JPH11139392A - 水中航走体舵制御方式 - Google Patents
水中航走体舵制御方式Info
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- JPH11139392A JPH11139392A JP9305205A JP30520597A JPH11139392A JP H11139392 A JPH11139392 A JP H11139392A JP 9305205 A JP9305205 A JP 9305205A JP 30520597 A JP30520597 A JP 30520597A JP H11139392 A JPH11139392 A JP H11139392A
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- steering
- angle
- roll angle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 舵でロールを制御できる水中航走体舵制御方
式の提供を目的とする。 【解決手段】 縦舵上舵５、縦舵下舵６、横舵右舵３、
横舵左舵４それぞれを独立に駆動すると共に、ロール角
設定器１６でロール角の目標値を設定し、ロール角セン
サ１５からの信号から、ロール角制御用コントローラ２
０によりロール角用操舵信号を作成し、角舵用操舵信号
合成部２１、２２で角舵の操舵信号を出力させる。
式の提供を目的とする。 【解決手段】 縦舵上舵５、縦舵下舵６、横舵右舵３、
横舵左舵４それぞれを独立に駆動すると共に、ロール角
設定器１６でロール角の目標値を設定し、ロール角セン
サ１５からの信号から、ロール角制御用コントローラ２
０によりロール角用操舵信号を作成し、角舵用操舵信号
合成部２１、２２で角舵の操舵信号を出力させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中航走体舵制御
方式に関し、特に、船体後方に十字型に配置された舵を
制御して船体のロール角を制御することができる水中航
走体舵制御方式に関する。
方式に関し、特に、船体後方に十字型に配置された舵を
制御して船体のロール角を制御することができる水中航
走体舵制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、潜水艦などの水中航走体では、比
較的高速で移動するものは推進力としてプロペラを使用
している。この場合、水中航走体の運動制御は、舵を利
用して舵効果による抑力を使用することが多い。また、
大型のものとなるとタンクによる液量の移動により、前
後左右のバランスをとるツリム制御を行っている。
較的高速で移動するものは推進力としてプロペラを使用
している。この場合、水中航走体の運動制御は、舵を利
用して舵効果による抑力を使用することが多い。また、
大型のものとなるとタンクによる液量の移動により、前
後左右のバランスをとるツリム制御を行っている。
【０００３】現状では、舵は船体後方に船体の水平方向
に横舵が２枚、垂直方向に縦舵が２枚の合計４枚の舵が
十字型に配置されている。これらの２枚の横舵と２枚の
縦舵はそれぞれ同時に同方向へ動作させ、針路、姿勢角
を制御している。
に横舵が２枚、垂直方向に縦舵が２枚の合計４枚の舵が
十字型に配置されている。これらの２枚の横舵と２枚の
縦舵はそれぞれ同時に同方向へ動作させ、針路、姿勢角
を制御している。
【０００４】図７に従来の舵制御方式の一例のブロック
図を示す。同図において、針路設定器１０２に目標値が
設定されると、針路制御用コントローラ１０６では、目
標値と針路センサ１０１からの現在の針路及び速度セン
サ１０５の値を入力し、目標値に針路が一致するように
舵角を計算し、縦舵用アクチュエータ１０８に操舵信号
を出力して縦舵用アクチュエータ１０８を駆動する。こ
の場合、コントローラでは、一般に以下の点に従い舵角
を計算する。
図を示す。同図において、針路設定器１０２に目標値が
設定されると、針路制御用コントローラ１０６では、目
標値と針路センサ１０１からの現在の針路及び速度セン
サ１０５の値を入力し、目標値に針路が一致するように
舵角を計算し、縦舵用アクチュエータ１０８に操舵信号
を出力して縦舵用アクチュエータ１０８を駆動する。こ
の場合、コントローラでは、一般に以下の点に従い舵角
を計算する。
【０００５】（１）目標値と現在地の差が大きいほど舵
角を大きくとる。 （２）速度が速いときは舵効果が大きいので、舵角を小
さめにする。 （３）ある一定の舵角でも定常偏差が残る場合は、少し
づつ舵角を大きくする。 （４）目標値に現在地が近づいている場合、針路変換速
度が速い場合は当て舵を取り、オーバーシュートを小さ
くする。
角を大きくとる。 （２）速度が速いときは舵効果が大きいので、舵角を小
さめにする。 （３）ある一定の舵角でも定常偏差が残る場合は、少し
づつ舵角を大きくする。 （４）目標値に現在地が近づいている場合、針路変換速
度が速い場合は当て舵を取り、オーバーシュートを小さ
くする。
【０００６】縦舵用アクチュエータ１０８は一つであ
り、上下の両方の舵を同時に同方向に動作させている。
り、上下の両方の舵を同時に同方向に動作させている。
【０００７】また、姿勢角についても針路の場合と同様
に、姿勢角設定器１０４に目標値が設定されると、姿勢
角制御用コントローラ１０７では、目標値と姿勢角セン
サ１０４からの現在の姿勢角及び速度センサ１０５の値
を入力し、目標値に姿勢角が一致するように舵角を計算
し、横舵用アクチュエータ１０９を駆動し、横舵の左右
の舵を同時に同方向に動作させている。
に、姿勢角設定器１０４に目標値が設定されると、姿勢
