JPH0468197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は船舶の舵を制御するシングルループ
舵取機に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種のシングルループ舵取機としては
例えば第４図に示すようなものがある。図におい
て１は舵角指令ポテンシヨメータ出力信号δ₀を出
力する舵角指令器、２は舵角指令器１の出力信号
δ₀と舵３の実舵角指示ポテンシヨメータ４の実舵
角信号δとの実舵角偏差信号δ_eを演算する減算
器、５は減算器６、リミツター７及び積分器８か
らなるバツフアシユミレーシヨンアンプで、減算
器２が出力する実舵角偏差信号δ_eをある傾斜を持
つて立上がる信号θ′₀とする。９はバツフアシユ
ミレーシヨンアンプ５の出力信号θ′₀を制限する
リミツター、１０はリミツター９の出力信号θ₀と
舵取機ポンプ傾転レバー１１の傾転角を表わす傾
転角指示ポテンシヨメータ１２の出力信号θとの
偏差信号θ_eを演算する減算器、１３は減算器１０
で出力する偏差信号からθ_eを増巾する電力増巾
器、１４は電力増巾器１３の出力電圧V_eにより
トルクを発生し、舵取機ポンプ傾転レバー１１を
傾転させるトルクモータ、１５Ａ、１５Ｂは各々
舵取機ポンプ傾転レバ１１の傾転角を制限する機
械的ストツパーである。

上記のように構成した従来のシングルループ舵
取機において、舵角指令器１より舵角指令ポテン
シヨメータ出力信号δ₀を出力すると、この出力信
号δ₀と実舵角指示ポテンシヨメータ４の実舵角信
号δとの実舵角偏差信号δ_eを減算器２で演算し、
この実舵角偏差信号δ_eをバツフアシユミレーシヨ
ンアツプ５、リミツター９により処理し、信号θ₀
として出力する。この出力信号θ₀と傾転角指示ポ
テンシヨメータ１２の出力信号θとの間に偏差が
生じたときは、偏差信号θ_eを電力増巾器１３で増
巾し、電力増巾器１３の出力電圧V_eによりトル
クモータ１４を駆動し、舵取器ポンプ傾転レバー
１１を傾転させる。舵取機ポンプ傾転レバー１１
が傾転すると不図示の舵取機ポンプは舵取機のシ
リンダを駆動させ、舵３が動き舵角指示ポテンシ
ヨメータ出力信号δ₀と実舵角信号δが等しくな
る。

バツフアシユミレーシヨンアンプ５は第５図ａ
に示すように実舵角偏差信号δ_eがバツフアシユミ
レーシヨンアンプ５に入力するとその出力信号
θ′₀は第５図ｂに示すようにある所定の傾斜を持
つて立上がるようになる。これは舵取機ポンプの
保護のためである。すなわち出力信号θ′₀が急な
立上がりを示し、それに従つて電力増巾器１３の
出力信号V_eが急に大きくなるトルクモータ１４
が急に回転し、舵取機ポンプ傾転レバー１１を急
に回転させる。このため舵取機ポンプはキヤピテ
ーシヨンを発生し操舵不能となる。さらに、バツ
フアシユミレーシヨンアンプ５の出力信号θ′₀の
立上がりの傾斜をあまりゆるくすると舵取機１１
がオーバーシユートまたはハンチングを起こすよ
うになる。これらを防止するためバツフアシユミ
レーシヨンアンプ５は、その出力信号θ′₀をある
所定の傾斜を持つて立上がるようにしている。

しかしながら、このような従来のシングルルー
プ舵取機にあつては、舵取機ポンプ傾転レバー１
１の制限角が機械的ストツパー１５Ａ，１５Ｂに
よつて定まつているため、バツフアーシユミレー
シヨンアンプ５及びリミツター９の信号処理では
トルクモータ１４の回転イナーシヤにより舵取機
ポンプ傾転レバー１１が激しく機械的ストツパー
１５Ａ，１５Ｂに衝突し、トルクモータ１４や舵
取機ポンプ傾転レバー１１を損傷するという問題
点があつた。

