JPH032911A - Buoyancy controller - Google Patents

Buoyancy controller

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JPH032911A
JPH032911A JP1136921A JP13692189A JPH032911A JP H032911 A JPH032911 A JP H032911A JP 1136921 A JP1136921 A JP 1136921A JP 13692189 A JP13692189 A JP 13692189A JP H032911 A JPH032911 A JP H032911A
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JP
Japan
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buoyancy
deviation
value
altitude
depth
Prior art date
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Pending
Application number
JP1136921A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunehiko Ishitani
常彦 石谷
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH032911A publication Critical patent/JPH032911A/en
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Abstract

PURPOSE:To quickly obtain the target altitude or depth based on the present altitude or depth and furthermore to secure the smooth change of buoyancy by deciding the controlled variable of buoyancy with a fuzzy inference based on the deviation between the present altitude or depth and the target one and the time differential value of the deviation. CONSTITUTION:A target value setting means 1 sets the target altitude or depth, and a present value measuring means 3 measures the present altitude or depth to obtain the deviation between the measured present value and the set target value. A time differential value extracting means 4 obtains the time differential value of the deviation, and a buoyancy control means 6 controls the level of buoyancy in response to the given control signal. Then a fuzzy inference means 5 decides the controlled variable of buoyancy from the deviation and the time differential value. Thus the fuzzy inference is carried out. Consequently, the smooth and proper control is secured for the buoyancy. Then the target altitude or depth is attained and kept.

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、気球、飛行船または潜水艦等の浮力制御を
行う浮力制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to a buoyancy control device for controlling the buoyancy of a balloon, airship, submarine, or the like.

(b)従来の技術 従来より、気球や飛行船において高度を変化させる場合
、あるいは潜水艦において深度を変化させる場合、いず
れも浮力制御により行っている。
(b) Prior Art Conventionally, when changing the altitude of a balloon or airship, or when changing the depth of a submarine, buoyancy control has been used.

たとえば、熱気球ではバーナーの出力および熱空気の排
気制御によってガス袋内の温度と容積を変化させ、ガス
袋による浮力を変化させることによって浮力制御を行っ
ている。また、飛行船においては、ガス袋に対するヘリ
ウムガスの濃度制御および排気制御によって浮力制御を
行っている。
For example, in a hot air balloon, buoyancy is controlled by changing the temperature and volume inside the gas bag by controlling the output of a burner and the exhaust of hot air, and changing the buoyancy of the gas bag. Furthermore, in airships, buoyancy is controlled by controlling the concentration of helium gas in the gas bag and controlling the exhaust gas.

さらに、潜水艦においては、バラストタンクに対する海
水の流入および排出制御によって浮力制御を行っている
。いずれの場合でも、浮力(浮量)と自重とのつりあい
関係によって所定の高度または深度を保つように、また
は移行するように浮力制御を行っている。
Furthermore, in submarines, buoyancy is controlled by controlling the inflow and discharge of seawater into ballast tanks. In either case, buoyancy control is performed to maintain or shift a predetermined altitude or depth depending on the balance between buoyancy (buoyancy) and own weight.

(C)発明が解決しようとする課題 ところが、浮力制御によって目標とする高度または深度
まで移行し、さらにその高度または深度を保つためには
、設定した(目標とする)高度または深度(目標値)と
現在の高度または深度(現在値)との偏差および高度ま
たは深度の変化状態に応じて、適切な)ネカ制tlを行
わなければならない。
(C) Problem to be solved by the invention However, in order to move to a target altitude or depth by buoyancy control and further maintain that altitude or depth, it is necessary to set a set (target) altitude or depth (target value). Depending on the deviation between the current altitude or depth (current value) and the changing state of the altitude or depth, appropriate neutral control (tl) must be performed.

しかしながら、制御対象のモデル化が困難であり、的確
な自動制御ができなかった。そのため、)ネカ制御が不
適切となり、目標高度または目標深度を行き過ぎたり、
目標高度または目標深度に到達するのに時間がかかり過
ぎるといった問題が生じていた。
However, modeling of the controlled object was difficult, and accurate automatic control was not possible. As a result,) the control becomes inappropriate, and the target altitude or depth is exceeded.
The problem was that it took too long to reach the target altitude or target depth.