角制御用コントローラ１０７では、目標値と姿勢角セン
サ１０４からの現在の姿勢角及び速度センサ１０５の値
を入力し、目標値に姿勢角が一致するように舵角を計算
し、横舵用アクチュエータ１０９を駆動し、横舵の左右
の舵を同時に同方向に動作させている。
【０００８】このように、従来の舵制御方式では、針路
と姿勢角のみの制御を行い、ロールの制御はできなかっ
た。ロールの制御に関しては、タンクの移水により制御
されているのが現状である。
と姿勢角のみの制御を行い、ロールの制御はできなかっ
た。ロールの制御に関しては、タンクの移水により制御
されているのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロール
をタンクの移水により制御するのは、次のような問題が
ある。第１の問題点は、タンクの移水によるロールの制
御は、通常真っ直ぐに航走するときのバランスをとるも
のであり、特に液体の移動なので常に調製したり、すば
やく制御することは困難であり、そのため、高速時に発
生するロールに対しては制御できない問題がある。ロー
ルが付いた状態で舵を取ると、舵効果が分散し、水中航
走体の運動状態が悪くなる。
をタンクの移水により制御するのは、次のような問題が
ある。第１の問題点は、タンクの移水によるロールの制
御は、通常真っ直ぐに航走するときのバランスをとるも
のであり、特に液体の移動なので常に調製したり、すば
やく制御することは困難であり、そのため、高速時に発
生するロールに対しては制御できない問題がある。ロー
ルが付いた状態で舵を取ると、舵効果が分散し、水中航
走体の運動状態が悪くなる。
【００１０】第２の問題点は、推進力をプロペラとする
場合、プロペラの回転方向により偏った方向にのみロー
ルが発生することである。また、プロペラの回転数によ
って発生するロール角が異なるが、現状では舵の取付位
置を固定し、ある一定の回転数のときのみ調製がとれる
が、逆にそれ以外のときは常にロールが発生しているこ
とになる。
場合、プロペラの回転方向により偏った方向にのみロー
ルが発生することである。また、プロペラの回転数によ
って発生するロール角が異なるが、現状では舵の取付位
置を固定し、ある一定の回転数のときのみ調製がとれる
が、逆にそれ以外のときは常にロールが発生しているこ
とになる。
【００１１】そのため、舵でロールが制御できれば、常
にロールが制御でき、高速で走行中にもロールを制御し
て運動性が良くなり、また、プロペラの回転により発生
するロールも制御できることになる。
にロールが制御でき、高速で走行中にもロールを制御し
て運動性が良くなり、また、プロペラの回転により発生
するロールも制御できることになる。
【００１２】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、舵でロールを制御できる水中航走体舵制御方式の提
供を目的とする。
で、舵でロールを制御できる水中航走体舵制御方式の提
供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の水中航走体舵制御方式は、船体後方
に該船体の運動を制御するために垂直方向に配置された
縦舵上舵と縦舵下舵と、水平方向に配置された横舵右舵
と横舵左舵とを備える水中航走体のこれらの各舵をそれ
ぞれ独立に駆動する水中航走体舵制御方式であって、前
記船体のロール角設定器制御のためのロール角制御信号
を含む操舵信号を各舵を駆動する各アクチュエータに出
力してロール角を制御する構成としてある。
に、請求項１記載の水中航走体舵制御方式は、船体後方
に該船体の運動を制御するために垂直方向に配置された
縦舵上舵と縦舵下舵と、水平方向に配置された横舵右舵
と横舵左舵とを備える水中航走体のこれらの各舵をそれ
ぞれ独立に駆動する水中航走体舵制御方式であって、前
記船体のロール角設定器制御のためのロール角制御信号
を含む操舵信号を各舵を駆動する各アクチュエータに出
力してロール角を制御する構成としてある。
【００１４】このような構成の発明によれば、４つの舵
を独立して制御、駆動させ、ロール角制御信号を各舵の
操舵信号に含ませることで、針路と姿勢角制御に加えて
ロール角の制御も可能になる。
を独立して制御、駆動させ、ロール角制御信号を各舵の
操舵信号に含ませることで、針路と姿勢角制御に加えて
ロール角の制御も可能になる。
【００１５】請求項２記載の水中航走体舵制御方式は、
前記各舵の駆動は、センサ信号と設定器による目標値と
を比較し、該目標値に前記センサ信号を一致させるよう
に制御する構成としてある。このような構成の発明によ
れば、例えばロール角を検出するロール角センサとロー
ル角の目標値を設定するロール角設定器により、船体の
ロールを確実に制御することができる。
前記各舵の駆動は、センサ信号と設定器による目標値と
を比較し、該目標値に前記センサ信号を一致させるよう
に制御する構成としてある。このような構成の発明によ
れば、例えばロール角を検出するロール角センサとロー
ル角の目標値を設定するロール角設定器により、船体の
ロールを確実に制御することができる。
【００１６】請求項３記載の水中航走体舵制御方式は、
前記操舵信号が、水中航走体を左ロールさせる場合に、
縦舵上舵を右回頭方向へ、縦舵下舵を左回頭方向へ、横
舵右舵を船首下げ方向へ、横舵左舵を船首上げ方向へそ
れぞれ駆動し、水中航走体を右ロールさせる場合に、縦
舵上舵を左回頭方向へ、縦舵下舵を右回頭方向へ、横舵
右舵を船首上げ方向へ、横舵左舵を船首下げ方向へ、そ
れぞれ駆動する構成としてある。このような構成の発明
によれば、各舵をいわばプロペラ形になるように駆動す
ることにより、船体に対する回転力が発生し、これまで
