JPH0820391A - 船舶の操船システム - Google Patents

船舶の操船システム

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Publication number
JPH0820391A
JPH0820391A JP6176037A JP17603794A JPH0820391A JP H0820391 A JPH0820391 A JP H0820391A JP 6176037 A JP6176037 A JP 6176037A JP 17603794 A JP17603794 A JP 17603794A JP H0820391 A JPH0820391 A JP H0820391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
unit
calculation unit
control
disturbance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6176037A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Yamamoto
郁夫 山本
Ikuji Terada
郁二 寺田
Toru Mada
徹 磨田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP6176037A priority Critical patent/JPH0820391A/ja
Publication of JPH0820391A publication Critical patent/JPH0820391A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B63H2025/026Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring using multi-axis control levers, or the like, e.g. joysticks, wherein at least one degree of freedom is employed for steering, slowing down, or dynamic anchoring

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 各操船モードに対してフレキシブルな自動制
御を可能とするとともに、外乱の抑制機能をも有する経
済的な船舶の操船システムを提供する。 【構成】 操船用ジョイスティックと設定値への航行
に必要なトータル力,トータルモーメントを演算するコ
マンド決定部と、指令信号に基づいてアクチュエータ
ー駆動司令信号を演算する推力配分部と、未知外乱成
分を推定する推定演算部と、信号中,位置(x,y平
面座標値)及びヨー角φの検出信号と設定値信号の大小
を判定する比較部と、信号に基づいて制御信号を演算
する前置制御演算部と、制御信号を演算するフィード
バック制御演算部と、信号を加減算する加減算器
と、既知外乱演算部と、上記コマンド決定部の出力信
号に対し、上記ジョイスティック,推定演算部,既
知外乱演算部の信号を加減算する加減算器とを具えたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶の操船システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】操船システムとしては、従来、ジョイス
ティックにより操船指令を与え、この指令信号により直
接アクチュエーターを介して船舶を動かすシステムが知
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の操船システムにおいては、オートスピード,オ
ートパイロット,オートトラック,DPS,ジョイステ
ィックの各航行モードに対してフレキシブルな自動制御
ができず、また、外乱のため船体運動の性能が悪化する
惧れがある。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、オートスピード,オートパイロット,オート
トラック,DPS,ジョイスティックの各操船モードに
対してフレキシブルな自動制御を可能とするとともに、
外乱の抑制機能をも有する経済的な船舶の操船システム
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、操
船用ジョイスティックと、船速,ヨー角,位置(y方
向)の検出信号と設定値信号とを比較して両者の大小関
係を判定する比較部と、上記比較部の比較信号が入
力され設定値への航行に必要なトータル力,トータルモ
ーメントを演算するコマンド決定部と、上記コマンド
決定部の信号あるいは上記ジョイスティック又は後記
する加減算器2からの指令信号に基づいて船舶アクチュ
エーターへのアクチュエーター駆動司令信号を演算する
推力配分部と、位置信号(x,y方向),ヨー角及び
それらの変化率の検出信号より未知外乱成分を推定する
