振り式プロペラ22の推力
ベクトルは、第16図aに示すように、第3象限
内に生じ、船首方位を元に戻すような推力ベクト
ルが実現される。
Therefore, the thrust vector of the second oscillating propeller 22 occurs within the third quadrant, as shown in FIG. 16a, and a thrust vector that returns the ship's heading to its original direction is realized.

次に船舶1が左前方からの外乱を受けると、方
位偏差△Ψが△Ψ>0となり、(12)、(13)式より第
2の首振り式プロペラ22の推力ベクトルに対す
る要求信号2〓,θ2〓は、2〓>0、θ2〓<0にな
る。
Next, when the ship 1 receives a disturbance from the left front, the azimuth deviation △Ψ becomes △Ψ > 0, and from equations (12) and (13), the required signal 2 for the thrust vector of the second oscillating propeller 22 , θ 2 〓 becomes 2 〓 > 0, θ 2 〓 < 0.

したがつて第2の首振り式プロペラ22の推力
ベクトルは、第16図b中の破線の矢印で示すよ
うに、第2象限内に生じ、この推力ベクトルでは
方位偏差をますます増大させることになる。した
がつて船首方位を元を戻すためには、第16図b
の実線の矢印で示す推力ベクトルが必要とされる
から、第2の首振り式プロペラ22の旋回角検出
信号θ2が負の場合には、推力量の要求信号2〓の
符号を変換する必要がある。
Therefore, the thrust vector of the second oscillating propeller 22 occurs within the second quadrant, as shown by the dashed arrow in FIG. Become. Therefore, in order to return the ship's heading to its original direction, please refer to Figure 16b.
Since the thrust vector shown by the solid arrow is required, if the turning angle detection signal θ 2 of the second oscillating propeller 22 is negative, it is necessary to convert the sign of the thrust amount request signal 2 〓. There is.

したがつて第11のPID制御器318は、第2の
首振り式プロペラ22の旋回角検出信号θ2が負の
ときは、推力量の要求信号2〓の符号を変換して
出力すると、第16図bに実線の矢印で示す推力
ベクトルを第2の首振り式プロペラ22に実現で
き、外乱による船首方位の修正がなされる。
Therefore, when the turning angle detection signal θ 2 of the second oscillating propeller 22 is negative, the eleventh PID controller 318 converts the sign of the thrust amount request signal 2 〓 and outputs it. The thrust vector shown by the solid arrow in FIG. 16b can be realized in the second oscillating propeller 22, and the heading of the ship can be corrected due to disturbance.

なお、(10)〜(13)式における第2項の積分項は、
船舶1が設定方位に戻つて方位偏差△Ψが零の状
態(このとき第1項による要求信号は零になる。)
でも、風や潮流などの外乱に対抗できる推力ベク
トルをそれぞれの首振り式プロペラに保持し続け
るように要求信号を出力する役割を果す項であ
る。
Note that the second integral term in equations (10) to (13) is
The ship 1 returns to the set orientation and the orientation deviation ΔΨ is zero (at this time, the request signal based on the first term becomes zero).
However, this term plays the role of outputting a request signal so that each oscillating propeller continues to maintain a thrust vector that can counter disturbances such as wind and current.

さらに、(10)〜(13)式における第3項の微分項
は、それぞれのプロペラの推力ベクトルにより船
舶1が設定方位に戻りつつあるときに設定方位よ
り行き過ぎがないようにプロペラの推力ベクトル
に制動効果を持たせて安定な方位制御を実現する
役割を果す項である。
Furthermore, the differential term in the third term in equations (10) to (13) is used to adjust the propeller thrust vector so that when the ship 1 is returning to the set heading due to the thrust vector of each propeller, it does not go beyond the set heading. This term plays the role of providing a braking effect and realizing stable azimuth control.

第1の加算器320は、第5のPID制御器31
2と第9のPID制御器316の出力信号とを入力
として、下記(14)式の加算結果1Aを出力するも
のである。1A1Y1〓 =KPY5△y0+K1Y5∫△y0dt +KDY5d/dt(△y0) +KP9△Ψ+K19∫△Ψdt+KD9dΨ/dt……(14) 第1の符号変換器321は、第1の首振り式プ
ロペラ21の旋回角が負すなわち推力ベクトルが
左向きの場合に、第1の加算器320が出力する
第1の首振り式プロペラ21の推力量に対する要
求信号1Aの符号を変換して、第1の首振り式プ
ロペラ21に位置偏差△y0および方位偏差△Ψの
修正を効果的に行なえるような推力ベクトルを実
現する役割を持つものである。
The first adder 320 is connected to the fifth PID controller 31
2 and the output signal of the ninth PID controller 316, and outputs the addition result 1A of the following equation (14). 1a = 1y + 1 〓 = k py5 △ y 0 + k 1y5 ∫ y 0 dt + k dy5 d / dt (△ y 0 ) + k p9 △ △ 9 △ △ 9 △ △ ∫ 9 △ △ △ ∫ 9 9 d ψ / dt…. 14) The first code converter 321 converts the first oscillating propeller 21 output from the first adder 320 when the turning angle of the first oscillating propeller 21 is negative, that is, when the thrust vector is directed to the left. The first oscillating propeller 21 has the role of converting the sign of the request signal 1A for the amount of thrust to realize a thrust vector that can effectively correct the position deviation △y 0 and the azimuth deviation △Ψ. It is something you have.

したがつてこの第1の符号変換器321は第1
の加算器320と後述する第1の首振り式プロペ
ラ21の旋回角検出器329の各出力信号を入力
として、旋回角検出信号θ1が負の場合には、第1
の加算器320の出力信号の符号を変換して出力
し、旋回角検出信号θ1が正の場合は、第1の加算
器320の出力信号の符号を変換せずそのまま出
力する。
Therefore, this first code converter 321
When the turning angle detection signal θ 1 is negative, the first
If the turning angle detection signal θ 1 is positive, the sign of the output signal of the first adder 320 is not converted and is output as is.

