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JPS6119480B2 - - Google Patents
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JPS6119480B2 - - Google Patents

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JPS6119480B2
JPS6119480B2 JP2195078A JP2195078A JPS6119480B2 JP S6119480 B2 JPS6119480 B2 JP S6119480B2 JP 2195078 A JP2195078 A JP 2195078A JP 2195078 A JP2195078 A JP 2195078A JP S6119480 B2 JPS6119480 B2 JP S6119480B2
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JP
Japan
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output
thrust
controller
receives
signal
Prior art date
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Application number
JP2195078A
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Japanese (ja)
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JPS54115896A (en
Inventor
Noryuki Akasaka
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、船舶の自動操船装置に関し、特に船
首部に2台の推進器を装備する船舶の自動操船装
置に関する。 一般に、船舶に装備される推進装置としての翼
車プロペラは回転軌道円上に配置された複数枚の
翼のゆれ角の組合せにより操船者の希望する推力
ベクトルを発生させることができるようになつて
おり、第1図に示すように翼車プロペラでは操舵
点Nを動かすと翼駆動機構により、各翼にそれぞ
れ異なつたゆれ角φが生じ、これにより各翼の総
合力としてON軸と直角な方向に離心量の大き
さに比例して推力Tが生じるものである。 従来、翼車プロペラの操縦手段としては、第2
図に示すようなものがあり、符号1a,1〜4は
第1の翼車プロペラの操縦装置、5〜9は第2の
翼車プロペラの操縦装置を示していて、作用は各
操縦装置とも全く同じなので、第1の翼車プロペ
ラの操縦装置について述べると、操船者は前後進
レバー1aを動かすことにより、推力(=離心
量)の大きさを調整し、更に操舵レバー1を動か
すことにより推力の方向を調整する。 そして、前後進レバー1aが操作されると、速
度サーボ機構2が作動して第1図に示すの大
きさ(離心量)が定まり、操舵レバー1が操作さ
れると、舵サーボ機構3が作動してON軸の方向
が定まつて翼車プロペラの操舵点Nが位置決めさ
れる。 このようにして操舵点Nの位置が決まると、翼
駆動機構4により、各翼のゆれ角φが定まつて、
操船者が希望する推力ベクトルが発生することに
なる。 ところで、船舶はその旋回運動中、第3,4図
に示すごとく、船体重心位置Gより船首部に移動
した転心Rを中心にして船体が回転すると考えら
れるが、船首部に2台の翼車プロペラを装備した
船舶においては、推力による旋回モーメントを効
果的に発生させようとして各翼車の推力を船体中
心線Cに直角な方向にすると、2台の翼車の推力
による合力Fの作用方向は船体中心線Cに直角に
近くなるが、船体中心線C上の合力Fの作用点P
と転心位置Rとの距離があまりにも短くなるた
め、合力Fが大きいにもかかわらず有効な旋回モ
ーメントが発生せず、船舶は横流れを起して流体
より受ける抵抗モーメントを均衡して旋回できな
い結果になる。(第3図参照) 一方、第4図に示すように2台の翼車プロペラ
の推力方向を船体中心線C方向に沿うようにそれ
ぞれ前進推力および後進推力を発生させると、合
力Fの船体中心線C上の作用点P′と転心位置Rと
の距離は長くなり、これにより合力Fは小さいに
もかかわらず有効な旋回モーメントを発生し、し
かも合力Fが小さいために船舶は横流れをあまり
起こさず旋回運動が容易となる。 しかしながら、従来のこの種の操縦手段では、
一人の操舵手が上述の判断を行ないながら第1の
前後進レバー1aおよび第2の前後進レバー5
と、第1の操舵レバー1および第2の操舵レバー
6とを操作しているため、速度計と方位検出器と
を監視しつつ船舶を旋回させることはかなりの熟
練を要し、未熟練者の場合、不慣れによる作業能
率の低下および安全性の低下を招くという問題点
がある。 本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、船首部に2台の推進器をそなえた船舶
において、その旋回性能の向上をはかるととも
に、自動化によつて操舵手の労力負担の減少をは
かつた自動操船装置を提供することを目的とす
る。 このため、本発明の自動操船装置は、発生する
推力の大きさと方向とをそれぞれ独立に変えうる
機構をそなえた推進器2台が船首部に船体中心線
をはさんで左右対称に配置された船舶において、
船体重心位置における速度成分uとこれに直角な
方向の速度成分vを検出する速度計502と、船
首方位信号θを検出する方位検出器503と、船
速設定信号usを出力とする速度設定器500
と、船首方位設定信号θsを出力とする方位設定
器501とをそなえ、上記船首方位設定信号θs
と上記船首方位信号θとを入力とする第1の減算
器504と、上記速度成分u、vおよび上記第1
の減算器504の各出力を入力とする船速算出器
505と、上記船速算出器505の出力uaと上
記速度設定器500との出力を入力とする第2の
減算器506と、上記第2の減算器506の出力
を入力とするPI制御器507と、上記船速算出器