できなかった舵によるロールの制御が可能になる。
前記操舵信号が、水中航走体を左ロールさせる場合に、
縦舵上舵を右回頭方向へ、縦舵下舵を左回頭方向へ、横
舵右舵を船首下げ方向へ、横舵左舵を船首上げ方向へそ
れぞれ駆動し、水中航走体を右ロールさせる場合に、縦
舵上舵を左回頭方向へ、縦舵下舵を右回頭方向へ、横舵
右舵を船首上げ方向へ、横舵左舵を船首下げ方向へ、そ
れぞれ駆動する構成としてある。このような構成の発明
によれば、各舵をいわばプロペラ形になるように駆動す
ることにより、船体に対する回転力が発生し、これまで
できなかった舵によるロールの制御が可能になる。
【００１７】請求項４記載の水中航走体舵制御方式は、
前記船体の回頭方向を検出する針路センサと、前記船体
の船首の上下方向の傾きを検出する姿勢角センサと、前
記船体のロール角を検出するロール角センサと、針路の
目標値を設定する針路設定器と、姿勢角の目標値を設定
する姿勢角設定器と、ロール角の目標値を設定するロー
ル角設定器と、前記針路設定器からの針路の目標値と前
記針路センサの信号から針路制御用縦舵舵角を計算し、
針路用縦舵操舵信号を出力する針路制御用コントローラ
と、前記姿勢角設定器からの姿勢角目標値と前記姿勢角
センサ信号から、姿勢角制御用横舵舵角を計算し、姿勢
角用横舵操舵信号を出力する姿勢角制御用コントローラ
と、前記ロール角設定器からのロール角目標値と前記ロ
ール角センサからの信号からロール角制御用舵角を計算
し、ロール角操舵信号を出力するロール角制御用コント
ローラと、前記針路用縦舵操舵信号と前記ロール角用操
舵信号とを合成し、縦舵上舵用アクチュエータを駆動す
るための縦舵上舵操舵信号を出力すると共に、縦舵下舵
用アクチュエータを駆動するための縦舵下舵操舵信号を
出力する縦舵操舵信号合成部と、前記姿勢角用横舵操舵
信号と前記ロール角用操舵信号とを合成し、横舵右舵用
アクチュエータを駆動するための横舵右舵操舵信号を出
力すると共に、横舵左舵用アクチュエータを駆動するた
めの横舵左舵操舵信号を出力する横舵操舵信号合成部と
を有し、前記針路設定器、姿勢角設定器及びロール角設
定器に設定された目標値に水中航走体の運動状態を一致
させるように前記各舵を制御する構成としてある。
前記船体の回頭方向を検出する針路センサと、前記船体
の船首の上下方向の傾きを検出する姿勢角センサと、前
記船体のロール角を検出するロール角センサと、針路の
目標値を設定する針路設定器と、姿勢角の目標値を設定
する姿勢角設定器と、ロール角の目標値を設定するロー
ル角設定器と、前記針路設定器からの針路の目標値と前
記針路センサの信号から針路制御用縦舵舵角を計算し、
針路用縦舵操舵信号を出力する針路制御用コントローラ
と、前記姿勢角設定器からの姿勢角目標値と前記姿勢角
センサ信号から、姿勢角制御用横舵舵角を計算し、姿勢
角用横舵操舵信号を出力する姿勢角制御用コントローラ
と、前記ロール角設定器からのロール角目標値と前記ロ
ール角センサからの信号からロール角制御用舵角を計算
し、ロール角操舵信号を出力するロール角制御用コント
ローラと、前記針路用縦舵操舵信号と前記ロール角用操
舵信号とを合成し、縦舵上舵用アクチュエータを駆動す
るための縦舵上舵操舵信号を出力すると共に、縦舵下舵
用アクチュエータを駆動するための縦舵下舵操舵信号を
出力する縦舵操舵信号合成部と、前記姿勢角用横舵操舵
信号と前記ロール角用操舵信号とを合成し、横舵右舵用
アクチュエータを駆動するための横舵右舵操舵信号を出
力すると共に、横舵左舵用アクチュエータを駆動するた
めの横舵左舵操舵信号を出力する横舵操舵信号合成部と
を有し、前記針路設定器、姿勢角設定器及びロール角設
定器に設定された目標値に水中航走体の運動状態を一致
させるように前記各舵を制御する構成としてある。
【００１８】このような構成の発明によれば、ロール角
設定器でロール角の目標値を設定し、ロール角センサか
らの信号からロール角制御用コントローラによりロール
角用操舵信号を作成し、各舵用操舵信号合成部で各舵の
ロール角制御を含む操舵信号を出力させ、ロール角を制
御することができる。
設定器でロール角の目標値を設定し、ロール角センサか
らの信号からロール角制御用コントローラによりロール
角用操舵信号を作成し、各舵用操舵信号合成部で各舵の
ロール角制御を含む操舵信号を出力させ、ロール角を制
御することができる。
【００１９】請求項５記載の水中航走体舵制御方式は、
前記縦舵操舵信号合成部は、前記針路用縦舵操舵信号と
前記ロール角用操舵信号を加算して縦舵上舵操舵信号を
出力する加算器と、前記針路用操舵信号と前記ロール角
操舵信号を減算して縦舵下舵操舵信号を出力する減算器
とを備え、前記横舵操舵信号合成部は、前記姿勢角用横
舵操舵信号と前記ロール角用操舵信号を減算して横舵右
舵操舵信号を出力する減算器と、前記姿勢角用操舵信号
と前記ロール角操舵信号を加算して横舵左舵操舵信号を
出力する加算機を備える構成としてある。このような構
成の発明によれば、縦舵と横舵のそれぞれを対称的に駆
動させ、プロペラ形になるように舵を駆動することがで
き、ロール角を制御できる。
前記縦舵操舵信号合成部は、前記針路用縦舵操舵信号と
前記ロール角用操舵信号を加算して縦舵上舵操舵信号を
出力する加算器と、前記針路用操舵信号と前記ロール角
操舵信号を減算して縦舵下舵操舵信号を出力する減算器
とを備え、前記横舵操舵信号合成部は、前記姿勢角用横
舵操舵信号と前記ロール角用操舵信号を減算して横舵右
舵操舵信号を出力する減算器と、前記姿勢角用操舵信号
と前記ロール角操舵信号を加算して横舵左舵操舵信号を
出力する加算機を備える構成としてある。このような構
成の発明によれば、縦舵と横舵のそれぞれを対称的に駆