この発明の目的は、目標とする高度または深度(目標値
)と現在の高度または深度(現在値)との偏差および偏
差の時間微分値に応じた適切な浮力側?1)fflをフ
ァジィルール化し、ファジィ推論を行うことによって、
滑らかで適切な浮力制御をできるようにし、速やかに目
標とする高度または深度に到達し、維持できるようにし
た浮力制御装置を提供することにある。
The purpose of this invention is to determine appropriate buoyancy according to the deviation between the target altitude or depth (target value) and the current altitude or depth (current value) and the time differential value of the deviation? 1) By converting ffl into fuzzy rules and performing fuzzy inference,
To provide a buoyancy control device that enables smooth and appropriate buoyancy control to quickly reach and maintain a target altitude or depth.

(d1課題を解決するための手段 この発明の浮力制御装置は、目標の高度または深度を設
定する目標値設定手段と、 現在の高度または深度を測定する現在値測定手段と、 目標値と現在値との偏差を求める偏差抽出手段と、 前記偏差の時間微分値を求める時間微分値抽出手段と、 浮力の大きさを制御する浮力制御手段と、前記偏差およ
び時間微分値から浮力制御量を決定するファジィ推論手
段を設けたことを特徴としている。
(Means for Solving Problem d1) The buoyancy control device of the present invention comprises a target value setting means for setting a target altitude or depth, a current value measuring means for measuring the current altitude or depth, and a target value and a current value. a deviation extracting means for obtaining a deviation from the deviation, a time derivative extracting means for obtaining a time derivative of the deviation, a buoyancy control means for controlling the magnitude of buoyancy, and a buoyancy control amount determined from the deviation and the time derivative. It is characterized by the provision of fuzzy inference means.

(e)作用 この発明の浮力側i′lll装置においては、目標値設
定手段が、目標の高度または深度を設定し、現在値測定
手段が現在の高度または深度を測定する。
(e) Effect In the buoyancy side i'llll device of the present invention, the target value setting means sets the target altitude or depth, and the current value measuring means measures the current altitude or depth.

偏差抽出手段は目標値と現在値との偏差を求め、時間微
分値抽出手段は偏差の時間微分値を求める、浮力制御手
段は与えられた制御信号に応じて浮力の大きさを制御す
る。さらにファジィ推論手段は偏差および時間微分値か
ら浮力制御量を決定する。
The deviation extracting means obtains the deviation between the target value and the current value, the time differential value extracting means obtains the time differential value of the deviation, and the buoyancy control means controls the magnitude of buoyancy according to the applied control signal. Further, the fuzzy inference means determines the buoyancy control amount from the deviation and the time differential value.

ファジィ推論手段は公知のようにファジィ演算を行うフ
ァジィ演算部と確定値演算を行うデファジファイ部とで
構成され、ファジィ演算部は予め定められたファジィル
ールに従ったメンバーシップ関数発生器を備え、入力さ
れる変数に対するメンバーシップ値(所属値)を演算す
るとともに、その結果に基づいて演算した推論値をデフ
ァジファイ部に対して出力する。ファジィルールは、1
f(x+=^and xz=B・・・) Lhen(y
=Z)の形式で表され、(x+・A and Xff1
・B・・・)は前件部、(y=Z)は後件部と呼ばれる
。このファジィルールは目標値と現在値との偏差および
偏差の時間微分値と浮力制御量および実際の目標値応答
特性に基づいて経験的に決められる。
As is well known, the fuzzy inference means is composed of a fuzzy operation section that performs fuzzy operations and a defuzzify section that performs definite value operations.The fuzzy operation section is equipped with a membership function generator that follows predetermined fuzzy rules, and It calculates the membership value (belonging value) for the variable to be used, and outputs the inference value calculated based on the result to the defuzzifier. The fuzzy rule is 1
f(x+=^and xz=B...) Lhen(y
= Z), (x+・A and Xff1
・B...) is called the antecedent part, and (y=Z) is called the consequent part. This fuzzy rule is determined empirically based on the deviation between the target value and the current value, the time differential value of the deviation, the buoyancy control amount, and the actual target value response characteristic.

第8図は上記のファジィルールに従って推論結果を出力
する一つの公知の手法を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining one known method of outputting inference results according to the above-mentioned fuzzy rules.