の出力vaを入力とする第1〜4のP制御器50
8〜511と、上記第1の減算器504の出力と
方位検出器503の出力とをそれぞれ入力とする
第1〜4のPD制御器512〜515と、上記の
PI制御器507、第1のP制御器508および第
1のPD制御器512のそれぞれの出力を入力と
する第1の加算器516と、上記のPI制御器50
7、第2のP制御器509および第2のPD制御
器513のそれぞれの出力を入力とする第2の加
算器517と、上記の第3のP制御器510およ
び第3のPD制御器514の各出力を入力とする
第3の加算器518と、上記の第4のP制御器5
11および第4のPD制御器515の各出力を入
力とする第4の加算器519と、上記第1の加算
器516の出力を入力として上記推進器としての
第1の翼車プロペラの推力量を調節する第1の速
度サーボ機構524と、上記第2の加算器517
の出力を入力として上記推進器としての第2の翼
車プロペラの推力量を調節する第2の速度サーボ
機構525と、上記第1の速度サーボ機構524
の出力を入力とする第1の推力量検出器526
と、上記第2の速度サーボ機構525の出力を入
力とする第2の推力量検出器527と、上記の第
3の加算器518の出力および第1の推力量検出
器526の出力をそれぞれ入力として、上記第1
の推力量検出器526の出力信号が負(前進推力
場合を正、後進推力の場合を負とする)の場合に
は、上記第3の加算器518の出力信号の符号を
変換して出力とし、上記第1の推力量検出器52
6の出力信号が正の場合には、上記第3の加算器
518の出力信号を変換せずそのまま出力とする
第1の符号変換器528と、上記の第4の加算器
519の出力および第2の推力量検出器527の
出力をそれぞれ入力として、上記第2の推力量検
出器527の出力信号が負(前進推力の場合を
正、後進推力の場合を負とする)の場合には、上
記第4の加算器519の出力信号の符号を変換し
て出力とし、上記第2の推力量検出器527の出
力信号が正の場合には、上記第4の加算器519
の出力信号を変換せずそのまま出力とする第2の
符号変換器529と、上記第1の符号変換器52
8の出力を入力とする第1の舵サーボ機構534
と、上記第2の符号変換器529の出力を入力と
する第2の舵サーボ機構535と、上記第1の速
度サーボ機構524および第1の舵サーボ機構5
34の各出力を入力とする第1の翼駆動機構53
6と、上記の第2の速度サーボ機構525および
第2の舵サーボ機構535の各出力を入力とする
第2の翼駆動機構537とをそなえたことを特徴
としている。(符号は図面参照) 以下、図面により本発明の一実施例としての自
動操船装置について説明すると、第5図はその系
統図、第6〜11図はいずれもその作用を説明す
るために船体および2台の推進器を概略的に示す
説明図、第12,13図はそれぞれその作用を説
明するためのグラフ、第14〜18図はそれぞれ
その作用を2台の推進器との関係で説明するため
の模式図である。 第6〜11図に示すように、船舶Sの船首部
に、推進器としての第1の翼車プロペラP1および
第2の翼車プロペラP2が船体中心線Cをはさんで
左右対称に配置されている。翼車プロペラP1,P2
は、発生する推力の大きさと方向とをそれぞれ独
立に変えうる機構をそなえている。 また、第5図に示すごとく、速度設定器500
により船体重心で設定方位方向の船速成分の設定
値usが与えられるとともに、方位設定器501
により、船首方位設定値θsが与えられるように
なつている。 そして、速度計502により、船体重心位置で
の船体中心線C方向の速度成分uおよびこれに直
角な速度成分vが検出されるとともに、方位検出
器としての、ジヤイロコンパス503により、船
首方位信号θが検出される。 さらに、第1の減算器504において、船首方
位設定信号θsと船首方位信号θとが入力として
供給され、希望する船首方位と実際の船首方位と
の差である方位偏差信号△θ=θs−θが出力と
して発生せしめられる。 また船速算出器505において、船速信号u、
vおよび方位偏差信号△θが入力として供給さ
れ、下記演算式(1)′により、船速設定値usと比較
するための設定方位方向の速度信号uaおよびこ
の速度信号uaに独立な速度成分としての設定方
位方向に直角方向の速度信号vaが出力として発
生せしめられる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic ship maneuvering system for a ship, and more particularly to an automatic ship maneuvering system for a ship equipped with two propulsors at the bow. In general, a blade wheel propeller as a propulsion device installed on a ship can generate the thrust vector desired by the ship operator by combining the swing angles of multiple blades arranged on a rotating orbit circle. As shown in Figure 1, when the steering point N of a blade wheel propeller is moved, a different sway angle φ is generated in each blade due to the blade drive mechanism, and as a result, the total force of each blade is A thrust force T is generated in proportion to the amount of eccentricity. Conventionally, as a means of controlling a blade wheel propeller, the second
