JPS6234593B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6234593B2 JPS6234593B2 JP7859879A JP7859879A JPS6234593B2 JP S6234593 B2 JPS6234593 B2 JP S6234593B2 JP 7859879 A JP7859879 A JP 7859879A JP 7859879 A JP7859879 A JP 7859879A JP S6234593 B2 JPS6234593 B2 JP S6234593B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- depth
- deviation
- attitude angle
- control
- rudder
- 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.)
- Expired
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
船体の前後部に夫々深度および姿勢角を制御す
るための船首舵ならびに船尾舵を有する潜水船又
は水中航走体（以下単に潜水船という。）の自動
深度制御装置としては、従来、 船首尾舵の制御信号として、深度偏差および
姿勢角偏差の両方をPID制御（比例・微分・積
分制御）するもの。
るための船首舵ならびに船尾舵を有する潜水船又
は水中航走体（以下単に潜水船という。）の自動
深度制御装置としては、従来、 船首尾舵の制御信号として、深度偏差および
姿勢角偏差の両方をPID制御（比例・微分・積
分制御）するもの。
船首舵の制御は深度偏差のPID制御、船尾舵
は、姿勢角偏差のPID制御を行なうもの。
は、姿勢角偏差のPID制御を行なうもの。
が用いられている。
第１図は従来の潜水船の自動深度制御装置を
示すブロツク・ダイヤグラムで、同図でδは、潜
水船船首尾舵の舵角、Ｈは深度、θは姿勢角、△
Ｈは深度偏差、△θは姿勢角偏差、ＫHは深度偏
差△Ｈの比例ゲイン、ＫHは深度偏差△Ｈの微分
ゲイン、ＫHIは深度偏差△Ｈの積分ゲイン、Ｋ〓
は姿勢角偏差△θの比例ゲイン、Ｋ〓は姿勢角偏
差△θの微分ゲイン，Ｋ〓Iは姿勢角偏差△θの
積分ゲインを示す。
示すブロツク・ダイヤグラムで、同図でδは、潜
水船船首尾舵の舵角、Ｈは深度、θは姿勢角、△
Ｈは深度偏差、△θは姿勢角偏差、ＫHは深度偏
差△Ｈの比例ゲイン、ＫHは深度偏差△Ｈの微分
ゲイン、ＫHIは深度偏差△Ｈの積分ゲイン、Ｋ〓
は姿勢角偏差△θの比例ゲイン、Ｋ〓は姿勢角偏
差△θの微分ゲイン，Ｋ〓Iは姿勢角偏差△θの
積分ゲインを示す。
なお添字1.2は船首舵、船尾舵を、Ｏは設定値
を示し、Ｓはラプラス変換子である。上述のＫH
ｉ，ＫHi，ＫHIi，Ｋ〓i，Ｋ〓i，Ｋ〓Ii（ｉ＝
1.2）の各ゲインは定数である。
を示し、Ｓはラプラス変換子である。上述のＫH
ｉ，ＫHi，ＫHIi，Ｋ〓i，Ｋ〓i，Ｋ〓Ii（ｉ＝
1.2）の各ゲインは定数である。
第１図に示す深度偏差△Ｈ、姿勢角偏差△θの
PID制御（比例・微分・積分制御）により船首舵
の舵角δ１、および船尾舵の舵角δ２は次式のよ
うになる。
PID制御（比例・微分・積分制御）により船首舵
の舵角δ１、および船尾舵の舵角δ２は次式のよ
うになる。
δi＝ＫHi△Ｈ＋ＫHiＨ〓＋ＫHIi
∫△Hdt＋Ｋ〓i△θ＋Ｋ〓iθ〓＋Ｋ〓Ii
∫△〓dt（ｉ＝1.2）
今、定常状態を考慮するとＨ〓＝〓θ＝Ｏであり、
また制御系全体の安定性より見て、ＫHIi，Ｋ〓Ii
の積分項ゲインは値が小さいものであるので、簡
略の為、積分項ゲインを無視して、定常時の舵角
を示すと、 δ１＝ＫH1△Ｈ＋Ｋ〓1△θ δ２＝ＫH2△Ｈ＋Ｋ〓2△θ となる。
また制御系全体の安定性より見て、ＫHIi，Ｋ〓Ii
の積分項ゲインは値が小さいものであるので、簡
略の為、積分項ゲインを無視して、定常時の舵角
を示すと、 δ１＝ＫH1△Ｈ＋Ｋ〓1△θ δ２＝ＫH2△Ｈ＋Ｋ〓2△θ となる。
従つて、△Ｈ＝−Ｋ〓１／ＫＨ１△θ又は△Ｈ＝−Ｋ
〓２／ＫＨ２ △θ（通常はＫ〓1／ＫH1≒Ｋ〓2／ＫH2である）
の場合に深度および姿勢角の偏差があるにもかか
わらず、船首尾舵角が零となつて船首舵又は船尾
舵が作動しない。
〓２／ＫＨ２ △θ（通常はＫ〓1／ＫH1≒Ｋ〓2／ＫH2である）
の場合に深度および姿勢角の偏差があるにもかか
わらず、船首尾舵角が零となつて船首舵又は船尾
舵が作動しない。
この不具合を避けるためにＫ〓1＝ＫH2＝Ｏと
し、即ち δ１＝ＫH1△Ｈ δ２＝Ｋ〓2△θ として、船首舵にて深度制御、船尾舵にて姿勢角
制御とする前記の方法が従来とられている。