第2の加算器322は、第1のPID制御器30
8と第1の符号変換器321の出力信号とを入力
として、第1の首振り式プロペラ21の推力量に
対する要求信号1dとして、下記(15)式の加算結
果を出力するものである。1d =KPX1△x0+KIX1∫△x0dt +KDX1d/dt(△x0) ±{KPY5△y0+KIY5∫△y0dt +KDY5d/dt(△y0) +KP9△Ψ+KI9∫△Ψdt+KD9dΨ/dt} ……(15) 〔θ1>0のときは、+符号選択 θ1<0のときは、−符号選択〕 なお、この(15)式における第1〜第3項は風や
潮流などの外乱に対抗して第1の首振り式プロペ
ラ21の推力量を変えることにより船舶1の位置
偏差△x0が零となるように安定な位置制御を行な
う役割を果す項で、第4〜第6項は位置偏差△y0
を零にする役割を果す項で、第7〜第9項は方位
偏差△Ψを零にする役割を果す項である。
The second adder 322 is connected to the first PID controller 30
8 and the output signal of the first code converter 321, the addition result of the following equation (15) is output as the request signal 1d for the amount of thrust of the first oscillating propeller 21. 1d =K PX1 △x 0 +K IX1 ∫△x 0 dt +K DX1 d/dt (△x 0 ) ±{K PY5 △y 0 +K IY5 ∫△y 0 dt +K DY5 d/dt (△y 0 ) +K P9 △Ψ+K I9 ∫△Ψdt+K D9 dΨ/dt} ...(15) [When θ 1 > 0, + sign selection. When θ 1 < 0, - sign selection] Note that this ( The first to third terms in equation 15) are such that the positional deviation △x 0 of the ship 1 becomes zero by changing the amount of thrust of the first oscillating propeller 21 against disturbances such as wind and current This is a term that plays a role in performing stable position control, and the 4th to 6th terms are positional deviation △y 0
The seventh to ninth terms are the terms that play the role of making the azimuth deviation ΔΨ zero.

また(15)式における符号の選択は、上述の第1
の符号変換器321が行なう。
In addition, the selection of the sign in equation (15) is determined by the first
The code converter 321 performs this.

第1の自動手動切換装置323は、既存の第1
の翼角ハンドル100と第2の加算器322との
各出力信号を入力として、操縦者は希望する運転
モードに応じていずれかの信号を出力させること
ができるようになつている。
The first automatic manual switching device 323 replaces the existing first automatic manual switching device 323.
By inputting the respective output signals from the wing angle handle 100 and the second adder 322, the operator can output any one of the signals depending on the desired driving mode.

なお、既存の第1の翼角サーボ機構101は、
第1の自動手動切換装置323の出力信号によ
り、第1の首振り式プロペラ21の推力量1
調節する。
Note that the existing first blade angle servo mechanism 101 is
The thrust amount 1 of the first oscillating propeller 21 is adjusted by the output signal of the first automatic manual switching device 323.

第1の翼角検出器324は第1の首振り式プロ
ペラ21の推力量を検出するもので、第1の乗算
器325はこの第1の翼角検出器324と後述の
第1の首振り式プロペラ21用の第1の旋回角検
出器329との出力信号を入力としてその積を出
力するものである。
The first blade angle detector 324 detects the amount of thrust of the first oscillating propeller 21, and the first multiplier 325 detects the amount of thrust of the first oscillating propeller 21. The output signal from the first turning angle detector 329 for the formula propeller 21 is input, and the product thereof is output.

第2の符号変換器326は、第1の首振り式プ
ロペラ21の推力量信号1と旋回角信号θ1の積が
負の場合に、第2のPID制御器309が出力する
第1の首振り式プロペラ21の推力方向に対する
要求信号θ1Xの符号を変換して、第1の首振り式
プロペラ21に位置偏差△x0の修正を効果的に行
なえるような推力ベクトルを実現する役割を果す
ものである。
The second sign converter 326 converts the first head output from the second PID controller 309 when the product of the thrust amount signal 1 of the first oscillating propeller 21 and the turning angle signal θ 1 is negative. The role is to convert the sign of the request signal θ 1X for the thrust direction of the swinging propeller 21 to realize a thrust vector that can effectively correct the positional deviation Δx 0 of the first swinging propeller 21. It is something that will be fulfilled.

したがつて、第2の符号変換器326は、第2
のPID制御器309と第1の乗算器325の各出
力信号を入力として、第1の乗算器325の出力
信号が負の場合は、第2のPID制御器309の出
力信号の符号を変換して出力し、乗算器325の
出力信号が正の場合は、第2のPID制御器309
の出力信号の符号を変換せずそのまま出力する。
Therefore, the second code converter 326
When the output signal of the first multiplier 325 is negative, the sign of the output signal of the second PID controller 309 is converted. and if the output signal of the multiplier 325 is positive, the second PID controller 309
Outputs the output signal as is without converting the sign.

第3の加算器327は、第2の符号変換器32
6と第6のPID制御器313と第10のPID制御器
317との各出力信号を入力として、第1の首振
り式プロペラ21の推力方向に対する要求信号
θ1dとして、下記(16)式の加算結果を出力するもの
である。
The third adder 327 is connected to the second code converter 32
6, the sixth PID controller 313, and the tenth PID controller 317, and as the request signal θ 1d for the thrust direction of the first oscillating propeller 21, the following equation (16) is calculated. It outputs the addition result.