動させ、プロペラ形になるように舵を駆動することがで
き、ロール角を制御できる。
【００２０】請求項６記載の水中航走体舵制御方式は、
速度センサを備え、該速度センサからの信号を前記針路
制御用コントローラ、前記姿勢角制御用コントローラ及
び前記ロール角制御用コントローラに出力し、速度に応
じた針路制御、姿勢角制御及びロール角制御を行う構成
としてある。このような構成の発明によれば、速度に応
じた操舵を行うことができる。
速度センサを備え、該速度センサからの信号を前記針路
制御用コントローラ、前記姿勢角制御用コントローラ及
び前記ロール角制御用コントローラに出力し、速度に応
じた針路制御、姿勢角制御及びロール角制御を行う構成
としてある。このような構成の発明によれば、速度に応
じた操舵を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の水中航走体舵制御
方式の一実施形態について、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の水中航走体舵制御方式を備える水
中航走体の一形態を示す。図２は、本発明の実施形態に
かかる水中航走体舵制御方式を示すブロック図である。
方式の一実施形態について、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の水中航走体舵制御方式を備える水
中航走体の一形態を示す。図２は、本発明の実施形態に
かかる水中航走体舵制御方式を示すブロック図である。
【００２２】本発明の水中航走体制御方式が適用される
水中航走体１は、船体２の後方に十字型に取り付けられ
ている４つの舵を備え、水平方向に張り出している横舵
右舵３と横舵左舵４と、船体２から垂直方向に張り出し
ている縦舵上舵５と、縦舵下舵６を備えている。これら
の舵はそれぞれ別個に制御、駆動される。本実施形態の
水中航走体舵制御方式で制御するのは、主として姿勢角
と針路とロール角である。姿勢角は、図１（ａ）に示す
ように、船体の前後水平が基準となり、船首の上げ方向
と船首下げ方向であり、針路は、同図（ｂ）に示すよう
に、右回頭方向と左回頭方向であり、ロール角は、同図
（ｃ）に示すように、右ロールと左ロールである。
水中航走体１は、船体２の後方に十字型に取り付けられ
ている４つの舵を備え、水平方向に張り出している横舵
右舵３と横舵左舵４と、船体２から垂直方向に張り出し
ている縦舵上舵５と、縦舵下舵６を備えている。これら
の舵はそれぞれ別個に制御、駆動される。本実施形態の
水中航走体舵制御方式で制御するのは、主として姿勢角
と針路とロール角である。姿勢角は、図１（ａ）に示す
ように、船体の前後水平が基準となり、船首の上げ方向
と船首下げ方向であり、針路は、同図（ｂ）に示すよう
に、右回頭方向と左回頭方向であり、ロール角は、同図
（ｃ）に示すように、右ロールと左ロールである。
【００２３】図２において、本実施形態にかかる水中航
走体舵制御方式は、船体の針路方向を検出する針路セン
サ１１と、針路の制御目標を設定する針路設定器１２
と、船体の姿勢角を検出する姿勢角センサ１３と、姿勢
角の制御目標を設定する姿勢角設定器１４と、船体のロ
ール角を検出するロール角センサ１５と、ロール角の制
御目標を設定するロール角設定器１６と、船体の速度を
検出する速度センサ１７とを備える。
走体舵制御方式は、船体の針路方向を検出する針路セン
サ１１と、針路の制御目標を設定する針路設定器１２
と、船体の姿勢角を検出する姿勢角センサ１３と、姿勢
角の制御目標を設定する姿勢角設定器１４と、船体のロ
ール角を検出するロール角センサ１５と、ロール角の制
御目標を設定するロール角設定器１６と、船体の速度を
検出する速度センサ１７とを備える。
【００２４】また、針路センサ１１からの針路センサ信
号、針路設定器１２からの針路目標値信号及び速度セン
サ１７からの速度センサ信号を入力して速度に応じた針
路制御用縦舵舵角を計算し、針路用縦舵操舵信号を出力
する針路制御用コントローラ１８と、姿勢角センサ１３
からの姿勢角センサ信号、姿勢角設定器１４からの姿勢
角目標値信号及び速度センサ１７からの速度センサ信号
を入力して速度に応じた姿勢角制御用横舵舵角を計算し
出力する姿勢角制御用コントローラ１９と、ロール角セ
ンサ１５からのロール角センサ信号、ロール角設定器１
６からのロール角目標値信号及び速度センサ１７からの
速度センサ信号を入力して速度に応じたロール角制御用
舵角を計算し、ロール角用操舵信号を出力するロール角
制御用コントローラ２０とを備える。
号、針路設定器１２からの針路目標値信号及び速度セン
サ１７からの速度センサ信号を入力して速度に応じた針
路制御用縦舵舵角を計算し、針路用縦舵操舵信号を出力
する針路制御用コントローラ１８と、姿勢角センサ１３
からの姿勢角センサ信号、姿勢角設定器１４からの姿勢
角目標値信号及び速度センサ１７からの速度センサ信号
を入力して速度に応じた姿勢角制御用横舵舵角を計算し
出力する姿勢角制御用コントローラ１９と、ロール角セ
ンサ１５からのロール角センサ信号、ロール角設定器１
６からのロール角目標値信号及び速度センサ１７からの
速度センサ信号を入力して速度に応じたロール角制御用
舵角を計算し、ロール角用操舵信号を出力するロール角
制御用コントローラ２０とを備える。
【００２５】更に、針路制御用コントローラ１８から入
力される針路用縦舵操舵信号とロール角制御用コントロ
ーラ２０から入力されるロール角用操舵信号とを合成
し、縦舵上舵を動作させる縦舵上舵用アクチュエータ２
３を駆動するための縦舵上舵操舵信号を出力すると共
に、縦舵下舵を動作させる縦舵下舵用アクチュエータ２
４を駆動するための縦舵下舵操舵信号を出力する縦舵操