し、即ち δ１＝ＫH1△Ｈ δ２＝Ｋ〓2△θ として、船首舵にて深度制御、船尾舵にて姿勢角
制御とする前記の方法が従来とられている。
一方、大深度変換時の深度変換中の定常状態を
考えると、深度変化速度Ｈ〓は次式で表わされる。
考えると、深度変化速度Ｈ〓は次式で表わされる。
Ｈ〓＝ｗ−ｕθ
但し、ｕ，ｗは潜水船の船体固定軸の前方方向
速力および垂直下方速力を示す。
速力および垂直下方速力を示す。
従つて、船首尾舵で夫々深度偏差△Ｈ、姿勢角
偏差△θを制御する方法では、大深度変換中にθ
はゼロとする制御をするためｗによるＨ〓のみで深
度変換することになるため、大深度変換時、所要
秒時が第３図で実線で示すように大きくなる欠点
がある。
偏差△θを制御する方法では、大深度変換中にθ
はゼロとする制御をするためｗによるＨ〓のみで深
度変換することになるため、大深度変換時、所要
秒時が第３図で実線で示すように大きくなる欠点
がある。
さらに、従来の自動深度制御装置は、船首尾
舵を夫々独立に制御するものであり、深度変換終
了時の深度オーバーシユートは少なく出来る利点
はあるが、前述の自動深度制御装置に比較して
大深度変換時の所要秒時がさらに大きくなる欠点
がある。
舵を夫々独立に制御するものであり、深度変換終
了時の深度オーバーシユートは少なく出来る利点
はあるが、前述の自動深度制御装置に比較して
大深度変換時の所要秒時がさらに大きくなる欠点
がある。
また、従来の自動深度制御装置，とも外的
な力およびモーメントの変化に対して積分信号を
フイードバツクしてはいるが、安定性を考慮して
積分ゲインは余り大きく出来ないため、ある程度
の定常偏差が残る。
な力およびモーメントの変化に対して積分信号を
フイードバツクしてはいるが、安定性を考慮して
積分ゲインは余り大きく出来ないため、ある程度
の定常偏差が残る。
この時自動深度制御装置ではこの残留偏差が
過大となつてしまう欠点がある。
過大となつてしまう欠点がある。
本発明は、上述の従来装置の欠点を解決しよう
とするもので、船首尾舵の制御信号として深度偏
差の非線型信号を付加することにより、大深度変
換時には所望の姿勢角となり、すみやかに深度変
換を行い、深度変換所要秒時を短縮出来且つ深度
のオーバーシユートが少い潜水船の自動深度制御
装置を提供することを目的とする。
とするもので、船首尾舵の制御信号として深度偏
差の非線型信号を付加することにより、大深度変
換時には所望の姿勢角となり、すみやかに深度変
換を行い、深度変換所要秒時を短縮出来且つ深度
のオーバーシユートが少い潜水船の自動深度制御
装置を提供することを目的とする。
このため、本発明の潜水船の深度制御装置は、
深度および姿勢角の制御用に船体前後部に船首舵
および船尾舵を具え船首舵にて深度制御を、船尾
舵にて姿勢角制御をする潜水船の深度制御装置に
おいて、船首舵の制御は深度偏差のPID制御によ
り行ない船尾舵の制御は姿勢角偏差のPID制御お
よび深度偏差の非線形信号を用いることを特徴と
している。
深度および姿勢角の制御用に船体前後部に船首舵
および船尾舵を具え船首舵にて深度制御を、船尾
舵にて姿勢角制御をする潜水船の深度制御装置に
おいて、船首舵の制御は深度偏差のPID制御によ
り行ない船尾舵の制御は姿勢角偏差のPID制御お
よび深度偏差の非線形信号を用いることを特徴と
している。
以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第２図は本発明の潜水船の深度制御装置
のブロツクダイヤグラムであつて、Ｈは深度、△
Ｈは深度偏差、θは姿勢角、△θは姿勢角偏差、
ＫHは△Ｈの比例ゲイン、ＫHは△Ｈの微分ゲイ
ン、ＫHIは△Ｈの積分ゲイン、Ｋ〓は△θの比例
ゲイン、Ｋ〓は△θの微分ゲイン、Ｋ〓Iは△θ
の積分ゲイン、Ｓはラプラス変換子、ＨLは大深
度変換中の許容姿勢角より決る許容値、θSは深
度変換中姿勢角の許容値、δは舵角をそれぞれ示
す。
すると、第２図は本発明の潜水船の深度制御装置
のブロツクダイヤグラムであつて、Ｈは深度、△
Ｈは深度偏差、θは姿勢角、△θは姿勢角偏差、
ＫHは△Ｈの比例ゲイン、ＫHは△Ｈの微分ゲイ
ン、ＫHIは△Ｈの積分ゲイン、Ｋ〓は△θの比例
ゲイン、Ｋ〓は△θの微分ゲイン、Ｋ〓Iは△θ
の積分ゲイン、Ｓはラプラス変換子、ＨLは大深
度変換中の許容姿勢角より決る許容値、θSは深
度変換中姿勢角の許容値、δは舵角をそれぞれ示
す。
そして、添字０は目標値、１は船首舵の値、２
は船尾舵の値を示す。
は船尾舵の値を示す。
第２図に示されるように本発明の実施例では、
船首舵は深度偏差のみのPID制御を行ない、船尾
舵の制御信号としては、姿勢角偏差のPID制御お
よび、深度偏差の非線形制御信号を用いる例を示
す。
船首舵は深度偏差のみのPID制御を行ない、船尾