同図(A)、  (B)は前件部の2つの変数(Xl、
X2)に対応するメンバーシップ関数を示し、同図(C
)は後件部に対応するメンバーシップ関数を表す。ここ
では前件部のメンバーシップ関数を2つ示しているが前
件部の変数の種類が増えればメンバーシップ関数もその
分増える。各図において横軸は変数の値を表し、縦軸は
メンバーシップ値(所属度)を表す。
Figures (A) and (B) show the two variables (Xl,
The membership function corresponding to X2) is shown, and the same figure (C
) represents the membership function corresponding to the consequent. Here, two membership functions for the antecedent part are shown, but as the types of variables in the antecedent part increase, the number of membership functions increases accordingly. In each figure, the horizontal axis represents the value of the variable, and the vertical axis represents the membership value (degree of belonging).

今、前件部の第1項目の変数x1の値がxlであるとす
ると、そのときの所属度は0.5である(同図(A)参
照)。また、前件部の第2項目の変数x2の値がχ2 
°とすると、そのときの所属度は0.3である(同図(
B)参照)。このような場合、ファジィ演算部ではそれ
ぞれの所属度の中の最も小さな値をとる。すなわち上記
の例では所属度0.3を選ぶ。次にZに対応するメンバ
ーシップ関数を上記の所属度0.3のところで頭切りを
行い、下側の台形部Sの重心位置y°を求める。そして
このy′を推論結果として出力する1つのルールに対し
ては以上のような推論を行うが一般には複数のルールを
設定する。この場合には各ルール毎、に第8図(C)に
示す推論結果が出力される。そして各ルール毎に出力さ
れた台形部を論理和し、その論理和した部分(第8図(
D)の斜線領域)の重心y〃を推論の確定値として出力
する。
Now, if the value of the variable x1 of the first item of the antecedent part is xl, then the degree of affiliation is 0.5 (see (A) in the same figure). Also, the value of the variable x2 of the second item of the antecedent part is χ2
°, then the degree of membership is 0.3 (see figure (
See B). In such a case, the fuzzy calculation unit takes the smallest value among the degrees of membership. That is, in the above example, a degree of affiliation of 0.3 is selected. Next, the membership function corresponding to Z is cut off at the above degree of membership of 0.3, and the center of gravity position y° of the lower trapezoidal portion S is determined. The above-mentioned inference is performed for one rule that outputs this y' as an inference result, but generally a plurality of rules are set. In this case, the inference result shown in FIG. 8(C) is output for each rule. Then, the trapezoid parts output for each rule are logically summed, and the logically summed part (Fig. 8 (
The center of gravity y of the shaded area in D) is output as the determined value of the inference.

以上の推論手法において、前件部に対する所属度の論理
積演算(小さい方の所属度を選ぶ演算)ルールと、後件
部に対する台形部の論理和演算ルールを、mini−m
axルールと呼ぶ。
In the above inference method, the logical product operation rule of the degree of belonging to the antecedent part (operation to select the smaller degree of membership) and the logical sum operation rule of the trapezoidal part to the consequent part are
It is called the ax rule.

この発明においては、上記のような推論手法をファジィ
推論手段で実行することにより、目標値と現在値との偏
差および偏差の時間微分値から飛行船や潜水艦等の運動
状態の判定およびそれに応じた適切な浮力制御量の決定
が可能となり、目標高度または深度まで速やかに到達し
、かつ安定させることが可能となる。
In this invention, by executing the above-mentioned inference method using a fuzzy inference means, the motion state of an airship, submarine, etc. can be determined from the deviation between the target value and the current value, and the time derivative of the deviation, and appropriate measures can be taken accordingly. It becomes possible to determine the appropriate buoyancy control amount, and it becomes possible to quickly reach and stabilize the target altitude or depth.

(f)実施例 この発明を適応した飛行船の浮力制御装置の構成を第1
図に示す。第1図において目標高度設定装置1は目標と
する高度を設定する装置、高度測定装置2は気圧等によ
って現在の高度を測定する装置である。減算回路3は目
標高度設定装置1により設定された目標値から高度測定
装置2の測定値を?:Ii算することによって、目標値
に対する現在値の偏差X1を求める回路である。微分回
路4は偏差X1の所定時間毎の変化分を時間微分値X2
として求める回路である。ファジィ推論装置5は偏差X
1と偏差の時間微分値X2を入力変数としてファジィ推
論を行い、浮力制御NYを出力する装置である。浮力調
整装置6は与えられた浮力制御iYに応じて浮力の大き
さを制御する装置である。
(f) Example The configuration of a buoyancy control device for an airship to which this invention is applied is shown in the first example.
As shown in the figure. In FIG. 1, a target altitude setting device 1 is a device for setting a target altitude, and an altitude measuring device 2 is a device for measuring the current altitude based on atmospheric pressure or the like. The subtraction circuit 3 calculates the measured value of the altitude measuring device 2 from the target value set by the target altitude setting device 1. This circuit calculates the deviation X1 of the current value from the target value by calculating :Ii. The differentiating circuit 4 converts the change in the deviation X1 every predetermined time into a time differential value X2.
This is the circuit required as . Fuzzy inference device 5 has deviation X
1 and the time differential value X2 of the deviation as input variables to perform fuzzy inference and output buoyancy control NY. The buoyancy adjustment device 6 is a device that controls the magnitude of buoyancy according to the given buoyancy control iY.