舵信号合成部２１と、姿勢角制御用コントローラ１９か
ら入力される姿勢角用横舵操舵信号とロール角制御用コ
ントローラ２０から入力されるロール角用操舵信号とを
合成し、横舵右舵を動作させる横舵右舵用アクチュエー
タ２５を駆動するための横舵右舵操舵信号を出力すると
共に、横舵左舵を動作させる横舵左舵用アクチュエータ
２６を駆動するための横舵左舵操舵信号を出力する横舵
操舵信号合成部２２とを備える。これらの各アクチュエ
ータは、４つの舵をそれぞれ独立して駆動するようにな
っている。
力される針路用縦舵操舵信号とロール角制御用コントロ
ーラ２０から入力されるロール角用操舵信号とを合成
し、縦舵上舵を動作させる縦舵上舵用アクチュエータ２
３を駆動するための縦舵上舵操舵信号を出力すると共
に、縦舵下舵を動作させる縦舵下舵用アクチュエータ２
４を駆動するための縦舵下舵操舵信号を出力する縦舵操
舵信号合成部２１と、姿勢角制御用コントローラ１９か
ら入力される姿勢角用横舵操舵信号とロール角制御用コ
ントローラ２０から入力されるロール角用操舵信号とを
合成し、横舵右舵を動作させる横舵右舵用アクチュエー
タ２５を駆動するための横舵右舵操舵信号を出力すると
共に、横舵左舵を動作させる横舵左舵用アクチュエータ
２６を駆動するための横舵左舵操舵信号を出力する横舵
操舵信号合成部２２とを備える。これらの各アクチュエ
ータは、４つの舵をそれぞれ独立して駆動するようにな
っている。
【００２６】次に、図２に示した水中航走体舵制御方式
の動作について図３〜図６を参照して説明する。図３
は、水中航走体の操舵方向と回頭方向を定義する符号を
示し、図４は水中航走体の操舵方向と船首上下方向を定
義する符号を示す。また、図５は縦舵操舵信号合成部及
び横舵操舵信号合成部の機能を示すブロック図であり、
図６は本発明の水中航走体舵制御方式によりロール角制
御を行ったときの舵の動きを示す。
の動作について図３〜図６を参照して説明する。図３
は、水中航走体の操舵方向と回頭方向を定義する符号を
示し、図４は水中航走体の操舵方向と船首上下方向を定
義する符号を示す。また、図５は縦舵操舵信号合成部及
び横舵操舵信号合成部の機能を示すブロック図であり、
図６は本発明の水中航走体舵制御方式によりロール角制
御を行ったときの舵の動きを示す。
【００２７】水中航走体の操舵方向と回頭方向の定義
は、図３に示すように、例えば縦舵が船体水平に対して
右回頭する方向の舵角を正（＋）、左回頭する方向の舵
角を負（−）とする。また、図４に示すように、船体が
前後水平状態から艦首が上向きなら姿勢角は正（＋）、
下向きなら負（−）とする。また、ロール角は、船体の
左右のバランスをとれた状態よりロール角が右に傾くな
ら正（＋）、左に傾くなら負（−）とする。勿論この定
義は任意であり、逆にしても良い。
は、図３に示すように、例えば縦舵が船体水平に対して
右回頭する方向の舵角を正（＋）、左回頭する方向の舵
角を負（−）とする。また、図４に示すように、船体が
前後水平状態から艦首が上向きなら姿勢角は正（＋）、
下向きなら負（−）とする。また、ロール角は、船体の
左右のバランスをとれた状態よりロール角が右に傾くな
ら正（＋）、左に傾くなら負（−）とする。勿論この定
義は任意であり、逆にしても良い。
【００２８】図２に示した縦舵操舵信号合成部２１は、
この定義を用いて針路制御用コントローラ１８とロール
角制御用コントローラ２０から入力されてくる信号を合
成し、縦舵上舵用アクチュエータ２３と縦舵下舵用アク
チュエータ２４を駆動させる。
この定義を用いて針路制御用コントローラ１８とロール
角制御用コントローラ２０から入力されてくる信号を合
成し、縦舵上舵用アクチュエータ２３と縦舵下舵用アク
チュエータ２４を駆動させる。
【００２９】図５（ａ）に示すように、縦舵操舵信号合
成部２１は、針路制御用コントローラ１８から入力され
る針路用縦舵操舵信号と、ロール角制御用コントローラ
２０から入力されるロール角用操舵信号を加算器２１１
で加算して縦舵上舵操舵信号を生成し、縦舵上舵用アク
チュエータ２３に出力すると共に、針路用縦舵操舵信号
とロール角用操舵信号を減算器２１２で減算して縦舵下
舵操舵信号を生成し、縦舵下舵用アクチュエータ２４に
出力する。
成部２１は、針路制御用コントローラ１８から入力され
る針路用縦舵操舵信号と、ロール角制御用コントローラ
２０から入力されるロール角用操舵信号を加算器２１１
で加算して縦舵上舵操舵信号を生成し、縦舵上舵用アク
チュエータ２３に出力すると共に、針路用縦舵操舵信号
とロール角用操舵信号を減算器２１２で減算して縦舵下
舵操舵信号を生成し、縦舵下舵用アクチュエータ２４に
出力する。
【００３０】図５（ａ）では、針路用制御用コントロー
ラ１８から右回頭方向（＋）の信号が入力され、ロール
角制御用コントローラ２０から左ロール角操舵信号
（＋）が入力された例を示している。これにより縦舵上
舵と縦舵下舵とは逆方向に動き、縦舵上舵が右回頭方向
へ、縦舵下舵が左回頭方向へ駆動される。
ラ１８から右回頭方向（＋）の信号が入力され、ロール
角制御用コントローラ２０から左ロール角操舵信号
（＋）が入力された例を示している。これにより縦舵上
舵と縦舵下舵とは逆方向に動き、縦舵上舵が右回頭方向
へ、縦舵下舵が左回頭方向へ駆動される。
【００３１】一方、図５（ｂ）に示すように、横舵操舵
信号合成部２２は、姿勢角制御用コントローラ１９から
入力される姿勢角用横舵操舵信号とロール角制御用コン
トローラ２０から入力されるロール角用操舵信号を減算
器２２１で減算して横舵右舵操舵信号を生成し、横舵右
舵用アクチュエータ２５に出力すると共に、姿勢角横舵
操舵信号とロール角用操舵信号を加算器２２２で加算し