θ1d=±{KPX2△x0+KIX2∫△x0dt +KDX2d/dt(△x0)} +KPY6△y0+KIY6∫△y0dt +KDY6d/dt(△y0) +KP10△Ψ+KI10∫△Ψdt+KD10dΨ/dt ……(16) 〔1θ1>0のときは、+符号選択 1θ1<0のときは、−符号選択〕 なお、この(16)式における第1〜第3項は外乱
に対して第1の首振り式プロペラ21の推力方向
を変えることにより船舶1の位置偏差△x0が零に
なるようにする役割を果す項で、第4〜第6項は
位置偏差△y0を零にする役割を果す項で、第7〜
第9項は方位偏差△Ψを零にする役割を果す項で
ある。
θ 1d = ± {K PX2 △x 0 +K IX2 ∫△x 0 dt +K DX2 d/dt (△x 0 )} +K PY6 △y 0 +K IY6 ∫△y 0 dt +K DY6 d/dt (△y 0 ) +K P10 △Ψ+K I10 ∫△Ψdt+K D10 dΨ/dt ...(16) [When 1 θ 1 > 0, + sign selection 1 When θ 1 < 0, - sign selection] , the first to third terms in this equation (16) play the role of making the positional deviation △x 0 of the ship 1 zero by changing the thrust direction of the first oscillating propeller 21 in response to disturbances. The fourth to sixth terms are the terms that play the role of making the positional deviation △y 0 zero, and the seventh to
The ninth term is a term that plays the role of making the azimuth deviation ΔΨ zero.

また(16)式における符号の選択は、上述の第2
の符号変換器326が行なう。
In addition, the selection of the sign in equation (16) is determined by the second
The code converter 326 performs this.

第2の自動手動切換装置328は、既存の第1
の旋回角ハンドル102と第3の加算器327と
の各出力信号を入力として、操縦者が希望する運
転モードに応じていずれかの信号を出力させるこ
とができるようにしたものである。
The second automatic manual switching device 328 replaces the existing first automatic manual switching device 328.
The output signals from the turning angle handle 102 and the third adder 327 are input, and the driver can output any one of the signals depending on the driving mode desired.

なお、既存の第1の旋回角サーボ機構103
は、第2の自動手動切換装置328の出力信号を
入力として、第1の首振り式プロペラ21の旋回
角θ1を調節する。
Note that the existing first turning angle servo mechanism 103
adjusts the turning angle θ 1 of the first oscillating propeller 21 using the output signal of the second automatic manual switching device 328 as input.

第1の旋回角検出器329は、第1の首振り式
プロペラ21の旋回角θ1を検出するもので、旋回
角検出信号θ1は上述の第1の符号変換器321と
第1の乗算器325とに入力される。
The first turning angle detector 329 detects the turning angle θ 1 of the first oscillating propeller 21, and the turning angle detection signal θ 1 is generated by the first code converter 321 and the first multiplication. 325.

第4の加算器330は、第7のPID制御器31
4と第11のPID制御器318との各出力信号を入
力として、下記(17)式の加算結果4Aを出力する
ものである。4A2Y2〓 =KPY7△y0+KIY7∫△y0dt+KDY7d/dt(△y0) =KP11△Ψ+KI11∫△Ψdt+KD11dΨ/dt ……(17) 第3の符号変換器331は、第1の首振り式プ
ロペラ21に対する第1の符号変換器321と同
じ役割を第2の首振り式プロペラ22について果
すもので、第4の加算器330と後述する第2の
首振り式プロペラ22用の第2の旋回角検出器3
39との各出力信号4A,θ2を入力として、旋回
角検出信号θ2が負の場合は、第4の加算器330
の出力信号の符号を変換して出力し、旋回角検出
信号θ2が正の場合は、第4の加算器330の出力
信号の符号を変換せずそのまま出力する。
The fourth adder 330 is connected to the seventh PID controller 31
4 and the eleventh PID controller 318 as inputs, and outputs the addition result 4A of the following equation (17). 4A = 2Y + 2 〓 =K PY7 △y 0 +K IY7 ∫△y 0 dt+K DY7 d/dt(△y 0 ) =K P11 △Ψ+K I11 ∫△Ψdt+K D11 dΨ/dt …… ( 17) The third code converter 331 plays the same role for the second oscillating propeller 22 as the first code converter 321 for the first oscillating propeller 21, and the fourth adder 330 and a second turning angle detector 3 for the second oscillating propeller 22, which will be described later.
When the turning angle detection signal θ 2 is negative, the fourth adder 330
If the turning angle detection signal θ 2 is positive, the sign of the output signal of the fourth adder 330 is not converted and is output as is.

第5の加算器332は、第3のPID制御器31
0と第3の符号変換器331との各出力信号を入
力として、第2の首振り式プロペラ22の推力量
に対する要求信号2dとして、下記(18)式の加算
結果を出力するものである。2d =KPX3△x0+KIX3∫△x0dt +KDX3d/dt(△x0) ±{KPY7△y0+KIY7∫△y0dt +KDY7d/dt(△y0) +KP11△Ψ+KI11∫△Ψdt+KD11dΨ/dt} ……(18) 〔θ2>0のときは、+符号選択 θ2<0のときは、−符号選択〕 なお、この(18)式における第1〜第3項は外乱
に対して第2のプロペラ22の推力量を変えるこ
とにより位置偏差△x0が零になるようにする役割
を果たす項で、第4〜第6項は位置偏差△y0が零
になるようにする役割を果たす項で、第7〜第9
項は方位偏差△Ψが零になるようにする役割を果
たす項である。
The fifth adder 332 is connected to the third PID controller 31
0 and the third code converter 331 as inputs, and outputs the addition result of the following equation (18) as the request signal 2d for the amount of thrust of the second oscillating propeller 22. 2d =K PX3 △x 0 +K IX3 ∫△x 0 dt +K DX3 d/dt (△x 0 ) ±{K PY7 △y 0 +K IY7 ∫△y 0 dt +K DY7 d/dt (△y 0 ) +K P11 △Ψ+K I11 ∫△Ψdt+K D11 dΨ/dt} ...(18) [When θ 2 > 0, + sign selection. When θ 2 < 0, - sign selection] Note that this ( The first to third terms in Equation 18) are terms that play a role in making the positional deviation △x 0 zero by changing the amount of thrust of the second propeller 22 in response to disturbances, The 7th to 9th terms serve to make the positional deviation △y 0 become zero.
The term is a term that plays a role in making the azimuth deviation △Ψ become zero.