本実施例において前記偏差X1とその時間微分値X2を
入力変数とし、浮力制御IYを出力偏差とする推論ルー
ルを第2図に示す。
FIG. 2 shows an inference rule in which the deviation X1 and its time derivative X2 are input variables and the buoyancy control IY is the output deviation in this embodiment.

第2図において偏差X1の各記号は、 NL:現在高度が目標値に比較して非常に低いNM : NS : Rj PS : PM : P L : 現在高度が目標値に比較して低い 現在高度が目標値に比較して少し低い 現在高度がほぼ目標値である 現在高度が目標値に比較して少し高い 現在高度が目標値に比較して高い 現在高度が目標値に比較して非常に高いを意味している
In Fig. 2, the symbols for deviation The current altitude is a little low compared to the target value. The current altitude is almost the target value. The current altitude is a little high compared to the target value. The current altitude is high compared to the target value. The current altitude is very high compared to the target value. It means.

また、偏差の時間微分値X2について各記号はNL:現
在高度が急激に下降しつつあるNM:現在高度が下降し
つつある NS:現在高度がゆっくり下降しつつあるZR:現在高
度がほぼ一定である PS:現在高度がゆっくり上昇しつつあるPM:現在高
度が上昇しつつある PL:現在高度が急激に上昇しつつあるを意味している
Regarding the time differential value of deviation A certain PS: The altitude is currently increasing slowly.PM: The altitude is currently increasing. PL: The altitude is currently increasing rapidly.

さらに、マトリックスの内容である浮力制御量(Y)に
ついて各記号は、 NL:浮力を大幅に減少させる NM:浮力を中程度に減少させる NS:浮力を少し減少させる ZR;浮力をほとんど変化させない PS:浮力を少し増大させる PM:浮力を中程度に増大させる PL:浮力を大幅に増大させる を意味している。
Furthermore, regarding the buoyancy control amount (Y), which is the content of the matrix, each symbol is as follows: NL: buoyancy is significantly reduced NM: buoyancy is moderately reduced NS: buoyancy is slightly reduced ZR; buoyancy is hardly changed PS : Slightly increases buoyancy PM: Moderately increases buoyancy PL: Significantly increases buoyancy.

なお、上記の曖昧な言語値を表現するNL、NM、NS
、ZR,PS、PM、PLはそれぞれラベルと呼ばれる
In addition, NL, NM, NS expressing the above ambiguous linguistic values
, ZR, PS, PM, and PL are each called a label.

曖昧な言語値、すなわち上記のラベルN L = PL
を表現するメンバシップ関数は第3図に示すものを使用
する。
ambiguous linguistic value, i.e. the above label N L = PL
The membership function shown in FIG. 3 is used to express .

第4図はファジィ推論装置の構成図である。FIG. 4 is a block diagram of the fuzzy inference device.

前述したようにファジィ推論装置はファジィ演算部40
とデファジファイ部41とで構成される。ファジィ演算
部は第2図に示した各推論ルールに従ってルール毎の推
論結果Viを出力するために、前件部における所属度を
演算するためのメンバーシップ関数発生器と、後件部で
の推論結果を出力するためのメンバーシップ関数発生器
を備えている。各ファジィ演算部はルール毎に設けられ
るために、合計15個投げられ、各ファジィ演算部の推
論結果Viは並列にデファジファイ部41に出力される
As mentioned above, the fuzzy inference device includes the fuzzy operation section 40.
and a defuzzify section 41. In order to output the inference result Vi for each rule according to each inference rule shown in FIG. It has a membership function generator to output the results. Since each fuzzy operation unit is provided for each rule, a total of 15 fuzzy operation units are used, and the inference results Vi of each fuzzy operation unit are output to the defuzzify unit 41 in parallel.