て横舵左舵操舵信号を生成して横舵左用アクチュエータ
２６に出力する。
信号合成部２２は、姿勢角制御用コントローラ１９から
入力される姿勢角用横舵操舵信号とロール角制御用コン
トローラ２０から入力されるロール角用操舵信号を減算
器２２１で減算して横舵右舵操舵信号を生成し、横舵右
舵用アクチュエータ２５に出力すると共に、姿勢角横舵
操舵信号とロール角用操舵信号を加算器２２２で加算し
て横舵左舵操舵信号を生成して横舵左用アクチュエータ
２６に出力する。
【００３２】図５（ｂ）では、姿勢角制御用コントロー
ラから船首上げ方向（＋）の信号が入力され、ロール角
制御用コントローラから左ロール角操舵信号（＋）が入
力された例を示している。これにより、横舵右舵と横舵
左舵とは逆方向に動き、横舵右舵は船首下げ方向へ、横
舵左舵は船首上げ方向へ駆動される。
ラから船首上げ方向（＋）の信号が入力され、ロール角
制御用コントローラから左ロール角操舵信号（＋）が入
力された例を示している。これにより、横舵右舵と横舵
左舵とは逆方向に動き、横舵右舵は船首下げ方向へ、横
舵左舵は船首上げ方向へ駆動される。
【００３３】その結果、ロール制御用コントローラから
左ロール角操舵信号（＋）が出力された場合は、図６
（ａ）に示すように、４枚の舵が制御される。例えば、
針路制御用コントローラ及び姿勢角制御用コントローラ
から信号の入力がない場合は、縦舵上舵５は右回頭方向
（＋）に動き、縦舵下舵６はその逆に左回頭方向（−）
に同じ量動き、横舵右舵３は船首下げ方向（＋）に動
き、横舵左舵４はその逆に船首上げ方向（−）に同じ量
動く。これにより、４枚の舵は、あたかもプロペラの如
く船体の中心軸を中心とする回転羽のような姿勢をと
り、船体２を左にロールさせることになり、ロール角を
制御することになる。このように、本実施形態の水中航
走体舵制御方式は、針路や姿勢角を変えずにロール角の
みを制御できる。
左ロール角操舵信号（＋）が出力された場合は、図６
（ａ）に示すように、４枚の舵が制御される。例えば、
針路制御用コントローラ及び姿勢角制御用コントローラ
から信号の入力がない場合は、縦舵上舵５は右回頭方向
（＋）に動き、縦舵下舵６はその逆に左回頭方向（−）
に同じ量動き、横舵右舵３は船首下げ方向（＋）に動
き、横舵左舵４はその逆に船首上げ方向（−）に同じ量
動く。これにより、４枚の舵は、あたかもプロペラの如
く船体の中心軸を中心とする回転羽のような姿勢をと
り、船体２を左にロールさせることになり、ロール角を
制御することになる。このように、本実施形態の水中航
走体舵制御方式は、針路や姿勢角を変えずにロール角の
みを制御できる。
【００３４】逆に、ロール制御用コントローラから右ロ
ール角操舵信号（−）が出力された場合は、図６（ｂ）
に示すように、４枚の舵が制御され、縦舵上舵５は左回
頭方向（−）へ動き、縦舵下舵６は右回頭方向（＋）へ
動き、横舵右舵３は船首上げ方向（＋）に動き、横舵左
舵４は船首下げ方向（−）に動き、その結果、船体を右
にロールさせることでき、ロール角を制御できることに
なる。
ール角操舵信号（−）が出力された場合は、図６（ｂ）
に示すように、４枚の舵が制御され、縦舵上舵５は左回
頭方向（−）へ動き、縦舵下舵６は右回頭方向（＋）へ
動き、横舵右舵３は船首上げ方向（＋）に動き、横舵左
舵４は船首下げ方向（−）に動き、その結果、船体を右
にロールさせることでき、ロール角を制御できることに
なる。
【００３５】このように、本実施形態の水中航走体舵制
御方式は、十字型に取り付けられた４枚の舵をそれぞれ
独立に駆動すると共に、水中航走体を左ロールさせる場
合に、縦舵上舵を右回頭方向へ、縦舵下舵を左回頭方向
へ、横舵右舵を船首下げ方向へ、横舵左舵を船首上げ方
向へ駆動させ、一方、水中航走体を右ロールさせる場合
に、縦舵上舵を左回頭方向へ、縦舵下舵を右回頭方向
へ、横舵右舵を船首上げ方向へ、横舵左舵を船首下げ方
向へそれぞれ駆動させ、各舵を制御してプロペラ状の回
転羽のような動きを加えることにより、船体に回転力を
与え、走行中、常にロール角をすばやく制御することが
できる。
御方式は、十字型に取り付けられた４枚の舵をそれぞれ
独立に駆動すると共に、水中航走体を左ロールさせる場
合に、縦舵上舵を右回頭方向へ、縦舵下舵を左回頭方向
へ、横舵右舵を船首下げ方向へ、横舵左舵を船首上げ方
向へ駆動させ、一方、水中航走体を右ロールさせる場合
に、縦舵上舵を左回頭方向へ、縦舵下舵を右回頭方向
へ、横舵右舵を船首上げ方向へ、横舵左舵を船首下げ方
向へそれぞれ駆動させ、各舵を制御してプロペラ状の回
転羽のような動きを加えることにより、船体に回転力を
与え、走行中、常にロール角をすばやく制御することが
できる。
【００３６】そのため、高速時に発生するロールを制御
でき、常に船体を水平に保つことができるので、舵のき
きがよく、運動性能が良好になる。また、プロペラの回
転により発生する偏った方向のロールを打ち消すことが
でき、プロペラの回転数が変化しても常に船体を水平に
保つことができる。
でき、常に船体を水平に保つことができるので、舵のき
きがよく、運動性能が良好になる。また、プロペラの回
転により発生する偏った方向のロールを打ち消すことが
でき、プロペラの回転数が変化しても常に船体を水平に
保つことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明の水中航走体舵制
御方式によれば、船体後方に十字型に配置されている舵
をそれぞれ独立に制御することにより、舵でロール制御
が可能となった。
御方式によれば、船体後方に十字型に配置されている舵
をそれぞれ独立に制御することにより、舵でロール制御
が可能となった。
【図１】水中航走体の制御の方向を示す説明図であり、