また(18)式の符号の選択は、上述の第3の符号
変換器331で行なう。
Further, the selection of the code in equation (18) is performed by the third code converter 331 described above.

第3の自動手動切換装置333は、既存の第2
の翼角ハンドル104と、第5の加算器332と
の各出力信号を入力とし、操縦者が希望する運転
モードに応じていずれかの信号を出力させるもの
である。
The third automatic manual switching device 333 replaces the existing second automatic manual switching device 333.
The output signals from the wing angle handle 104 and the fifth adder 332 are input, and one of the signals is output depending on the driving mode desired by the operator.

なお、既存の第2の翼角サーボ機構105は、
第3の自動手動切換装置333の出力信号によ
り、第2の首振り式プロペラ22の推力量2
調節する。
Note that the existing second blade angle servo mechanism 105 is
The amount of thrust 2 of the second oscillating propeller 22 is adjusted by the output signal of the third automatic manual switching device 333.

第2の翼角検出器334は、第2の首振り式プ
ロペラ22の推力量2を検出するもので、第2
の乗算器335は第2の翼角検出器334と後述
する第2の首振り式プロペラ22用の第2の旋回
角検出器339との各出力信号2,θ2を入力とし
て、その積を出力するものである。
The second blade angle detector 334 detects the thrust amount 2 of the second oscillating propeller 22.
The multiplier 335 inputs the output signals 2 and θ 2 of the second blade angle detector 334 and the second turning angle detector 339 for the second oscillating propeller 22, which will be described later, and calculates the product thereof. This is what is output.

第4の符号変換器336は、第1の首振り式プ
ロペラ21における第2の符号変換器326と同
じ役割を第2の首振り式プロペラ22について果
すもので、第4のPID制御器311と第2の乗算
器335との各出力信号を入力として、第2の乗
算器335の出力信号が負の場合は、第4のPID
制御器311の出力信号の符号を変換して出力
し、乗算器335の出力信号が正の場合は、第4
のPID制御器311の出力信号の符号を変換せず
そのまま出力する。
The fourth code converter 336 plays the same role for the second oscillating propeller 22 as the second code converter 326 for the first oscillating propeller 21 , and is similar to the fourth PID controller 311 . With each output signal of the second multiplier 335 as input, if the output signal of the second multiplier 335 is negative, the fourth PID
The sign of the output signal of the controller 311 is converted and output, and when the output signal of the multiplier 335 is positive, the fourth
The sign of the output signal of the PID controller 311 is not converted and is output as is.

第6の加算器337は、第4の符号変換器33
6と、第8のPID制御器315と第12のPID制御
器319との各出力信号を入力として、第2の首
振り式プロペラ22の推力方向に対する要求信号
θ2dとして、下記(19)式の加算結果を出力するもの
である。
The sixth adder 337 is connected to the fourth code converter 33
6, the output signals of the eighth PID controller 315, and the twelfth PID controller 319 as inputs, and as the request signal θ 2d for the thrust direction of the second oscillating propeller 22, the following equation (19) is obtained. It outputs the addition result of .

θ2d=±{KPX4△x0+KIX4∫△x0dt +KDX4d(△x0)/dt} +KPY8△y0+KIY8∫△y0dt +KDY8d/dt(△y0) +KP12△Ψ+KI12∫△Ψdt+KD12dΨ/dt ……(19) 〔2θ2>0のときは、+符号選択 2θ2<0のときは、−符号選択〕 なお、この(19)式における第1〜第3項は外乱
に対して第2のプロペラ22の推力方向を変える
ことにより位置偏差△x0が零になるようにする役
割を果たす項で、第4〜第6項は位置偏差△y0
零になるようにする役割を果たす項で、第7〜第
9項は方位偏差△Ψが零になるようにする役割を
果たす項である。
θ 2d = ±{K PX4 △x 0 +K IX4 ∫△x 0 dt +K DX4 d (△x 0 )/dt} +K PY8 △y 0 +K IY8 ∫△y 0 dt +K DY8 d/dt (△y 0 ) +K P12 △Ψ+K I12 ∫△Ψdt+K D12 dΨ/dt ...(19) [When 2 θ 2 > 0, + sign selection 2 When θ 2 < 0, - sign selection] , the first to third terms in this equation (19) are terms that play a role in making the positional deviation △x 0 become zero by changing the thrust direction of the second propeller 22 in response to disturbances, and the fourth term The to sixth terms are terms that play a role in making the positional deviation Δy 0 become zero, and the seventh to ninth terms are terms that play a role in making the azimuth deviation ΔΨ become zero.

また(19)式の符号の選択は、上述の第4の符号
変換器336が行なう。
Further, the selection of the code in equation (19) is performed by the above-mentioned fourth code converter 336.

第4の自動手動切換装置338は、既存の第2
の旋回角ハンドル106と第6の加算器337と
の各出力信号を入力として、操縦者が希望する運
転モードに応じていずれかの信号を出力させるも
のである。
The fourth automatic manual switching device 338 replaces the existing second
The output signals from the turning angle handle 106 and the sixth adder 337 are inputted, and one of the signals is outputted according to the driving mode desired by the operator.

なお、既存の第2の旋回角サーボ機構107
は、第4の自動手動切換装置338の出力信号に
より第2の首振り式プロペラ22の旋回角θ2を調
節する。
Note that the existing second turning angle servo mechanism 107
adjusts the turning angle θ 2 of the second oscillating propeller 22 based on the output signal of the fourth automatic manual switching device 338.

第2の旋回角検出器339は、第2の首振り式
プロペラ22の旋回角θ2を検出するもので、旋回
角検出信号θ2は上述の第3の符号変換器331と
第2の乗算器335とに入力される。
The second turning angle detector 339 detects the turning angle θ 2 of the second oscillating propeller 22, and the turning angle detection signal θ 2 is transmitted through the third code converter 331 and the second multiplication. 335.

次に、本装置についての実験例を示す。 Next, an experimental example regarding this device will be shown.