この問題点を解決するためリミツター９からの
出力信号θ₀に対する舵取機ポンプ傾転レバー１１
の傾転角θの追従精度を悪くする、すなわち電力
増巾器１３の利得を下げると舵取機ポンプ傾転レ
バー１１を傾転させるのに必要なトルクが摩擦の
変化等により変化した場合、信号θ₀と傾転角θの
偏差信号θ_eが大きくなつて釣合うことになり、舵
３の左右のスピードが異なるという問題点も生じ
る。

〔発明の目的〕

この発明は上記した問題点を改善したシングル
ループ舵取機を提供することを目的とするもので
ある。

〔発明の概要〕

この発明のシングルループ舵取機は舵角を指令
したとき、指令した舵角と実舵角との差である実
舵角偏差信号をバツフアシユミレーシヨンアンプ
で、ある傾斜を持つて立上がる信号に変換し、こ
の信号と舵取機ポンプ傾転レバー角の信号との偏
差信号を比例増巾器及びこの比例増巾器と並列に
設けた積分器に入力し、この比例増巾器の出力信
号と、積分器と直列に設けたリミツターの出力信
号を加算し、この加算信号を電力増巾器で増巾し
トルクモータを駆動することにより舵取機ポンプ
傾転レバーを機械的ストツパーの近くでなめらか
に動かし、機械的ストツパーに衝撃を少なくして
当てるものである。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク図
であり、図において１〜１４及び１５Ａ，１５Ｂ
は上記従来のシングルループ舵取機と同一のもの
である。１６は減算器１０が出力する偏差信号θ_e
に比例した信号θ_ePを出力する比例増巾器、１７
は比例増巾器１６と並列に設けられ、前記偏差信
号θ_eを積分する積分器、１８は積分器１７と直列
に設けられ積分器１７の出力を一定レベルに制限
するリミツター、１９は比例増巾器１６の出力信
号θ_ePとリミツター１８の出力信号θ_eIを加算し、
この加算計号θ_Sを電力増巾器１３に出力する加算
器である。２０はセンタスプリングであり、通常
時は舵取機ポンプ傾転レバー１１を中心位置に保
持している。

上記のように構成されたシングルループ舵取機
において、舵角指令器１の出力信号δ₀により減算
器２で実舵角偏差信号δ_eが第２図ｃに示すように
発生すると、バツフアシユミレーシヨンアンプ５
から図ｂに示す出力信号θ₀′を出力する。なお、
この出力信号θ₀′が舵取ポンプがキヤビテーシヨ
ンを発生しない程度で、かつ舵取機がオーバーシ
ユートあるいはハンチングしない程度の立上り傾
斜をもつようバツフアシユミレーシヨンアンプ５
のリミツター７の制限値と積分器８の積分定数
T_Aは調整してある。

このバツフアシユミレーシヨンアンプ５の出力
信号θ′_eはリミツター９で制限され、リミツター
９から信号θ₀として出力し、減算器１０に入る。
リミツター９の制限値は舵取機ポンプ傾転レバー
１１の傾転が機械的ストツパー１５Ａ，１５Ｂで
制限される機械的制限角以上となるように電力増
巾器１３の利得と合わせて定められている。

舵取機ポンプ傾転レバー１１が中心位置にある
ときは、減算器１０からは図ｃの実線に示すよう
にリミツター９から出力する信号θ₀がそのまま偏
差信号θ_eとして出力される。この偏差信号θ_eは比
例増巾器１６に入り、図ｄに示す信号θ_ePとなる。
一方、積分器１７及びリミツター１８を通つた偏
差信号θ_eは積分器１７の積分定数とリミツター１
８の制限値θ_eILで定まる時間Te_Iで立上がる図ｅ
で示した信号θ_eIとなる。

この信号θ_eIと比例増巾器１６の出力信号θ_ePは
加算器１９で加算され図ｆに示すようになめらか
に飽和する加算信号θ_Sとなり電力増巾器１３に入
力される。電力増巾器１３からは加算信号θ_Sに対
応した図ｇに示す電圧V_eが出力され、この電圧
V_eがトルクモータ１４を励磁する。トルクモー
タ１４が励磁されると励磁電力の平方根に比例し
たトルクを出力し、舵取ポンプ傾転レバー１１を
傾転させる。このときの傾転角θは比例増巾器１
６と積分器１７、リミツター１８により図ｈに示
すようになめらかに上限に達することから、機械
的ストツパー１５Ａに衝撃を少なくして当てるこ
とができる。