（ａ）は姿勢角、（ｂ）は針路、（ｃ）はロール角を示
す。
（ａ）は姿勢角、（ｂ）は針路、（ｃ）はロール角を示
す。
【図２】本発明の水中航走体舵制御方式の一実施形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる水中航走体舵制御方式の操舵方
向と回頭方向を示す説明図である。
向と回頭方向を示す説明図である。
【図４】本発明にかかる水中航走体舵制御方式の操舵方
向と船首上下方向を示す説明図である。
向と船首上下方向を示す説明図である。
【図５】本発明の水中航走体舵制御方式の操舵信号合成
部の一実施形態を示す概念図であり、（ａ）は縦舵用、
（ｂ）は横舵用を示す。
部の一実施形態を示す概念図であり、（ａ）は縦舵用、
（ｂ）は横舵用を示す。
【図６】本発明の水中航走体舵制御方式によりロール角
を付けるための各舵の動作を示す説明図である。
を付けるための各舵の動作を示す説明図である。
【図７】従来の水中航走体舵制御方式の一例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
２ 船体 ３ 横舵右舵 ４ 横舵左舵 ５ 縦舵上舵 ６ 縦舵下舵 １１ 針路センサ １２ 針路設定器 １３ 姿勢角センサ １４ 姿勢角設定器 １５ ロール角センサ １６ ロール角設定器 １７ 速度センサ １８ 針路制御用コントローラ １９ 姿勢角制御用コントローラ ２０ ロール角制御用コントローラ ２１ 縦舵操舵信号合成部 ２２ 横舵操舵信号合成部 ２３ 縦舵上舵用アクチュエータ ２４ 縦舵下舵用アクチュエータ ２５ 横舵右舵用アクチュエータ ２６ 横舵左舵用アクチュエータ ２１１ 加算器 ２１２ 減算器 ２２１ 減算器 ２２２ 加算器
Claims (6)
- 【請求項１】 船体後方に該船体の運動を制御するため
に垂直方向に配置された縦舵上舵と縦舵下舵と、水平方
向に配置された横舵右舵と横舵左舵とを備える水中航走
体のこれらの各舵をそれぞれ独立に駆動する水中航走体
舵制御方式であって、 前記船体のロール角設定器制御のためのロール角制御信
号を含む操舵信号を各舵を駆動する各アクチュエータに
出力してロール角を制御するように構成したことを特徴
とする水中航走体舵制御方式。 - 【請求項２】 前記各舵の駆動は、センサ信号と設定器
による目標値とを比較し、該目標値に前記センサ信号を
一致させるように制御することを特徴とする水中航走体
舵制御方式。 - 【請求項３】 前記操舵信号が、 水中航走体を左ロールさせる場合に、 縦舵上舵を右回頭方向へ、縦舵下舵を左回頭方向へ、横
舵右舵を船首下げ方向へ、横舵左舵を船首上げ方向へそ
れぞれ駆動し、 水中航走体を右ロールさせる場合に、縦舵上舵を左回頭
方向へ、縦舵下舵を右回頭方向へ、横舵右舵を船首上げ
方向へ、横舵左舵を船首下げ方向へ、 それぞれ駆動することを特徴とする請求項１又は２記載
の水中航走体舵制御方式。 - 【請求項４】 前記船体の回頭方向を検出する針路セン
サと、 前記船体の船首の上下方向の傾きを検出する姿勢角セン
サと、 前記船体のロール角を検出するロール角センサと、 針路の目標値を設定する針路設定器と、 姿勢角の目標値を設定する姿勢角設定器と、 ロール角の目標値を設定するロール角設定器と、 前記針路設定器からの針路の目標値と前記針路センサの
信号から針路制御用縦舵舵角を計算し、針路用縦舵操舵
信号を出力する針路制御用コントローラと、 前記姿勢角設定器からの姿勢角目標値と前記姿勢角セン
サ信号から、姿勢角制御用横舵舵角を計算し、姿勢角用
横舵操舵信号を出力する姿勢角制御用コントローラと、 前記ロール角設定器からのロール角目標値と前記ロール
角センサからの信号からロール角制御用舵角を計算し、
ロール角操舵信号を出力するロール角制御用コントロー
ラと、 前記針路用縦舵操舵信号と前記ロール角用操舵信号とを
合成し、縦舵上舵用アクチュエータを駆動するための縦
舵上舵操舵信号を出力すると共に、縦舵下舵用アクチュ
エータを駆動するための縦舵下舵操舵信号を出力する縦
舵操舵信号合成部と、 前記姿勢角用横舵操舵信号と前記ロール角用操舵信号と
を合成し、横舵右舵用アクチュエータを駆動するための
横舵右舵操舵信号を出力すると共に、横舵左舵用アクチ
ュエータを駆動するための横舵左舵操舵信号を出力する
横舵操舵信号合成部とを有し、 前記針路設定器、姿勢角設定器及びロール角設定器に設
定された目標値に水中航走体の運動状態を一致させるよ
うに前記各舵を制御することを特徴とする請求項１〜３
いずれかに記載の水中航走体舵制御方式。 - 【請求項５】 前記縦舵操舵信号合成部は、 前記針路用縦舵操舵信号と前記ロール角用操舵信号を加
算して縦舵上舵操舵信号を出力する加算器と、前記針路
用操舵信号と前記ロール角操舵信号を減算して縦舵下舵
操舵信号を出力する減算器とを備え、 前記横舵操舵信号合成部は、 前記姿勢角用横舵操舵信号と前記ロール角用操舵信号を
減算して横舵右舵操舵信号を出力する減算器と、前記姿
勢角用操舵信号と前記ロール角操舵信号を加算して横舵
左舵操舵信号を出力する加算機を備えることを特徴とす
る請求項４記載の水中航走体制御方式。 - 【請求項６】 速度センサを備え、該速度センサからの
信号を前記針路制御用コントローラ、前記姿勢角制御用
コントローラ及び前記ロール角制御用コントローラに出
力し、速度に応じた針路制御、姿勢角制御及びロール角
制御を行うことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記