前記ファジィ演算部は第5図(A)に示すような構成に
ある。なお同図は第4図の最上部に示したファジィ演算
部の構成を示している。
The fuzzy calculation section has a configuration as shown in FIG. 5(A). Note that this figure shows the configuration of the fuzzy calculation section shown at the top of FIG. 4.

図示のとおり3個の汎用メンバーシップ関数発生器51
〜53を有し、各メンバーシップ関数発生器には偏差×
1に対応するラベルNL、偏差の時間微分×2に対応す
るラベルNL、および浮力制御ff1(Y)に対応する
ラベルPLが入力される。汎用のメンバーシップ関数発
生器はこのラベルが入力されることによって、そのラベ
ルに対応したメンバーシップ関数を発生する。
Three general membership function generators 51 as shown
~53, and each membership function generator has deviation ×
A label NL corresponding to 1, a label NL corresponding to time derivative of deviation x 2, and a label PL corresponding to buoyancy control ff1(Y) are input. When this label is input, a general-purpose membership function generator generates a membership function corresponding to the label.

メンバーシップ関数発生器51.52の出力、即ち前件
部の各項の所属度は前件部論理積回路54に出力され、
ここで前述のmini−maxルールのm1niルール
によってより小さい方の所属度が選択される。その結果
が後件部論理積回路55に送られる。この後件部論理積
回路55では、メンバーシップ関数発生器53で出力さ
れるメンバーシップ関数に前件部論理積回路54からの
推論結果を当てはめて第8図(C)に示したような頭切
りを行い(論理積をとり)台形部を推論結果として出力
する。
The outputs of the membership function generators 51 and 52, that is, the degree of membership of each term in the antecedent part, are output to the antecedent part AND circuit 54,
Here, the smaller degree of affiliation is selected by the m1ni rule of the mini-max rule described above. The result is sent to the consequent AND circuit 55. The consequent AND circuit 55 applies the inference result from the antecedent AND circuit 54 to the membership function output from the membership function generator 53 to generate a head as shown in FIG. 8(C). A cut is made (a logical product is taken) and a trapezoidal part is output as the inference result.

デファジファイ部41は第5図(B)に示す構成からな
る。図示するようにデファジファイ部41は論理和回路
60と確定値演算回路61とで構成される。論理和回路
60はmini−maxルールのma×ルールを演算す
る部分であり、21個の各ファジィ演算部からの台形出
力(推論結果)を論理和し、第8図(D)にハツチング
で示したような領域を形成する。確定値演算回路61は
この領域から重心位置を求め、浮力制御IYの確定値を
出力する。
The defuzzifier 41 has the configuration shown in FIG. 5(B). As shown in the figure, the defuzzifier 41 is composed of an OR circuit 60 and a definite value calculation circuit 61. The OR circuit 60 is a part that calculates the max rule of the mini-max rule, and ORs the trapezoidal outputs (inference results) from each of the 21 fuzzy calculation units, and calculates the result shown by hatching in FIG. 8(D). form an area like this. The determined value calculation circuit 61 determines the center of gravity position from this area and outputs the determined value of the buoyancy control IY.