There is a device as shown in the figure, and the reference numerals 1a and 1 to 4 indicate the control devices for the first bladed wheel propeller, and 5 to 9 indicate the control devices for the second bladed wheel propeller, and the functions of each control device are as follows. Since they are exactly the same, talking about the control system for the first bladed propeller, the operator adjusts the magnitude of the thrust (=eccentricity) by moving the forward/backward lever 1a, and then by moving the steering lever 1. Adjust the direction of thrust. When the forward/backward lever 1a is operated, the speed servo mechanism 2 is activated to determine the magnitude (eccentricity) shown in FIG. 1, and when the steering lever 1 is operated, the rudder servo mechanism 3 is activated. Then, the direction of the ON axis is determined, and the steering point N of the blade wheel propeller is positioned. When the position of the steering point N is determined in this way, the swing angle φ of each blade is determined by the blade drive mechanism 4,
The thrust vector desired by the vessel operator will be generated. By the way, during the turning motion of a ship, as shown in Figures 3 and 4, it is thought that the ship's body rotates around the center of rotation R, which has moved from the ship's center of gravity G to the bow. In a ship equipped with a car propeller, if the thrust of each impeller is directed perpendicular to the ship's centerline C in order to effectively generate a turning moment due to thrust, the resultant force F of the thrust of the two impellers will be generated. The direction is close to perpendicular to the hull centerline C, but the point of action P of the resultant force F on the hull centerline C
Because the distance between the center of rotation and the center of rotation R becomes too short, no effective turning moment is generated even though the resultant force F is large, and the ship cannot turn while balancing the resistance moment received from the fluid due to the cross flow. result. (See Figure 3) On the other hand, if the two propellers generate forward thrust and reverse thrust along the direction of the hull centerline C as shown in Figure 4, the resultant force F will be at the hull center. The distance between the point of action P' on line C and the center of rotation position R becomes longer, and as a result, an effective turning moment is generated even though the resultant force F is small, and because the resultant force F is small, the ship has less lateral flow. This makes turning movement easier without causing any problems. However, with this type of conventional control means,
While making the above judgment, one helmsman operates the first forward/backward lever 1a and the second forward/backward lever 5.