載の水中航走体舵制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305205A JPH11139392A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 水中航走体舵制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305205A JPH11139392A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 水中航走体舵制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11139392A true JPH11139392A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=17942323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305205A Pending JPH11139392A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 水中航走体舵制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11139392A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007153183A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体 |
| JP2008018899A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Japan Agengy For Marine-Earth Science & Technology | 水中航走体 |
| JP2013173436A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御装置、制御装置の制御方法、および水中航走体 |
| JP2016088348A (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 舵制御装置、水中航走体及び舵制御方法 |
| JP2019025928A (ja) * | 2017-07-25 | 2019-02-21 | 三菱重工業株式会社 | 水中航走体の制御装置及び水中航走体並びに水中航走体の制御方法 |
| CN113341974A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-03 | 西北工业大学 | 一种基于扑翼偏置的仿蝠鲼水下航行器滑翔航向控制方法 |
| JP2022158359A (ja) * | 2021-04-01 | 2022-10-17 | 川崎重工業株式会社 | 自律型無人潜水機および制御プログラム |
| CN115973394A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-18 | 中国海洋大学 | 一种波浪滑翔器铠装缆扭转检测解扭方法及装置 |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305205A patent/JPH11139392A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007153183A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体 |
| JP2008018899A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Japan Agengy For Marine-Earth Science & Technology | 水中航走体 |
| JP2013173436A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御装置、制御装置の制御方法、および水中航走体 |
| JP2016088348A (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 舵制御装置、水中航走体及び舵制御方法 |
| JP2019025928A (ja) * | 2017-07-25 | 2019-02-21 | 三菱重工業株式会社 | 水中航走体の制御装置及び水中航走体並びに水中航走体の制御方法 |
| JP2022158359A (ja) * | 2021-04-01 | 2022-10-17 | 川崎重工業株式会社 | 自律型無人潜水機および制御プログラム |
| CN113341974A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-03 | 西北工业大学 | 一种基于扑翼偏置的仿蝠鲼水下航行器滑翔航向控制方法 |
| CN113341974B (zh) * | 2021-06-08 | 2022-07-26 | 西北工业大学 | 一种基于扑翼偏置的仿蝠鲼水下航行器滑翔航向控制方法 |
| CN115973394A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-18 | 中国海洋大学 | 一种波浪滑翔器铠装缆扭转检测解扭方法及装置 |
| CN115973394B (zh) * | 2023-03-22 | 2023-10-20 | 中国海洋大学 | 一种波浪滑翔器铠装缆扭转检测解扭方法及装置 |
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