第17図は、船舶1が風速20m/secの風外乱
を右前方30度より受けたときに、本装置を使用し
て船舶1の定点保持制御を行なつたときの性能シ
ミユレーシヨン結果を示す特性曲線図であるが、
風速の時間的変化を示す第17図aから、風速は
10秒間で0より20m/sec(約40KT)に達してい
ることがわかる。
Figure 17 shows performance simulation results when this device is used to control the ship 1 to maintain a fixed point when the ship 1 receives a wind disturbance with a wind speed of 20 m/sec from 30 degrees forward to the right. Although it is a curve diagram,
From Figure 17a, which shows the temporal change in wind speed, the wind speed is
It can be seen that the speed reaches 20m/sec (approximately 40KT) from 0 in 10 seconds.

第17図bは、第17図aの風外乱を受けたと
きの船舶1の位置および方位の時間的変化を示す
ものであるが、船舶1の前後方向(x0軸方向)の
動きであるサージ量(実線)は最大約4mに達し、
船舶1の左右方向(y0軸方向)の動きであるスウ
エイ量(破線)は最大8mに達し、元の位置に戻
るのに約2.5分を要していることがわかる。なお、
船舶1の方位(図中Γ−で示す。)は左向きに最大
10度変化するが、元の方位に戻るのに約2分を要
していることがわかる。
Figure 17b shows temporal changes in the position and orientation of the ship 1 when it is subjected to the wind disturbance shown in Figure 17a, which is the movement of the ship 1 in the longitudinal direction (x 0 axis direction). The amount of surge (solid line) reaches a maximum of approximately 4m,
It can be seen that the sway amount (dashed line), which is the movement of ship 1 in the left-right direction (y - axis direction), reaches a maximum of 8 m, and it takes about 2.5 minutes to return to the original position. In addition,
The bearing of ship 1 (indicated by Γ- in the figure) is maximum to the left.
Although the direction changes by 10 degrees, it can be seen that it takes about 2 minutes to return to the original direction.

以上により、船舶1は第17図aのステツプ状
風外乱を受けたときに約2.5分で元の状態に復帰
することがわかる。
From the above, it can be seen that the ship 1 returns to its original state in about 2.5 minutes when it receives the step-like wind disturbance shown in FIG. 17a.

第17図c〜fは、いずれも第17図aに示す
ステツプ状風外乱を受けたときに船舶1の位置お
よび方位を元に戻すために第1および第2の首振
り式可変翼プロペラ21,22が発生する推力ベ
クトルの時間的経過を示すものであり、第17図
c,dは船舶1の船首部に位置する第1の首振り
式プロペラ21の推力ベクトルの変化を示すグラ
フで、第17図cの実線はプロペラ翼角を示し破
線は旋回角を示しており、第17図dの実線は推
力の大きさを示し、破線はプロペラ消費馬力を示
している。
17c to 17f show the first and second oscillating variable blade propellers 21 in order to restore the original position and orientation of the ship 1 when receiving the step-like wind disturbance shown in FIG. 17a. , 22 are graphs showing changes in the thrust vector of the first oscillating propeller 21 located at the bow of the ship 1. The solid line in FIG. 17c shows the propeller blade angle, the broken line shows the turning angle, the solid line in FIG. 17d shows the magnitude of thrust, and the broken line shows propeller horsepower consumption.

これらの図から、第1の首振り式プロペラ21
は、第17図cの実線が示すように、プロペラ翼
角が一時的に大きな翼角に達した後、第18図に
示すような右向き前進推力となる推力ベクトル
T1を発生して、船舶1の位置および方位を元に
戻して整定していることがわかる。
From these figures, the first oscillating propeller 21
is the thrust vector that becomes the rightward forward thrust as shown in Fig. 18 after the propeller blade angle temporarily reaches a large blade angle, as shown by the solid line in Fig. 17c.
It can be seen that T 1 is generated and the position and orientation of the ship 1 are returned to their original state and stabilized.

第17図e,fは船舶1の船尾部に位置する第
2の首振り式プロペラ22の推力ベクトルの変化
を示すグラフで、第17図eの実線はプロペラ翼
角を示し、破線は旋回角を示しており、第17図
fの実線は推力の大きさを示し、破線はプロペラ
消費馬力を示している。
Figures 17e and 17f are graphs showing changes in the thrust vector of the second oscillating propeller 22 located at the stern of the ship 1. The solid line in Figure 17e indicates the propeller blade angle, and the broken line indicates the turning angle. The solid line in FIG. 17f shows the magnitude of the thrust, and the broken line shows the propeller consumption horsepower.

これらの図から第2の首振り式プロペラ22は
右側に後進推力を発生して、第18図に示すよう
な後進推力となる推力ベクトルT2を発生して位
置および方位を元に戻して整定していることがわ
かる。
From these figures, the second oscillating propeller 22 generates backward thrust to the right, generates a thrust vector T 2 that becomes the backward thrust as shown in Figure 18, returns to the original position and orientation, and settles. I know what you're doing.

以上により第17図aに示すようなステツプ状
風外乱を船舶1が右前方から受けたときは、第1
8図に示すような推力ベクトルが第1および第2
の首振り式プロペラ21,22にそれぞれ発生
し、これらの推力ベクトルの組合わせは前記第5
図bに示す船舶1の定位置保持を可能とする推力
ベクトルの組合わせに一致することから、本装置
は船舶1の定点保持制御装置に有効であることが
わかる。
As described above, when the ship 1 receives a step-like wind disturbance from the right front as shown in Fig. 17a, the first
The thrust vectors shown in Figure 8 are the first and second thrust vectors.
The thrust vectors are generated in the oscillating propellers 21 and 22, respectively, and the combination of these thrust vectors is the fifth thrust vector.
It can be seen that this device is effective as a fixed point holding control device for the ship 1 because the thrust vectors match the combination of thrust vectors that enable the ship 1 to be held in a fixed position as shown in FIG.