舵の制御信号としては、姿勢角偏差のPID制御お
よび、深度偏差の非線形制御信号を用いる例を示
す。
すなわち本発明の潜水船の深度制御装置の基本
は前記の船首舵にて深度制御、船尾舵にて姿勢角
制御をする方式であり、これに船尾舵に深度偏差
に応じて変る比例ゲインをもつ深度制御を付加し
た方式である。
は前記の船首舵にて深度制御、船尾舵にて姿勢角
制御をする方式であり、これに船尾舵に深度偏差
に応じて変る比例ゲインをもつ深度制御を付加し
た方式である。
第２図の例でのδ１，δ２を式で表わすと、
δ１＝ＫH1△Ｈ＋ＫH1Ｈ〓＋ＫHI1∫△Hdt
δ２＝Ｋ〓2△θ＋Ｋ〓2〓θ＋Ｋ〓I2
∫△θdt＋ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜ 但しＫH2；定数 −ＨL≦ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜≦ＨL ＫH2＝ＫH2｜△Ｈ｜ となる。
∫△θdt＋ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜ 但しＫH2；定数 −ＨL≦ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜≦ＨL ＫH2＝ＫH2｜△Ｈ｜ となる。
従つて本発明の潜水船の深度制御装置によれ
ば、深度偏差が小さい時には、船尾舵の深度偏差
のフイードバツク信号ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜は十分小
さく船首舵にて深度制御、船尾舵にて姿勢角制御
を行なう従来のものであり、航走中に外力の変化
があつた場合でも、ある深度、姿勢角偏差をもつ
たまま舵角が零となつて平衡状態となることはな
く良好な制御を行なえ、また深度偏差が大きい、
即ち大深度変換時には、船尾舵への深度偏差の比
例ゲインＫH2が大きくなり、しかも、このフイー
ドバツク信号ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜には、別途船体特
性および大深度変換時の姿勢角許容値より計算し
た値のリミツターＨLが設けられているため、そ
の設定の姿勢角を保つて深度変換することにな
り、見掛け上、大深度変換中の許容姿勢角θSに
保つ様姿勢角制御を行なうことになる。もしこの
リミツターＨLがなければＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜が過
大となつて潜水船の姿勢角が許容姿勢角θs以上
になつてしまう。従つて深度変換速度Ｈ〓は（Ｗ）
および（−ｕθ）によるため、すばやく深度変換
可能となり、深度変換秒時の短縮が実現される。
ば、深度偏差が小さい時には、船尾舵の深度偏差
のフイードバツク信号ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜は十分小
さく船首舵にて深度制御、船尾舵にて姿勢角制御
を行なう従来のものであり、航走中に外力の変化
があつた場合でも、ある深度、姿勢角偏差をもつ
たまま舵角が零となつて平衡状態となることはな
く良好な制御を行なえ、また深度偏差が大きい、
即ち大深度変換時には、船尾舵への深度偏差の比
例ゲインＫH2が大きくなり、しかも、このフイー
ドバツク信号ＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜には、別途船体特
性および大深度変換時の姿勢角許容値より計算し
た値のリミツターＨLが設けられているため、そ
の設定の姿勢角を保つて深度変換することにな
り、見掛け上、大深度変換中の許容姿勢角θSに
保つ様姿勢角制御を行なうことになる。もしこの
リミツターＨLがなければＫH2△Ｈ｜△Ｈ｜が過
大となつて潜水船の姿勢角が許容姿勢角θs以上
になつてしまう。従つて深度変換速度Ｈ〓は（Ｗ）
および（−ｕθ）によるため、すばやく深度変換
可能となり、深度変換秒時の短縮が実現される。
第３図に本発明の潜水船の深度制御装置のシユ
ミレーシヨンテストの結果を示す。同図で深度変
換は従来装置の実線で示すものに比べ破線で示す
本発明のものは目標深度Ｈpに約1/2の所要時間で
到達し深度変換秒時の短縮が実現された。
ミレーシヨンテストの結果を示す。同図で深度変
換は従来装置の実線で示すものに比べ破線で示す
本発明のものは目標深度Ｈpに約1/2の所要時間で
到達し深度変換秒時の短縮が実現された。
また、深度変換終了間近には、深度偏差が小さ
くなり、船尾舵は、ほとんど姿勢角偏差のみのフ
イードバツクとなるので、深度の行過ぎ量も少な
い良好な制御が行える利点もある。
くなり、船尾舵は、ほとんど姿勢角偏差のみのフ
イードバツクとなるので、深度の行過ぎ量も少な