, and operating the first steering lever 1 and the second steering lever 6, it requires considerable skill to turn the vessel while monitoring the speedometer and direction detector, and it is difficult for an unskilled person to do so. In this case, there is a problem that work efficiency and safety are lowered due to inexperience. The present invention aims to solve these problems, and aims to improve the turning performance of a ship equipped with two propulsion units at the bow, and to reduce the labor burden on the helmsman through automation. The purpose is to provide an automatic ship maneuvering device that reduces the number of ships. For this reason, in the automatic ship maneuvering system of the present invention, two propulsion devices each equipped with a mechanism that can independently change the magnitude and direction of the generated thrust are arranged symmetrically in the bow section across the hull center line. On a ship,
A speed meter 502 that detects a speed component u at the ship's center of gravity position and a speed component v in a direction perpendicular to this, a direction detector 503 that detects a heading signal θ, and a speed setting device that outputs a ship speed setting signal u s. vessel 500
and a heading setting device 501 that outputs the heading setting signal θ s .
and the above-mentioned heading signal θ;
a second subtractor 506 that receives as inputs the output u a of the ship speed calculator 505 and the output of the speed setter 500; A PI controller 507 whose input is the output of the second subtractor 506, and first to fourth P controllers 50 whose input is the output v a of the ship speed calculator.
8 to 511, first to fourth PD controllers 512 to 515 each receiving the output of the first subtracter 504 and the output of the direction detector 503, and
A first adder 516 that receives the outputs of the PI controller 507, the first P controller 508, and the first PD controller 512, and the PI controller 50 described above.
7. A second adder 517 that receives the outputs of the second P controller 509 and the second PD controller 513, and the third P controller 510 and the third PD controller 514 described above. a third adder 518 which receives each output as input; and the fourth P controller 5 described above.
A fourth adder 519 receives the outputs of the PD controller 515 and the fourth PD controller 515, and a fourth adder 519 receives the outputs of the first adder 516 and calculates the thrust amount of the first bladed propeller as the propeller. a first speed servo mechanism 524 that adjusts the speed, and the second adder 517
a second speed servo mechanism 525 that adjusts the amount of thrust of the second blade wheel propeller as the propulsion device by inputting the output of the second speed servo mechanism 524; and the first speed servo mechanism 524.
A first thrust amount detector 526 which receives the output of
and a second thrust amount detector 527 which inputs the output of the second speed servo mechanism 525, the output of the third adder 518, and the output of the first thrust amount detector 526, respectively. As above, the first
When the output signal of the thrust amount detector 526 is negative (positive for forward thrust and negative for reverse thrust), the sign of the output signal of the third adder 518 is converted and the signal is output. , the first thrust amount detector 52
When the output signal of the fourth adder 519 is positive, the first code converter 528 outputs the output signal of the third adder 518 as it is without converting it, and the output signal of the fourth adder 519 and the When the output signal of the second thrust amount detector 527 is negative (positive in case of forward thrust and negative in case of backward thrust), The sign of the output signal of the fourth adder 519 is converted and output, and when the output signal of the second thrust amount detector 527 is positive, the fourth adder 519
a second code converter 529 that outputs the output signal as it is without converting it; and the first code converter 52.
The first rudder servo mechanism 534 receives the output of 8 as input.
, a second rudder servo mechanism 535 inputting the output of the second code converter 529, the first speed servo mechanism 524 and the first rudder servo mechanism 5.
A first blade drive mechanism 53 which receives each output of 34 as input.