なお第17図中、第2の首振り式プロペラ22
の後進推力が第1の首振り式プロペラ21の前進
推力に較べてかなり小さいのは、第1の首振り式
プロペラ21の推力ベクトルのうち、船舶1の船
体中心線方向の前進推力成分が第2の首振り式プ
ロペラ22の推力ベクトルの船体中心線方向の後
進推力成分によつて相殺されるのを極力避けたた
めである。
In addition, in FIG. 17, the second oscillating propeller 22
The reason why the backward thrust is considerably smaller than the forward thrust of the first oscillating propeller 21 is because the forward thrust component in the direction of the hull centerline of the ship 1 is the first thrust vector of the first oscillating propeller 21. This is to avoid as much as possible the thrust vector of the second oscillating propeller 22 from being offset by the backward thrust component in the direction of the hull centerline.

なお、回転数により推力調整を行なう首振り式
固定ピツチプロペラを本装置に使用する場合は、
翼角サーボ機構に代わつて、プロペラ回転数サー
ボ機構を使用することにより、可変翼により推力
調整を行なう前述の首振り式プロペラと同様の効
果を挙げることができる。
In addition, when using this device with an oscillating fixed pitch propeller that adjusts the thrust depending on the rotation speed,
By using a propeller rotation speed servo mechanism instead of the blade angle servo mechanism, it is possible to achieve the same effect as the above-mentioned oscillating propeller in which thrust is adjusted using variable blades.

また本装置は制御用計算機に置きかえてDDC
(Direct Digital Control)方式によつても実現
することができる。
In addition, this device can be used as a DDC instead of a control computer.
(Direct Digital Control) method can also be used.

以上詳述したように、本発明の船舶の自動位置
制御装置によれば、上記のシミユレーシヨン結果
からもわかるように、操縦者が船舶の設定位置と
設定方位とを一度与えておけば、あとは最適の手
順で2台の首振り式プロペラが自動的に駆動制御
され、船舶の定点保持を安定に行なうことができ
る推力ベクトルの組合わせを実現できる利点があ
る。
As described in detail above, according to the automatic position control device for a ship of the present invention, as can be seen from the above simulation results, once the operator has given the set position and orientation of the ship, the rest is controlled. The advantage is that the two oscillating propellers are automatically controlled in accordance with the optimum procedure to achieve a combination of thrust vectors that can stably hold the ship at a fixed point.