い良好な制御が行える利点もある。
第１図は従来の潜水船の深度制御装置のブロツ
クダイヤグラム、第２図は本発明の潜水船の深度
制御装置のブロツクダイヤグラム、第３図は第１
図、第２図のブロツクダイヤグラムによるシユミ
レーシヨンテストの結果を示す図である。 Ｈ……深度、△Ｈ……深度偏差、θ……姿勢
角、△θ……姿勢角偏差、ＫH……深度偏差の比
例ゲイン、Ｋ〓……姿勢角偏差の比例ゲイン、Ｋ
H……深度偏差の微分ゲイン、Ｋ〓……姿勢角偏
差の微分ゲイン、ＫHI……深度偏差の積分ゲイ
ン、Ｋ〓I……姿勢角偏差の積分ゲイン、δ……
舵角、添字１，２……船首舵，船尾舵の値、添字
０……目標値、θS……深度変換中姿勢角許容
値、ＨL……大深度変換中の許容姿勢角より決ま
る値、ＫH2……定数、Ｓ……ラプラス変換子。
クダイヤグラム、第２図は本発明の潜水船の深度
制御装置のブロツクダイヤグラム、第３図は第１
図、第２図のブロツクダイヤグラムによるシユミ
レーシヨンテストの結果を示す図である。 Ｈ……深度、△Ｈ……深度偏差、θ……姿勢
角、△θ……姿勢角偏差、ＫH……深度偏差の比
例ゲイン、Ｋ〓……姿勢角偏差の比例ゲイン、Ｋ
H……深度偏差の微分ゲイン、Ｋ〓……姿勢角偏
差の微分ゲイン、ＫHI……深度偏差の積分ゲイ
ン、Ｋ〓I……姿勢角偏差の積分ゲイン、δ……
舵角、添字１，２……船首舵，船尾舵の値、添字
０……目標値、θS……深度変換中姿勢角許容
値、ＨL……大深度変換中の許容姿勢角より決ま
る値、ＫH2……定数、Ｓ……ラプラス変換子。
Claims (1)
- １ 深度および姿勢角の制御用に船体前後部に船
首舵および船尾舵を具え、船首舵にて深度制御
を、船尾舵にて姿勢角制御をする潜水船の自動深
度制御装置において、船首舵の制御は深度偏差の
比例・微分・積分制御により行ない、船尾舵の制
御は姿勢角偏差の比例・微分・積分制御および深
度偏差の比例制御の非線形効果、即ち深度偏差の
比例ゲインを深度偏差が大きな値の時には、大き
な値となるように可変値とするとともに、深度偏
差の比例信号に深度変換中の姿勢角許容値に応じ
たリミツターを付加し、過度の姿勢角になること
を防止したことを特徴とする潜水船の深度制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7859879A JPS562288A (en) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | Depth controller of submarine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7859879A JPS562288A (en) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | Depth controller of submarine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS562288A JPS562288A (en) | 1981-01-10 |
| JPS6234593B2 true JPS6234593B2 (ja) | 1987-07-28 |
Family
ID=13666329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7859879A Granted JPS562288A (en) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | Depth controller of submarine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS562288A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61110695A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-28 | Nec Corp | 潜水船の自動深度保持装置 |
| JP5702981B2 (ja) | 2010-10-07 | 2015-04-15 | 山洋電気株式会社 | リード線係止構造及び電気機器 |
-
1979
- 1979-06-21 JP JP7859879A patent/JPS562288A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS562288A (en) | 1981-01-10 |
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