舵取機ポンプ傾転レバー１１が傾転することに
より舵取機ポンプの流量が変化し、舵３が動く。
また舵取機ポンプ傾転レバー１１の傾転角θは減
算器１０にフイードバツクされ、第２図ｃ〜ｇの
点線で示すように各々の出力信号を変化させる。
さらに舵３の実舵角も減算器２にフイードバツク
される。

上記のように構成したシングルループ舵取機に
おいて、積分器１７とリミツター１８が無いとす
ると、実舵角偏差を表わすリミツター９からの出
力信号θ₀に対する舵取機ポンプ傾転レバー１１の
傾転角θの追従精度を向上させるためには電力増
巾器１３の利得を高くする必要がある。電力増巾
器１３の利得を高くすると、トルクモータ１４は
高トルクを出力し、第３図ａに示すようにオーバ
ーシユートして、舵取機ポンプ傾転レバー１１が
機械的ストツパー１５Ａ，１５Ｂに激しく当たる
ことになる。

また上記オーバーシユートを防止するため、第
３図ｂに示す波形になるように、傾転角θの時間
的変化をフイードバツクすると傾転角θの遅れに
より舵３がオーバーシユートまたはハンチングを
発生してしまう。

しかし上記実施例に示すように、比例増巾器１
６と並列に積分器１７とリミツター１８を設け
て、比例増巾器１６の出力信号θ_ePとリミツター
１８の出力信号θ_eIを加算することにより電力増
巾器１３の利得を高くせずに追従精度を上げるこ
とができる。

さらにリミツター９の制限値を機械的ストツパ
ー１５Ａ，１５Ｂによる機械的制限角以上にし
て、舵取ポンプ傾転レバー１１を機械的ストツパ
ーに当てるようにしているため、摩擦の変化等が
あつても左右の舵スピードを一定にすることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のシングルルー
プ舵取機は舵角指令により舵取機ポンプ傾転レバ
ーを機械的ストツパーに衝撃を少なくして当てる
ことから、トルクモータ及び舵取機ポンプ傾転レ
バーの損傷を防いで舵角指令値に対する実舵角の
追従精度の向上を図ることができると共に左右の
舵スピードも安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示したブロツク
図、第２図ａ〜ｈは第１図に示した実施例の波形
図、第３図ａ，ｂは傾転角を示した波形図、第４
図は従来のシングルループ舵取機を示したブロツ
ク図、第５図ａ，ｂはバツフアシユミレーシヨン
アンプの入出力波形図である。 １……舵角指令器、２……減算器、３……舵、
４……実舵角指示ポテンシヨメータ、５……バツ
フアシユミレーシヨンアンプ、６……減算器、７
……リミツター、８……積分器、９……リミツタ
ー、１０……減算器、１１……舵取機ポンプ傾転
レバー、１２……傾転角指示ポテンシヨメータ、
１３……電力増巾器、１４……トルクモータ、１
５Ａ，１５Ｂ……機械的ストツパー、１６……比
例増巾器、１７……積分器、１８……リミツタ
ー、１９……加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 舵角を指令する舵角指令器と；該舵角指令器
   が出力する舵角と実舵角との差を演算する減算器
   と；リミツタ及び積分器を有し、前記減算器から
   の出力信号をある傾斜を持つて立上がる信号とす
   るバツフアシユミレーシヨンアンプと；該バツフ
   アシユミレーシヨンアンプの出力を制限するリミ
   ツターと；該リミツターの出力と舵取機ポンプ傾
   転レバー角の信号との差を演算する減算器と；該
   減算器の出力に比例した信号を出力する比例増巾
   器と；前記減算器の出力を積分する積分器と；該
   積分器の出力を制御するリミツターと；該ミリツ
   ターの出力信号と前記比例増巾器の出力信号を加
   算する加算器と；該加算器の出力を増巾する電力
   増巾器と、該電力増巾器の出力によりトルクを発
   生し、舵取機ポンプ傾転レバーを傾転させるトル
   クモータとを備えて船舶の舵を制御するシングル
   ループ舵取機。