また、従来手段のごとく、試行錯誤を繰り返し
つつ目標値に近づけて行かなければならなかつた
ものに比べ、動作に無駄が少なく操縦者の労力負
担も大幅に軽減できる利点がある。
Furthermore, compared to conventional means that require repeated trial and error to approach the target value, there is an advantage that there is less waste in operation and the labor burden on the operator can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、船首尾部にそれぞれ首振り式プロペ
ラを有する船舶を示す側面図であり、第2〜6図
は従来の船舶の位置制御手段を示すもので、第2
図はその作用を説明するための模式図、第3図は
そのブロツク図、第4図、第5図a〜cおよび第
6図a〜cはいずれもその作用を説明するための
模式図であり、第7〜18図は本発明の一実施例
としての船舶の自動位置制御装置を示すもので、
第7図はそのブロツク図、第8図はそのあらかじ
め決められた空間固定の座標系を示す説明図、第
9図a〜dはいずれもベクトル表示される首振り
式プロペラの推力を説明するための模式図、第1
0図はその位置偏差変換器の第1の位置偏差信号
についての説明図、第11図a〜dはいずれもそ
の作用を説明するための模式図、第12図はその
位置偏差変換器の第2の位置偏差信号についての
説明図、第13図a,b、第14図a,b、第1
5図a,bおよび第16図a,bはいずれもその
作用を説明するための模式図、第17図a〜fは
いずれもそのシミユレーシヨン結果を示すグラ
フ、第18図はそのシミユレーシヨンの条件を説
明するための模式図である。 1……船舶、21……第1の首振り式プロペ
ラ、22……第2の首振り式プロペラ、300…
…位置設定器、301……方位設定器、302…
…位置検出器、303……方位検出器としてのジ
ヤイロコンパス、304……第1の減算器、30
5……第2の減算器、306……第3の減算器、
307……位置偏差変換器、308……第1の
PID制御器、309……第2のPID制御器、31
0……第3のPID制御器、311……第4のPID
制御器、312……第5のPID制御器、313…
…第6のPID制御器、314……第7のPID制御
器、315……第8のPID……制御器、316…
…第9のPID制御器、317……第10のPID制御
器、318……第11のPID制御器、319……第
12のPID制御器、320……第1の加算器、32
1……第1の符号変換器、322……第2の加算
器、323……第1の自動手動切換装置、324
……第1の翼角検出器、325……第1の乗算
器、326……第2の符号変換器、327……第
3の加算器、328……第2の自動手動切換装
置、329……第1の旋回角検出器、330……
第4の加算器、331……第3の符号変換器、3
32……第5の加算器、333……第3の自動手
動切換装置、334……第2の翼角検出器、33
5……第2の乗算器、336……第4の符号変換
器、337……第6の加算器、338……第4の
自動手動切換装置、339……第2の旋回角検出
器。S……外乱。
Fig. 1 is a side view showing a ship having oscillating propellers at the bow and stern, respectively, and Figs. 2 to 6 show conventional position control means for ships.
The figure is a schematic diagram for explaining the function, Figure 3 is a block diagram thereof, and Figures 4, 5 a to 5 c, and 6 a to c are all schematic diagrams for explaining the function. 7 to 18 show an automatic position control device for a ship as an embodiment of the present invention.
Figure 7 is its block diagram, Figure 8 is an explanatory diagram showing its predetermined space-fixed coordinate system, and Figures 9 a to d are for explaining the thrust of the oscillating propeller, which is displayed as a vector. Schematic diagram, 1st
Fig. 0 is an explanatory diagram of the first position deviation signal of the position deviation converter, Figs. Explanatory diagrams of the position deviation signals of No. 2, Fig. 13 a, b, Fig. 14 a, b, 1st
Figures 5a and b and Figures 16a and b are schematic diagrams for explaining their effects, Figures 17a to f are graphs showing the simulation results, and Figure 18 shows the simulation conditions. It is a schematic diagram for explanation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ship, 21... First oscillating propeller, 22... Second oscillating propeller, 300...
...Position setting device, 301...Direction setting device, 302...
...Position detector, 303...Gyroscope as direction detector, 304...First subtractor, 30
5... second subtractor, 306... third subtractor,
307...Position error converter, 308...First
PID controller, 309...Second PID controller, 31
0...Third PID controller, 311...Fourth PID
Controller, 312...Fifth PID controller, 313...
...Sixth PID controller, 314... Seventh PID controller, 315... Eighth PID... Controller, 316...
...9th PID controller, 317...10th PID controller, 318...11th PID controller, 319...
12 PID controllers, 320...first adder, 32
1...First code converter, 322...Second adder, 323...First automatic manual switching device, 324
...First blade angle detector, 325...First multiplier, 326...Second code converter, 327...Third adder, 328...Second automatic manual switching device, 329 ...first turning angle detector, 330...
Fourth adder, 331...Third code converter, 3
32...Fifth adder, 333...Third automatic manual switching device, 334...Second blade angle detector, 33
5... Second multiplier, 336... Fourth code converter, 337... Sixth adder, 338... Fourth automatic manual switching device, 339... Second turning angle detector. S...Disturbance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 船首部に第1の首振式プロペラをそなえると
ともに、船尾部に第2の首振り式プロペラをそな
えた船舶において、あらかじめ決められた空間固
定の座標系での船舶の位置座標(x,y)を検出
する位置検出器302と、上記座標系に設定する
位置の位置座標信号xs,ysを出力する位置設定器
300と、船舶の方位ψを検出する方位検出器3
03と、船舶の方位設定信号Ψsを出力する方位
設定器301とが設けられるとともに、上記位置
設定器300の出力xsと上記位置検出器302の
出力xとが入力される第1の減算器304と、上
記位置設定器300の出力ysと上記位置検出器3
02の出力yとが入力される第2の減算器と、上
記方位設定器301の出力Ψsと上記方位検出器
303の出力Ψとが入力される第3の減算器30
6と、上記の第1および第2の減算器304,3
05の出力と上記方位設定器301の出力Ψs
が入力されて設定方位方向の位置偏差信号△x0
設定方位に直角方向の位置偏差信号△y0とを出力
する位置偏差変換器307と、同位置偏差変換器
307の第1の位置偏差信号出力△x0が入力され
る第1〜第4のPID制御器308,309,31
0,311と、上記位置偏差変換器307の第2
の位置偏差信号出力△y0が入力される第5〜第8
のPID制御器312,313,314,315
と、上記第3の減算器306の出力△Ψと上記方
位検出器303の出力Ψとが入力される第9〜第
12のPID制御器316,317,318,319
と、上記第5のPID制御器312と上記第9の
PID制御器316の各出力が入力される第1の加
算器320と、上記第1の首振り式プロペラの旋
回角を検出して同旋回角が右向きの場合を正とし
同旋回角が左向きの場合を負として出力しうる第
1の旋回角検出器329と、同第1の旋回角検出
器329の出力と上記第1の加算器320の出力
とがそれぞれ入力されて上記第1の旋回角検出器
329の出力信号が負の場合には上記第1の加算
器320の出力信号の符号を変換して出力し上記
第1の旋回角検出器329の出力信号が正の場合
には上記第1の加算器320の出力信号の符号を
変換せずそのまま出力する第1の符号変換器32
1と、上記第1のPID制御器308と上記第1の
符号変換器321の出力とが入力される第2の加
算器322と、同第2の加算器322の出力が入
力される第1の翼角サーボ機構101と、同第1
の翼角サーボ機構101のプロペラ推力量を検出
して同プロペラ推力量が前進推力量の場合に上記
プロペラ推力量の符号を正とし後進推力量の場合
に上記プロペラ推力量の符号を負とする第1の翼
角検出器324と、同第1の翼角検出器324と
上記第1の旋回角検出器329の出力とが入力さ
れてこれら2つの入力信号の積を出力する第1の
乗算器325と、上記第2のPID制御器309と
上記第1の乗算器325の出力とがそれぞれ入力
されて上記第1の乗算器325の出力信号が負の
場合には上記第2のPID制御器309の出力信号
の符号を変換して出力し上記第1の乗算器325
の出力信号が正の場合には上記第2のPID制御器
309の出力信号の符号を変換せずそのまま出力
する第2の符号変換器326と、同第2の符号変
換器326と上記第6のPID制御器313と上記
第10のPID制御器317の各出力とが入力される
第3の加算器327と、同第3の加算器327の
出力が入力される第1の旋回角サーボ機構103
と、上記第7のPID制御器314と上記第11の
PID制御器318の各出力が入力される第4の加
算器330と、上記第2の首振り式プロペラの旋
回角を検出して同旋回角が右向きの場合を正とし
同旋回角が左向きの場合を負として出力しうる第
2の旋回角検出器339と、同第2の旋回角検出
器339の出力と上記第4の加算器330の出力
とがそれぞれ入力されて上記第2の旋回角検出器
339の出力信号が負の場合には上記第4の加算
器330の出力信号の符号を変換して出力し上記
第2の旋回角検出器339の出力信号が正の場合
は上記第4の加算器330の出力信号をそのまま
出力する第3の符号変換器331と、上記第3の
PID制御器310と上記第3の符号変換器331
の各出力とが入力される第5の加算器332と、
同第5の加算器332の出力が入力される第2の
翼角サーボ機構105と、同第2の翼角サーボ機
構105のプロペラ推力量を検出して同プロペラ
推力量が前進推力量の場合に上記プロペラ推力量
の符号を正とし後進推力量の場合に上記プロペラ
推力量の符号を負とする第2の翼角検出器334
と、同第2の翼角検出器334と上記第2の旋回
角検出器339の各出力とが入力されてこれら2
つの入力信号の積を出力する第2の乗算器335
と、上記第4のPID制御器311と上記第2の乗
算器335の各出力とがそれぞれ入力されて上記
第2の乗算器335の出力信号が負の場合には上
記第4のPID制御器311の出力信号の符号を変
換して出力し上記第2の乗算器335の出力が正
の場合は上記第4のPID制御器311の出力信号
をそのまま出力する第4の符号変換器336と、
同第4の符号変換器336と上記第8のPID制御
器315と上記第12のPID制御器319の各出力
とが入力される第6の加算器337と、同第6の
加算器337の出力が入力される第2の旋回角サ
ーボ機構107とが設けられたことを特徴とす
る、船舶の自動位置制御装置。
1 In a ship equipped with a first oscillating propeller at the bow and a second oscillating propeller at the stern, the ship's position coordinates (x, y ), a position setting device 300 that outputs position coordinate signals x s , y s of the position to be set in the coordinate system, and an azimuth detector 3 that detects the azimuth ψ of the ship.