次に浮力調整装置の具体的構成例を第6図に示す。第6
図において、10は浮力制御信号Yとポテンショメータ
13の出力とを比較するコンパレータ、15は浮力制御
信号Yとポテンショメータ18の出力とを比較するコン
パレータである。モータ1)はコンパレータ10の出力
によって正転または逆転する。流量調整弁12はガス袋
14に対するヘリウムガスの流量を制御する弁であり、
モータ1)により駆動される。ポテンショメータ13は
その流量に応じた電圧信号を発生する。モータ16はコ
ンパレータ15の出力によって正転または逆転し、流量
調整弁17はガス袋14から大気への排気流量を制御す
る弁であり、モータ16により駆動される。ポテンショ
メータ18はその流量に応じた電圧信号を発生する。こ
のように構成したことにより、浮力制御信号Yが正の電
圧であれば、コンパレータ10、モータ1)、流量調整
弁12およびポテンショメータ13によるサーボ系によ
って、信号Yの大きさに応じた流量でガス袋14にヘリ
ウムガスが流入される。また、浮力制御信号Yが負の電
圧であれば、コンパレータ15、モータ16、流量調整
弁17およびポテンショメータ18によるサーボ系が作
動し、その電圧の絶対値に応じた流量でガス袋14のガ
スが排気される。したがって、信号Yが正で大きいほど
大きな浮力が得られ、負で大きいほど浮力が低下する。
Next, a specific example of the configuration of the buoyancy adjustment device is shown in FIG. 6th
In the figure, 10 is a comparator that compares the buoyancy control signal Y and the output of the potentiometer 13, and 15 is a comparator that compares the buoyancy control signal Y and the output of the potentiometer 18. The motor 1) rotates forward or reverse depending on the output of the comparator 10. The flow rate adjustment valve 12 is a valve that controls the flow rate of helium gas to the gas bag 14,
It is driven by a motor 1). Potentiometer 13 generates a voltage signal depending on the flow rate. The motor 16 rotates forward or reverse depending on the output of the comparator 15, and the flow rate adjustment valve 17 is a valve that controls the flow rate of exhaust gas from the gas bag 14 to the atmosphere, and is driven by the motor 16. Potentiometer 18 generates a voltage signal depending on the flow rate. With this configuration, if the buoyancy control signal Y is a positive voltage, the servo system consisting of the comparator 10, the motor 1), the flow rate adjustment valve 12, and the potentiometer 13 controls the gas flow rate according to the magnitude of the signal Y. Helium gas is introduced into the bag 14. Furthermore, if the buoyancy control signal Y is a negative voltage, the servo system consisting of the comparator 15, motor 16, flow rate adjustment valve 17, and potentiometer 18 is activated, and the gas in the gas bag 14 is pumped at a flow rate corresponding to the absolute value of the voltage. Exhausted. Therefore, the more positive the signal Y is, the greater the buoyancy is obtained, and the more negative the signal Y is, the lower the buoyancy is.

Yが0であればガス袋14に対するガスの流入流出がな
くなり、浮力が一定となる。
If Y is 0, no gas flows into or out of the gas bag 14, and the buoyancy remains constant.

以上の実施例で示した浮力調整装置は飛行船に適用した
が、同様にして潜水艦にも適用することができる。この
場合の浮力調整装置の構成例を第7図に示す。第7図に
おいて20.26はそれぞれ整流回路であり、浮力制御
信号Yが正であるとき、増幅回路21へ信号を出力し、
Yが負であるとき増幅回路27へ信号を出力する。増幅
回路21は信号Yの正の値の大きさに応じて電磁サーボ
弁22を駆動する。電磁・す゛−ボ弁22は油圧アクチ
ュエータ23を駆動する。油圧アクチュエータ23は流
量調整弁24を制御してバラストタンク25に対する高
圧空気の流量を制御する。一方、増幅回路27は信号Y
の負の大きさに応じて電Tjtlサーボ弁28を駆動す
る。電磁サーボ弁28は油圧アクチュエータ29を駆動
し、油圧アクチュエータ29は流量調整弁30を制御し
てバラストタンク25の空気の排気流量を制御する。
Although the buoyancy adjustment device shown in the above embodiment was applied to an airship, it can also be applied to a submarine in the same way. An example of the structure of the buoyancy adjustment device in this case is shown in FIG. In FIG. 7, 20 and 26 are rectifier circuits, which output signals to the amplifier circuit 21 when the buoyancy control signal Y is positive,
When Y is negative, a signal is output to the amplifier circuit 27. The amplifier circuit 21 drives the electromagnetic servo valve 22 according to the magnitude of the positive value of the signal Y. The electromagnetic/swivel valve 22 drives a hydraulic actuator 23 . Hydraulic actuator 23 controls flow rate regulating valve 24 to control the flow rate of high pressure air to ballast tank 25 . On the other hand, the amplifier circuit 27 receives the signal Y
The electric Tjtl servo valve 28 is driven according to the negative magnitude of Tjtl. The electromagnetic servo valve 28 drives a hydraulic actuator 29, and the hydraulic actuator 29 controls a flow rate adjustment valve 30 to control the exhaust flow rate of air from the ballast tank 25.

