JPH0338158B2 - - Google Patents
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- JPH0338158B2 JPH0338158B2 JP59013958A JP1395884A JPH0338158B2 JP H0338158 B2 JPH0338158 B2 JP H0338158B2 JP 59013958 A JP59013958 A JP 59013958A JP 1395884 A JP1395884 A JP 1395884A JP H0338158 B2 JPH0338158 B2 JP H0338158B2
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- JP
- Japan
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- course
- integral
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- amount
- time
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、船舶の針路方位を決定する場合に
用いられる自動操舵装置であつて、船舶の設定針
路方位と実際の針路方位とから得られる偏差量
に、比例・積分・微分演算を施して操舵量を発信
する船舶の自動操舵装置の改良に関する。
用いられる自動操舵装置であつて、船舶の設定針
路方位と実際の針路方位とから得られる偏差量
に、比例・積分・微分演算を施して操舵量を発信
する船舶の自動操舵装置の改良に関する。
＜従来技術＞
第１図は、船舶１の自動操舵装置のブロツク図
である。
である。
図において、２は船舶１の針路方位を設定する
針路方位設定器で、設定針路方位信号ｉと変針指
令信号ｋを出力する。３は針路方位検出器で、針
路検出信号ｊを出力する。４は前記各信号（ｉ，
ｊ，ｋ）に基づいて比例・積分・微分演算を施し
て操舵量δを発信する演算制御装置である。５は
舵機８の舵角を検出する舵角検出器６の出力と操
舵量δとを比較する比較器である。７は舵機８を
駆動する駆動装置である。
針路方位設定器で、設定針路方位信号ｉと変針指
令信号ｋを出力する。３は針路方位検出器で、針
路検出信号ｊを出力する。４は前記各信号（ｉ，
ｊ，ｋ）に基づいて比例・積分・微分演算を施し
て操舵量δを発信する演算制御装置である。５は
舵機８の舵角を検出する舵角検出器６の出力と操
舵量δとを比較する比較器である。７は舵機８を
駆動する駆動装置である。
第２図は、第１図に示す自動操舵装置に用いら
れる従来の演算制御装置４のブロツク図である。
れる従来の演算制御装置４のブロツク図である。
第２図において、４１は設定針路方位信号ｉと
針路検出信号ｊとを入力し偏差信号ｌを演算し出
力する針路演算回路である。４２は偏差信号ｌの
大小に比例した偏差量δpを出力する比例演算回
路である。４３は偏差信号ｌを微分演算し保針性
向上のための当て舵量δDを出力する微分演算回
路で、船舶１の船首の回頭角速度に対して働く。
４４は偏差信号ｌを積分演算し風浪や潮流等によ
る針路と船首方位のずれを補正する積分量δIを出
力する積分演算回路で、この積分演算回路４４は
変針指令信号ｋがあつた場合、積分量δIをゼロリ
セツトするような回路構成となつている。即ち、
演算制御装置４の操舵量δは通常δp＋δI＋δDで
あり、変針指令信号ｋがあつた場合は、δp＋δD
となり、新設定針路方位上に船舶１を乗せ変針に
よる針路のオーバーシユートを最小限度とし保針
性を向上させるようになつている。
針路検出信号ｊとを入力し偏差信号ｌを演算し出
力する針路演算回路である。４２は偏差信号ｌの
大小に比例した偏差量δpを出力する比例演算回
路である。４３は偏差信号ｌを微分演算し保針性
向上のための当て舵量δDを出力する微分演算回
路で、船舶１の船首の回頭角速度に対して働く。
４４は偏差信号ｌを積分演算し風浪や潮流等によ
る針路と船首方位のずれを補正する積分量δIを出
力する積分演算回路で、この積分演算回路４４は
変針指令信号ｋがあつた場合、積分量δIをゼロリ
セツトするような回路構成となつている。即ち、
演算制御装置４の操舵量δは通常δp＋δI＋δDで
あり、変針指令信号ｋがあつた場合は、δp＋δD
となり、新設定針路方位上に船舶１を乗せ変針に
よる針路のオーバーシユートを最小限度とし保針
性を向上させるようになつている。
第３図は、第１図に示す船舶１の運航状況図で