推定演算部と、上記推定演算部の信号中,位置
(x,y平面座標値)及びヨー角φの検出信号と設定値
信号を比較して両者の大小関係を判定する比較部と、
上記比較部の信号に基づいて制御信号を演算する前置
制御演算部と、上記推定演算部の信号に基づいて制
御信号を演算するフィードバック制御演算部と、上記
前置制御演算部とフィードバック制御演算部との信号
を加減算する加減算器と風速風向センサー信号により
外乱を演算する既知外乱演算部と、上記コマンド決定部
の出力信号に対し、上記ジョイスティック,推定演
算部,既知外乱演算部の信号を加減算する加減算器と
を具えたことを特徴とする。
【0006】
【作用】このようなシステムによれば、下記のように種
々の操船モードを行うことができる。 (1)オートスピード(船速自動保持)制御は比較部
2コマンド決定部,加減算器にて行う。 (2)オートパイロット(ヨー角(回頭角))制御は比
較部,コマンド決定部,加減算器にて行う。 (3)オートトラック(x,y位置設定へのトラッキン
グ)制御は、推力配分部,推定演算部,比較部,
前置制御演算部,フィードバック制御演算部,既知
外乱演算部及び加減算器にて行う。 (4)DPS(x,y位置保持,ヨー角(回頭))制御
は推力配分部,推定演算部,比較部,前置制御演
算部,フィードバック制御演算部,既知外乱演算部
及び加減算器にて行う。 (5)ジョイスティックによる制御は操船用ジョイステ
ィック,既知外乱演算部及び加減算器にて行う。 (6)既知外乱フィードフォワード制御は加減算器,
既知外乱演算部及び加減算器にて行う。 (7)未知外乱推定制御は推力配分部,既知外乱演算
部及び加減算器にて行う。
【0007】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図1はそのシステム構成を示すブロック図、図2は
図1のコマンド部の内部構成を示すブロック図である。
【0008】上図において1は、アクチュエーター推力
とその方向及び船首方位を設定するジョイスティック、
2は設定値と検出値(船速u,ヨー角φ,位置y)によ
り設定値追従に必要なトータル力(x,y方向)及びト
ータルモーメント(z軸周り)を決定するコマンド決定
部であり、図2に示すとおりゲイン2−a〜2−c及び
座標変換部2−d,リミッター2−eから構成される。
3は設定値と検出値(位置x,y,ヨー角φ)より設定
値追従に必要な制御量を演算し、また、諸検出信号より
未知外乱量を推定する制御演算部であり、カルマンフィ
ルター3−a,制御ゲインと積分器より構成される前置
制御器3−b,フィードバック制御器(制御ゲイン)3
−c,加減算器3−d,3−eより構成される。4は風
速,風向データより風外乱のx方向,y方向成分及びモ
ーメントを演算する数学モデル内蔵の既知外乱フィード
フォワード制御部、5は上記1〜4の出力信号を加減算
する加算器、6は船体制御に必要なトータル力及びトー
タルモーメントより各アクチュエーターへ制御力の配分
を行う推力配分器、7は船体制御のためのプロペラー,
舵,スラスター等より構成されるアクチュエーター、8
は船体である。
【0009】このような操船システムにおいては、下記
の作用が行われる。 (1)操船用ジョイスティック1にてアクチュエーター
推力とその方向及び船首方位を設定する。 (2)比較部にて船速,ヨー角,位置(y方向)の検
出信号と設定値信号とを比較して、その大小を出力す
る。 (3)上記の信号を入力信号として設定値への船舶航
行に必要なトータル力(x,y方向),トータルモーメ
ント(z軸周り)をコマンド決定部より出力する。 (4)推定演算部にて位置(x,y方向),ヨー角及
びそれらの速度(変化率)の検出信号よりカルマンフィ
ルター3−aを介して未知外乱成分を推定し出力する。 (5)比較部にて位置(x,y方向),ヨー角の検出
信号と設定値信号とを比較して、その大小を出力する。 (6)前置制御演算部にて上記(5)の信号を入力し
て、積分器と制御ゲインを介して制御信号を出力する。 (7)上記の入力信号(位置(x,y方向),ヨー角
及びそれらの速度(変化率))を入力し、制御ゲインの
乗算によって(2)の制御信号2を出力する。 (8)(1)によって(1)と(2)の信号を加減算し
出力する。 (9)既知外乱演算部により風速及び風向センサー信号
より既知外乱(x方向,y方向,z軸周り)を演算し出
力する。 (10)(2)によって上記(1),(3),(4),
(8)の出力信号の加減算を行う。 (11)推力配分部により上記(10)の信号を入力
し、船舶制御用アクチュエーターへの駆動指令信号を演
算し出力する。 (12)アクチュエーターは上記(11)の信号を入力と
して駆動され、船舶の運動をコントロールする。
【0010】
【発明の効果】このようなシステムによれば、下記の効
果が奏せられる。 (1)オートスピード,オートパイロット,オートトラ
ック,DPS,ジョイスティックの各航行モードに対し
てフレキシブルに自動制御が可能となる。 (2)外乱による船体運動の性能悪化を防止することが
できる。
【0011】要するに本発明によれば、操船用ジョイス
ティックと、船速,ヨー角,位置(y方向)の検出信