6, and a second blade drive mechanism 537 which receives the outputs of the second speed servo mechanism 525 and second rudder servo mechanism 535 as inputs. (Refer to the drawings for reference numerals) Below, an automatic ship steering system as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. Fig. 5 is a system diagram thereof, and Figs. An explanatory diagram schematically showing two propellers, Figures 12 and 13 are graphs to explain their actions, and Figures 14 to 18 each explain their actions in relation to the two propellers. FIG. As shown in Figures 6 to 11, a first bladed propeller P 1 and a second bladed propeller P 2 serving as propulsors are installed at the bow of the ship S symmetrically across the hull center line C. It is located. Blade wheel propeller P 1 , P 2
is equipped with a mechanism that can independently change the magnitude and direction of the generated thrust. Further, as shown in FIG. 5, a speed setting device 500
The set value u s of the ship speed component in the set azimuth direction at the ship's center of gravity is given, and the azimuth setting device 501
Accordingly, the heading setting value θ s is given. Then, the speed meter 502 detects a velocity component u in the direction of the hull center line C at the position of the center of gravity of the boat and a velocity component v perpendicular to this, and a gyro compass 503 as a azimuth detector sends a heading signal. θ is detected. Further, in the first subtractor 504, the heading setting signal θ s and the heading signal θ are supplied as inputs, and the heading deviation signal Δθ=θ s is the difference between the desired heading and the actual heading. -θ is generated as an output. Further, in the ship speed calculator 505, the ship speed signal u,
v and the azimuth deviation signal Δθ are supplied as inputs, and the speed signal u a in the set azimuth direction for comparison with the ship speed set value u s and the speed signal u a independent of this speed signal u a are calculated by the following calculation formula (1)'. A velocity signal v a in a direction perpendicular to the set azimuth direction as a velocity component is generated as an output.

【表】 そして、第2の減算器506では、速度設定器
500の出力信号usと船速算出器505の出力
信号uaとが入力として供給され、これにより速
度偏差信号△ua=us−uaが出力として発生せ
しめられるようになつている。 ところでPI制御器507は速度偏差信号△ua
を入力として2台の翼車プロペラP1,P2の離心量
に対する要求信号を出力とし、翼車プロペラの発
生推力を調整して速度偏差信号△uaが零になる
ようにする船速制御器であり、潮流、風などの外
乱に対しても船速uaが船速設定値usに一致する
ようにPI動作型の制御器が用いられている。 したがつてPI制御器507の比例定数をKup
積分定数をKulとすると第1および第2の翼車プ
ロペラP1,P2の推力量に対する要求信号euは次
式のようになる。 eu=Kup△ua+Kul∫(△ua)dt (Kup、Kul>0) (1) 船速信号uaが設定値usよりも小さいときは、
△ua=us−ua>0となり推力量の要求信号eu
は増加する。(1)式の第2項は船体が受ける流体抵
抗と推力量とが均衡したときに推力量を保持し続
けるための積分項である。 P制御器508,510は船速算出器505の
出力である速度信号vaを入力としている。この
P制御器508は右舷に配設された第1の翼車プ
ロペラP1の推力量に対する要求信号を速度信号v
aに比例せしめて発生し、P制御器510は同じ
く第1の翼車プロペラP1の推力方向に対する要求
信号を速度信号vaに比例する出力として発生す
る。 なお、推力量の要求信号は前進推力の場合を
正、後進推力の場合を負とする。また推力方向の
要求信号は右舷側を正、左舷側を負とする。 したがつて、P制御器508の比例定数をKvp
、P制御器510の比例定数をKvp3とすると第
1の翼車プロペラP1の推力量に対する要求信号e
1vおよび推力方向に対する要求信号3vは次式の
ようになる。
[Table] The second subtractor 506 is supplied with the output signal u s of the speed setter 500 and the output signal u a of the ship speed calculator 505 as inputs, and thereby the speed deviation signal △u a = u s - u a is generated as an output. By the way, the PI controller 507 outputs the speed deviation signal △u a
Ship speed control uses input as input, outputs a request signal for the eccentricity of the two bladed propellers P 1 and P 2 , and adjusts the thrust generated by the bladed propellers so that the speed deviation signal △u a becomes zero. A PI-operated controller is used so that the ship speed u a matches the ship speed set value u s even in the face of disturbances such as tidal currents and wind. Therefore, the proportionality constant of the PI controller 507 is K up ,
When the integral constant is K ul , the required signal e u for the thrust amount of the first and second bladed propellers P 1 and P 2 is expressed by the following equation. e u = K up △u a + K ul ∫ (△u a ) dt (K up , K ul >0) (1) When the ship speed signal u a is smaller than the set value u s ,
△u a = u s −u a > 0, which is the thrust amount request signal e u
increases. The second term in equation (1) is an integral term for maintaining the amount of thrust when the fluid resistance applied to the hull and the amount of thrust are balanced. The P controllers 508 and 510 receive the speed signal v a that is the output of the ship speed calculator 505 as an input. This P controller 508 outputs a request signal for the amount of thrust of the first bladed propeller P 1 disposed on the starboard side using a speed signal v
The P controller 510 also generates a request signal for the thrust direction of the first bladed propeller P 1 as an output proportional to the speed signal v a . Note that the thrust amount request signal is positive for forward thrust and negative for reverse thrust. Further, the thrust direction request signal is positive on the starboard side and negative on the port side. Therefore, the proportionality constant of P controller 508 is K vp
1. If the proportionality constant of the P controller 510 is Kvp3 , the request signal e for the thrust amount of the first bladed propeller P1 is
1v and the required signal 3v for the thrust direction are as follows.