ある。
ある。
第３図において、Xa，Xbを新設定針路方位、
Ａを変針前時点、Ｂを変針開始時点、Ｃ及びＤを
変針終了時点とする。Ｆは風浪や潮流等による船
舶１に作用する外力で、図においては船舶１に対
してθの角度を有するものとする。αを変針前時
点Ａにおける舵角、φ及び−φを変針開始時点Ｂ
における変針角度、βを変針開始時点Ｂにおける
舵角とする。一方、外力Ｆは、変針開始時点Ｂで
はFsinθ、変針終了時点ＣではFsin（θ＋φ）、変
針終了時点ＤではFsin（θ−φ）で船舶１に作用
する。
Ａを変針前時点、Ｂを変針開始時点、Ｃ及びＤを
変針終了時点とする。Ｆは風浪や潮流等による船
舶１に作用する外力で、図においては船舶１に対
してθの角度を有するものとする。αを変針前時
点Ａにおける舵角、φ及び−φを変針開始時点Ｂ
における変針角度、βを変針開始時点Ｂにおける
舵角とする。一方、外力Ｆは、変針開始時点Ｂで
はFsinθ、変針終了時点ＣではFsin（θ＋φ）、変
針終了時点ＤではFsin（θ−φ）で船舶１に作用
する。
ところで自動操舵装置において、上述のよう
に、変針開始時に積分量δIを単純にゼロリセツト
するような操舵方法では、風浪や潮流等による外
力Ｆの影響を無視することができないという問題
がある。即ち、積分量δIをゼロリセツトした場
合、船舶１は第３図の一点鎖線Ya，Ybで示すよ
うに新設定針路方位Xa，Xbから右方向に大きく
流された針路方位をとる。一般に積分時定数は微
分時定数に比べて非常に大きいのが普通であり、
積分演算回路４４が働きだすのは変針終了時点
Ｃ，Ｄからなので極めて長い時間と距離を経過し
ないと目的の針路方位には近付かないことにな
る。
に、変針開始時に積分量δIを単純にゼロリセツト
するような操舵方法では、風浪や潮流等による外
力Ｆの影響を無視することができないという問題
がある。即ち、積分量δIをゼロリセツトした場
合、船舶１は第３図の一点鎖線Ya，Ybで示すよ
うに新設定針路方位Xa，Xbから右方向に大きく
流された針路方位をとる。一般に積分時定数は微
分時定数に比べて非常に大きいのが普通であり、
積分演算回路４４が働きだすのは変針終了時点
Ｃ，Ｄからなので極めて長い時間と距離を経過し
ないと目的の針路方位には近付かないことにな
る。
＜発明の目的＞
この発明は、上述した従来技術の問題を解決す
るために成されたものであつて、変針時の針路誤
差を最小限に押え新設定針路方位に船舶が素早く
乗ることができるようにした自動操舵装置を提供
することを目的とするものである。
るために成されたものであつて、変針時の針路誤
差を最小限に押え新設定針路方位に船舶が素早く
乗ることができるようにした自動操舵装置を提供
することを目的とするものである。
＜発明の構成＞
上述の目的を達成するため、本発明の自動操舵
装置の構成は、船舶の針路方位設定器から与えら
れる設定針路方位と針路方位検出器から得られる
実際の針路方位との偏差量に対して、演算制御装
置の比例演算回路で比例演算し変針指令信号があ
つた場合に積分量をゼロリセツトできる積分演算
回路で積分演算し微分演算回路で微分演算を施し
て所定の操舵量を発信する自動操舵装置におい
て、前記積分演算回路の出力が導かれて変針中の
積分演算回路の積分量を所定の固定積分量とする
一次記憶回路を設け、前記積分演算回路の入力を
前記偏差量入力と前記一次記憶回路の出力とし
て、変針開始時点に変針角度と固定積分量が共に
各々の基準値より大きい場合は変針指令後の前記
変針開始時点から変針終了時点までの変針中の積
分制御出力をあらかじめ規定された変針時の値に
保持し、変針開始時点に変針角度に比べて固定積
分量が小さい場合は前記変針指令後の変針中の積
分制御出力はリセツトし、変針開始時点に変針角
度に比べて固定積分量が大きい場合は前記変針指
令後の変針中の積分制御出力は変針時の値を保持
し、変針開始時点に変針角度及び固定積分量共に
小さい場合は変針中もそれまでの積分制御をその
まま継続し、変針終了時点後における積分量は変
針終了時の状態から変針開始前と同様の演算を再
スタートすることを特徴とするものである。
装置の構成は、船舶の針路方位設定器から与えら
れる設定針路方位と針路方位検出器から得られる
実際の針路方位との偏差量に対して、演算制御装
置の比例演算回路で比例演算し変針指令信号があ
つた場合に積分量をゼロリセツトできる積分演算
回路で積分演算し微分演算回路で微分演算を施し
て所定の操舵量を発信する自動操舵装置におい
て、前記積分演算回路の出力が導かれて変針中の