03, and an azimuth setting device 301 that outputs a ship's azimuth setting signal Ψ s , and a first subtraction device into which the output x s of the position setting device 300 and the output x of the position detector 302 are input. 304, the output ys of the position setting device 300, and the position detector 3.
a second subtractor 30 to which the output y of 02 is input, and a third subtractor 30 to which the output Ψ s of the azimuth setter 301 and the output Ψ of the azimuth detector 303 are input.
6, and the first and second subtracters 304, 3 described above.
05 and the output Ψ s of the azimuth setter 301, and outputs a position deviation signal △x 0 in the set azimuth direction and a position deviation signal △y 0 in the direction perpendicular to the set azimuth. and the first to fourth PID controllers 308, 309, 31 to which the first position deviation signal output Δx 0 of the position deviation converter 307 is input.
0,311 and the second position error converter 307
5th to 8th position error signal output △y 0 is input
PID controllers 312, 313, 314, 315
, the output ΔΨ of the third subtractor 306, and the output Ψ of the direction detector 303 are inputted to the ninth to
12 PID controllers 316, 317, 318, 319
and the fifth PID controller 312 and the ninth PID controller 312.
A first adder 320 to which each output of the PID controller 316 is input, detects the turning angle of the first oscillating propeller, and determines that the turning angle is positive if the turning angle is rightward. The output of the first turning angle detector 329 and the output of the first adder 320 are respectively input to the first turning angle detector 329 which can output the case as negative, and the output of the first turning angle detector 329 is inputted to determine the first turning angle. When the output signal of the detector 329 is negative, the sign of the output signal of the first adder 320 is converted and output, and when the output signal of the first turning angle detector 329 is positive, the sign of the output signal of the first adder 320 is converted and output. A first code converter 32 that outputs the output signal of the first adder 320 as it is without converting the sign of the output signal.
1, a second adder 322 to which the outputs of the first PID controller 308 and the first code converter 321 are input, and a first adder 322 to which the output of the second adder 322 is input. The blade angle servo mechanism 101 and the first blade angle servo mechanism 101 of
The propeller thrust amount of the blade angle servo mechanism 101 is detected, and when the propeller thrust amount is a forward thrust amount, the sign of the propeller thrust amount is positive, and when it is a backward thrust amount, the sign of the propeller thrust amount is negative. A first multiplier in which the first blade angle detector 324 and the outputs of the first blade angle detector 324 and the first turning angle detector 329 are input and the product of these two input signals is output. 325, the outputs of the second PID controller 309 and the first multiplier 325 are respectively input, and when the output signal of the first multiplier 325 is negative, the second PID control is performed. The first multiplier 325 converts the sign of the output signal of the multiplier 309 and outputs the signal.
A second code converter 326 outputs the output signal of the second PID controller 309 as it is without converting the sign when the output signal is positive; a third adder 327 to which the outputs of the PID controller 313 and the tenth PID controller 317 are input, and a first turning angle servo mechanism to which the output of the third adder 327 is input. 103
and the seventh PID controller 314 and the eleventh PID controller 314.
A fourth adder 330 to which each output of the PID controller 318 is input, detects the turning angle of the second oscillating propeller, and determines that the turning angle is positive if the turning angle is rightward. The output of the second turning angle detector 339 and the output of the fourth adder 330 are respectively input to a second turning angle detector 339 which can output the case as negative, and the second turning angle is determined by inputting the output of the second turning angle detector 339 and the output of the fourth adder 330. When the output signal of the detector 339 is negative, the sign of the output signal of the fourth adder 330 is converted and output, and when the output signal of the second turning angle detector 339 is positive, the sign of the output signal of the fourth adder 330 is converted and output. a third code converter 331 that outputs the output signal of the adder 330 as it is;
PID controller 310 and the third code converter 331
a fifth adder 332 to which each output of is input;
When the propeller thrust amount of the second blade angle servo mechanism 105 to which the output of the fifth adder 332 is input is detected and the propeller thrust amount of the second blade angle servo mechanism 105 is detected, the propeller thrust amount is the forward thrust amount. A second blade angle detector 334 that sets the sign of the propeller thrust amount to be positive when the propeller thrust amount is a backward thrust amount, and makes the sign of the propeller thrust amount negative in the case of a backward thrust amount.
, the outputs of the second blade angle detector 334 and the second turning angle detector 339 are input, and these two
a second multiplier 335 that outputs the product of two input signals;
and the respective outputs of the fourth PID controller 311 and the second multiplier 335 are input, and when the output signal of the second multiplier 335 is negative, the fourth PID controller a fourth code converter 336 that converts the sign of the output signal of the PID controller 311 and outputs the converted signal, and outputs the output signal of the fourth PID controller 311 as it is when the output of the second multiplier 335 is positive;
A sixth adder 337 receives the outputs of the fourth code converter 336, the eighth PID controller 315, and the twelfth PID controller 319; An automatic position control device for a ship, characterized in that a second turning angle servo mechanism 107 to which an output is input is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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