号と設定値信号とを比較して両者の大小関係を判定する
比較部と、上記比較部の比較信号が入力され設定値
への航行に必要なトータル力,トータルモーメントを演
算するコマンド決定部と、上記コマンド決定部の信
号あるいは上記ジョイスティック又は後記する加減算器
2からの指令信号に基づいて船舶アクチュエーターへの
アクチュエーター駆動司令信号を演算する推力配分部
と、位置信号(x,y方向),ヨー角及びそれらの変化
率の検出信号より未知外乱成分を推定する推定演算部
と、上記推定演算部の信号中,位置(x,y平面座標
値)及びヨー角φの検出信号と設定値信号を比較して両
者の大小関係を判定する比較部と、上記比較部の信
号に基づいて制御信号を演算する前置制御演算部と、
上記推定演算部の信号に基づいて制御信号を演算する
フィードバック制御演算部と、上記前置制御演算部と
フィードバック制御演算部との信号を加減算する加減
算器と風速風向センサー信号により外乱を演算する既
知外乱演算部と、上記コマンド決定部の出力信号に対
し、上記ジョイスティック,推定演算部,既知外乱
演算部の信号を加減算する加減算器とを具えたことによ
り、オートスピード,オートパイロット,オートトラッ
ク,DPS,ジョイスティックの各操船モードに対して
フレキシブルな自動制御を可能とするとともに、外乱の
抑制機能をも有する経済的な船舶の操船システムを得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すシステム構成のブロッ
ク図である。
【図2】図1のコマンド決定部の内部の構成を示す内部
拡大図である。
【符号の説明】
1 ジョイスティイク 2−a,2−b,2−c ゲイン 2−d 座標変換部 2−e リミッター 3−a カルマンフィルター 3−b 前置制御器 3−c 制御ゲイン 3−d 減算器 3−e 減算器 4 制御部 7 アクチュエーター 8 船体 10 既知外乱演算部 11 加減算器 ジョイスティック 比較部 コマンド決定部 推力配分部 推定演算部 比較部 前置制御演算部 フィードバック演算部 加減算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操船用ジョイスティックと、船速,ヨ
    ー角,位置(y方向)の検出信号と設定値信号とを比較
    して両者の大小関係を判定する比較部と、上記比較部
    の比較信号が入力され設定値への航行に必要なトータ
    ル力,トータルモーメントを演算するコマンド決定部
    と、上記コマンド決定部の信号あるいは上記ジョイス
    ティック又は後記する加減算器2からの指令信号に基づ
    いて船舶アクチュエーターへのアクチュエーター駆動司
    令信号を演算する推力配分部と、位置信号(x,y方
    向),ヨー角及びそれらの変化率の検出信号より未知外
    乱成分を推定する推定演算部と、上記推定演算部の
    信号中,位置(x,y平面座標値)及びヨー角φの検出
    信号と設定値信号を比較して両者の大小関係を判定する
    比較部と、上記比較部の信号に基づいて制御信号を
    演算する前置制御演算部と、上記推定演算部の信号
    に基づいて制御信号を演算するフィードバック制御演算
    部と、上記前置制御演算部とフィードバック制御演算
    部との信号を加減算する加減算器と風速風向センサ
    ー信号により外乱を演算する既知外乱演算部と、上記コ
    マンド決定部の出力信号に対し、上記ジョイスティッ
    ク,推定演算部,既知外乱演算部の信号を加減算す
    る加減算器とを具えたことを特徴とする船舶の操船シス
    テム。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000047704A (ja) * 1998-07-28 2000-02-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 基体及びプラントの最適制御装置およびそれに用いられる最適化方法
JP2009013829A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Penta Ocean Construction Co Ltd 洋上風力発電装置設置用の双胴船および洋上風力発電装置の設置方法
JP2017052297A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 ジャパン・ハムワージ株式会社 船舶操縦装置
JP2017206154A (ja) * 2016-05-19 2017-11-24 三菱重工業株式会社 水中航走体制御装置、水中航走システム、水中航走体制御方法及びプログラム
JP2018114897A (ja) * 2017-01-19 2018-07-26 東京計器株式会社 外乱推測装置
US10507896B2 (en) 2015-03-12 2019-12-17 Nec Corporation Maneuvering device

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990224