積分演算回路の積分量を所定の固定積分量とする
一次記憶回路を設け、前記積分演算回路の入力を
前記偏差量入力と前記一次記憶回路の出力とし
て、変針開始時点に変針角度と固定積分量が共に
各々の基準値より大きい場合は変針指令後の前記
変針開始時点から変針終了時点までの変針中の積
分制御出力をあらかじめ規定された変針時の値に
保持し、変針開始時点に変針角度に比べて固定積
分量が小さい場合は前記変針指令後の変針中の積
分制御出力はリセツトし、変針開始時点に変針角
度に比べて固定積分量が大きい場合は前記変針指
令後の変針中の積分制御出力は変針時の値を保持
し、変針開始時点に変針角度及び固定積分量共に
小さい場合は変針中もそれまでの積分制御をその
まま継続し、変針終了時点後における積分量は変
針終了時の状態から変針開始前と同様の演算を再
スタートすることを特徴とするものである。
＜発明の実施例＞
第４図は本発明に係る演算制御装置の一実施例
のブロツク図で、この演算制御装置４′が第１図
に示す船舶１の自動操舵装置の演算制御装置４と
して用いられる。尚、第４図において、第１図乃
至第３図と同一部分・機能については同一番号・
記号を用いて表わしその説明は省略する。
のブロツク図で、この演算制御装置４′が第１図
に示す船舶１の自動操舵装置の演算制御装置４と
して用いられる。尚、第４図において、第１図乃
至第３図と同一部分・機能については同一番号・
記号を用いて表わしその説明は省略する。
第４図のフローチヤートを第５図に示す。
第４図、第５図において、４６は積分演算回路
である。δIbを第３図に示す変針開始時点Ｂ〜変
針終了時点Ｃ間の積分演算回路４６の積分量（以
下「変針中積分量」という）とし、δI′を第３図
に示す変針開始時点Ｂでの積分演算回路４６の積
分量の固定値（以下「固定積分量」という）とす
る。積分演算回路４６は、変針開始時点Ｂにおけ
る変針角度φとその時の固定積分量δI′とをそれ
ぞれ基準値である基準変針角度φ0及び基準積分
量δI0と比較し、変針中積分量δIbを以下に示す４
通りの値で出力する。尚、前記基準変針角度φ0、
基準積分量δI0の値は、積分演算回路４６内に内
蔵してもよいし外部より入力するようにしてもよ
い。４７は一次記憶回路であり、変針中積分量
δIbを後述する固定出力（例えば（2/3）・δi′）と
するために設けられたものであるが、積分演算回
路４６に内蔵するようにしてもよい。
である。δIbを第３図に示す変針開始時点Ｂ〜変
針終了時点Ｃ間の積分演算回路４６の積分量（以
下「変針中積分量」という）とし、δI′を第３図
に示す変針開始時点Ｂでの積分演算回路４６の積
分量の固定値（以下「固定積分量」という）とす
る。積分演算回路４６は、変針開始時点Ｂにおけ
る変針角度φとその時の固定積分量δI′とをそれ
ぞれ基準値である基準変針角度φ0及び基準積分
量δI0と比較し、変針中積分量δIbを以下に示す４
通りの値で出力する。尚、前記基準変針角度φ0、
基準積分量δI0の値は、積分演算回路４６内に内
蔵してもよいし外部より入力するようにしてもよ
い。４７は一次記憶回路であり、変針中積分量
δIbを後述する固定出力（例えば（2/3）・δi′）と
するために設けられたものであるが、積分演算回
路４６に内蔵するようにしてもよい。
ここで、基準変針角度φ0を絶対値で6゜（｜６｜
゜）とし、基準積分量δI0を絶対値で4゜（｜４｜
゜）とする。尚、この値は過去の運航記録及び船
体運動シミユレーシヨンから決められたものであ
るが、この値に固執することなく適宜変更しても
よい。今基準変針角度φ0、基準積分量δI0と変針
角度φ、固定積分量δI′の関係を求めると、 ＜＞ φ≧φ0＝｜６｜゜，δI′≧δI0＝｜４｜゜ ＜＞ φ≧φ0＝｜６｜゜，δI′＜δI0＝｜４｜゜ ＜＞ φ＜φ0＝｜６｜゜，δI′≧δI0＝｜４｜゜ ＜＞ φ＜φ0＝｜６｜゜，δI′＜δI0＝｜４｜゜ となる。
゜）とし、基準積分量δI0を絶対値で4゜（｜４｜
゜）とする。尚、この値は過去の運航記録及び船
体運動シミユレーシヨンから決められたものであ
るが、この値に固執することなく適宜変更しても
よい。今基準変針角度φ0、基準積分量δI0と変針
角度φ、固定積分量δI′の関係を求めると、 ＜＞ φ≧φ0＝｜６｜゜，δI′≧δI0＝｜４｜゜ ＜＞ φ≧φ0＝｜６｜゜，δI′＜δI0＝｜４｜゜ ＜＞ φ＜φ0＝｜６｜゜，δI′≧δI0＝｜４｜゜ ＜＞ φ＜φ0＝｜６｜゜，δI′＜δI0＝｜４｜゜ となる。
第６図イはこの４通りについて船舶１の運航状
況を示し、第６図ロはその時の積分量をそれぞれ
示したものである。以下、第６図について説明す