このように、構成することによって浮力制御信号Yが正
の大きな値であれば、流■調整弁24を介してバラスト
タンク25へ急速に高圧空気が吹き込まれ、バラストタ
ンク内の海水が排水される。これにより大きな浮力が得
られる。また、信号Yが負の大きな値であれば、流量調
整弁30を介してバラストタンク内の空気が急速に排気
され、これとともにバラストタンク内に海水が注水され
て、浮力が低下する。信号Yが0であればバラストタン
ク25に対する高圧空気の注入排気および海水の注水排
水が行われず、一定の浮力を保つ。
With this configuration, if the buoyancy control signal Y has a large positive value, high-pressure air is rapidly blown into the ballast tank 25 via the flow adjustment valve 24, and the seawater in the ballast tank is drained. . This provides great buoyancy. Furthermore, if the signal Y has a large negative value, the air in the ballast tank is rapidly exhausted via the flow rate adjustment valve 30, and at the same time, seawater is injected into the ballast tank, reducing the buoyancy. If the signal Y is 0, high-pressure air is not injected and exhausted from the ballast tank 25 and seawater is not injected and drained, and a constant buoyancy is maintained.

さらに、この発明を熱気球に適用させる場合には、浮力
制御信号に応じてバーナーに対する燃料噴射ヱおよび熱
空気の排気制御を行うようにすればよい。
Further, when the present invention is applied to a hot air balloon, fuel injection to the burner and hot air exhaust control may be performed in accordance with the buoyancy control signal.

(g)発明の効果 この発明によれば、目標の高度または深度に対する現在
の高度または深度との偏差およびその偏差の時間微分値
に基づきファジィ推論により浮力制御量を決定するよう
にしたため、現在の高度または深度から目標の高度また
は深度まで速やかに到達し、しかも過度の浮力増減(オ
ーバーシュート)もなく、浮力変化が滑らかとなるため
、乗船者の乗り心地も改善される。
(g) Effects of the Invention According to this invention, the buoyancy control amount is determined by fuzzy inference based on the deviation between the current altitude or depth and the target altitude or depth, and the time derivative of the deviation. The target altitude or depth can be quickly reached from the desired altitude or depth, and there is no excessive increase or decrease in buoyancy (overshoot), resulting in smooth buoyancy changes, which improves the ride comfort for passengers.

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

第1図はこの発明の実施例である浮力制御装置の構成図
、第2図は実施例において設定される推論ルールを示す
図、第3図はメンバシップ関数を示す図である。第4図
はファジィ推論装置の構成図、第5図(A)、  CB
)はそれぞれファジィ演算部、デファジファイ部の構成
図である。第6図は飛行船に適用した場合の浮力調整装
置の構成図、第7図は潜水艦に適用した場合の浮力調整
装置の構成図である。また、第8図(A)〜(D)はフ
ァジィ推論ルールにしたがって推論結果を出力する手法
を説明するための図である。 第 図
FIG. 1 is a block diagram of a buoyancy control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing inference rules set in the embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing membership functions. Figure 4 is a block diagram of the fuzzy inference device, Figure 5 (A), CB
) are block diagrams of a fuzzy operation section and a defuzzify section, respectively. FIG. 6 is a configuration diagram of the buoyancy adjustment device when applied to an airship, and FIG. 7 is a configuration diagram of the buoyancy adjustment device when applied to a submarine. Further, FIGS. 8(A) to 8(D) are diagrams for explaining a method of outputting inference results according to fuzzy inference rules. Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)目標の高度または深度を設定する目標値設定手段
と、 現在の高度または深度を測定する現在値測定手段と、 目標値と現在値との偏差を求める偏差抽出手段と、 前記偏差の時間微分値を求める時間微分値抽出手段と、 浮力の大きさを制御する浮力制御手段と、 前記偏差および時間微分値から浮力制御量を決定するフ
ァジィ推論手段を設けたことを特徴とする浮力制御装置
(1) A target value setting means for setting a target altitude or depth, a current value measuring means for measuring the current altitude or depth, a deviation extraction means for calculating the deviation between the target value and the current value, and the time of said deviation. A buoyancy control device comprising: a time differential value extracting means for obtaining a differential value; a buoyancy control means for controlling the magnitude of buoyancy; and a fuzzy inference means for determining a buoyancy control amount from the deviation and the time differential value. .
JP1136921A 1989-05-30 1989-05-30 Buoyancy controller Pending JPH032911A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057248C (en) * 1994-11-24 2000-10-11 山田尖端科技株式会社 Resin molding machine and method resin molding
US6772705B2 (en) 2001-09-28 2004-08-10 Kenneth J. Leonard Variable buoyancy apparatus for controlling the movement of an object in water
JP2013532088A (en) * 2010-05-25 2013-08-15 ニュー クリエイト リミテッド Controllable levitation system and method

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