る。
況を示し、第６図ロはその時の積分量をそれぞれ
示したものである。以下、第６図について説明す
る。
＜＞は、変針開始時点Ｂにおける変針角度φ
と固定積分量δI′が共に基準変針角度φ0＝｜６｜
゜及び基準積分量δI0＝｜４｜゜より大きい場合
である。従つてこの場合には変針中積分量δIbを
ロに示す様にあらかじめ規定された状態、即ち
（2/3）・δI′に固定する。即ち、操舵量δはδp＋
（2/3）・δI′＋δDとなる。変針終了時点Ｃ，Ｄ以降
の積分量δIは（2/3）・δI′の状態からロに示す様
に変針開始前と同様の演算を再スタートするの
で、操舵量δはδp＋δI＋δDとなる（以下、再ス
タート以降の操舵量δは同様に表わされるので省
略する）。
と固定積分量δI′が共に基準変針角度φ0＝｜６｜
゜及び基準積分量δI0＝｜４｜゜より大きい場合
である。従つてこの場合には変針中積分量δIbを
ロに示す様にあらかじめ規定された状態、即ち
（2/3）・δI′に固定する。即ち、操舵量δはδp＋
（2/3）・δI′＋δDとなる。変針終了時点Ｃ，Ｄ以降
の積分量δIは（2/3）・δI′の状態からロに示す様
に変針開始前と同様の演算を再スタートするの
で、操舵量δはδp＋δI＋δDとなる（以下、再ス
タート以降の操舵量δは同様に表わされるので省
略する）。
＜＞は、変針開始時点Ｂにおいて変針角度φ
に比べ固定積分量δI′が小さい場合、即ち風浪や
潮流等の影響による針路のオフセツトが小さい場
合である。従つて、積分量δI′があると目標のコ
ースに乗りにくくなるので、ロに示す様に固定積
分量δI′をゼロリセツトし（変針中積分量δIb＝
０）、操舵量δをδp＋δDとする。変針終了時点
Ｃ，Ｄ以降の積分量δIは、ゼロの状態から変針開
始前と同様の演算を再スタートする。
に比べ固定積分量δI′が小さい場合、即ち風浪や
潮流等の影響による針路のオフセツトが小さい場
合である。従つて、積分量δI′があると目標のコ
ースに乗りにくくなるので、ロに示す様に固定積
分量δI′をゼロリセツトし（変針中積分量δIb＝
０）、操舵量δをδp＋δDとする。変針終了時点
Ｃ，Ｄ以降の積分量δIは、ゼロの状態から変針開
始前と同様の演算を再スタートする。
＜＞は、変針開始時点Ｂにおいて変針角度φ
に比べ固定積分量δI′が大きい場合である。従つ
て変針中積分量δIbは、ロに示す様に固定積分量
δI′に保持した方が変針性は良くなるので、操舵
量δはδp＋δI′＋δDとなる。変針終了時点Ｃ，Ｄ
以降の積分量δIは固定積分量δI′の状態から変針
開始前と同様の演算を再スタートする。
に比べ固定積分量δI′が大きい場合である。従つ
て変針中積分量δIbは、ロに示す様に固定積分量
δI′に保持した方が変針性は良くなるので、操舵
量δはδp＋δI′＋δDとなる。変針終了時点Ｃ，Ｄ
以降の積分量δIは固定積分量δI′の状態から変針
開始前と同様の演算を再スタートする。
＜＞は、変針開始時点Ｂにおいて変針角度φ
及び固定積分量δI′共に小さい場合である。従つ
て変針中積分量δIbは、積分量δIのまま動作を継
続した方が変針性は良くなるので、全区間に渡つ
て操舵量δはδp＋δI＋δDとなる。
及び固定積分量δI′共に小さい場合である。従つ
て変針中積分量δIbは、積分量δIのまま動作を継
続した方が変針性は良くなるので、全区間に渡つ
て操舵量δはδp＋δI＋δDとなる。
以上述べたように、それぞれの条件に応じて固
定積分量δI′を変えれば、変針時の針路誤差を最
小限に押えることができる。
定積分量δI′を変えれば、変針時の針路誤差を最
小限に押えることができる。
尚、基準値として基準変針角度φ0、基準積分
量δI0以外に例えば方位を加えるようにしてもよ
い。即ちこの場合は、変針方位と舵角βが同じ向
きにある場合は操舵量δをδp＋δI′＋δDとし、異
なる向きにある場合は操舵量δをδp＋（2/3）・
δI′＋δDとするようにすれば、さらに良好な変針
開始以降の針路をとることができる。
量δI0以外に例えば方位を加えるようにしてもよ
い。即ちこの場合は、変針方位と舵角βが同じ向
きにある場合は操舵量δをδp＋δI′＋δDとし、異
なる向きにある場合は操舵量δをδp＋（2/3）・
δI′＋δDとするようにすれば、さらに良好な変針
開始以降の針路をとることができる。
又、上述の演算制御装置４をマイクロコンピユ
ータで構成するようにしてもよい。
ータで構成するようにしてもよい。
＜本発明の効果＞
以上述べたように、変針開始時点における変針
角度や固定積分量や変針方位等を各々の基準値と
比較し、最良の積分量を出力する本発明によれ
ば、風浪や潮流等に船舶の運航が影響されること
が無いので、変針終了後の変針誤差を最小限度に
押えることができ、従つて省エネルギー化を達成
できる。
角度や固定積分量や変針方位等を各々の基準値と
比較し、最良の積分量を出力する本発明によれ
ば、風浪や潮流等に船舶の運航が影響されること
が無いので、変針終了後の変針誤差を最小限度に
押えることができ、従つて省エネルギー化を達成
できる。
第１図は船舶の自動操舵装置のブロツク図、第
２図は従来の演算装置のブロツク図、第３図は船
舶の運航状況図、第４図は本発明の演算制御装置
のブロツク図、第５図は第４図のフローチヤー
ト、第６図は本発明による船舶の運航状況図であ
る。 １……船舶、４……演算制御装置、δ……操舵
量、φ……変針角度、α，β……舵角。
２図は従来の演算装置のブロツク図、第３図は船
舶の運航状況図、第４図は本発明の演算制御装置
のブロツク図、第５図は第４図のフローチヤー
ト、第６図は本発明による船舶の運航状況図であ
る。 １……船舶、４……演算制御装置、δ……操舵
量、φ……変針角度、α，β……舵角。
Claims (1)
- １ 船舶の針路方位設定器から与えられる設定針
路方位と針路方位検出器から得られる実際の針路
方位との偏差量に対して、演算制御装置の比例演
算回路で比例演算し変針指令信号があつた場合に
積分量をゼロリセツトできる積分演算回路で積分
演算し微分演算回路で微分演算を施して所定の操
舵量を発信する自動操舵装置において、前記積分
演算回路の出力が導かれて変針中の積分演算回路
の積分量を所定の固定積分量とする一次記憶回路
を設け、前記積分演算回路の入力を前記偏差量入
力と前記一次記憶回路の出力として、変針開始時
点に変針角度と固定積分量が共に各々の基準値よ
り大きい場合は変針指令後の前記変針開始時点か
ら変針終了時点までの変針中の積分制御出力をあ
らかじめ規定された変針時の値に保持し、変針開
始時点に変針角度に比べて固定積分量が小さい場
合は前記変針指令後の変針中の積分制御出力はリ
セツトし、変針開始時点に変針角度に比べて固定
積分量が大きい場合は前記変針指令後の変針中の
積分制御出力は変針時の値を保持し、変針開始時
点に変針角度及び固定積分量共に小さい場合は変
針中もそれまでの積分制御をそのまま継続し、変
針終了時点後における積分量は変針終了時の状態
から変針開始前と同様の演算を再スタートするこ
とを特徴とする自動操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013958A JPS60157996A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 自動操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013958A JPS60157996A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 自動操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60157996A JPS60157996A (ja) | 1985-08-19 |
| JPH0338158B2 true JPH0338158B2 (ja) | 1991-06-07 |
Family
ID=11847718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013958A Granted JPS60157996A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 自動操舵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60157996A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52115095U (ja) * | 1976-02-27 | 1977-09-01 |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59013958A patent/JPS60157996A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60157996A (ja) | 1985-08-19 |
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