【表】 各P制御器508,510は速度信号vaが右
舷方向に発生するときは、va>0とすると、上
述の推力量と推力方向との符号規則により、第6
図アに示すような推力ベクトルを第1の翼車プロ
ペラP1に発生させる。 ところが、速度信号vaが左舷方向に発生する
とき、すなわちva<0のときは各P制御器50
8,510の出力信号はそれぞれe1v<0、3v
>0となつて、これにより第6図イの点線に示す
ような推力ベクトルを第1の翼車プロペラP1に要
求することになる。 この場合、点線の推力ベクトルは速度信号va
を増大させることになるため、推力方向が反対側
の実線で示す推力ベクトルに変換する必要があ
る。 したがつて、第1の翼車プロペラP1の推力量が
負すなわち後進推力の場合は、P制御器510の
出力信号3vの符号を変換して出力とする必要が
ある。この符号変換の作用は、後述の第1の符号
変換器528で行なわせる。 これによりP制御器508,510は速度信号
aが絶えず零になるように第1の翼車プロペラ
P1の推力ベクトルに対して要求信号を出力として
発生できるようになつている。 P制御器509,511は、前記のP制御器5
08,510と同様に船速算出器505の出力で
ある速度信号vaを入力とし、このP制御器50
9は左舷に位置する第2の翼車プロペラP2の推力
量に対する要求信号を速度信号vaに比例させて
発生し、更にP制御器511は第2の翼車プロペ
ラP2の推力方向に対する要求信号を速度信号va
に比例する出力として発生するようになつてい
る。 したがつて、P制御器509の比例定数をKvp
、P制御器511の比例定数をKvp4とすると、
第2の翼車プロペラP2の推力量に対する要求信号
2vおよび推力方向に対する要求信号4vは次式
のようになる。
[Table] When the speed signal v a is generated in the starboard direction, each P controller 508 , 510 has the sixth
A thrust vector as shown in Figure A is generated in the first impeller propeller P1 . However, when the speed signal v a is generated in the port direction, that is, when v a <0, each P controller 50
8,510 output signals are e 1v <0, 3v respectively
>0, thereby requiring the first blade wheel propeller P 1 to have a thrust vector as shown by the dotted line in FIG. 6A. In this case, the dotted thrust vector is the velocity signal v a
Therefore, it is necessary to convert the thrust direction to the thrust vector shown by the solid line on the opposite side. Therefore, when the amount of thrust of the first bladed propeller P 1 is negative, that is, backward thrust, it is necessary to convert the sign of the output signal 3v of the P controller 510 to output it. This code conversion operation is performed by a first code converter 528, which will be described later. As a result, the P controllers 508 and 510 control the first blade wheel propeller so that the speed signal v a is always zero.
It is designed to generate a request signal as an output for the thrust vector of P1 . The P controllers 509 and 511 are the P controllers 5 described above.
Similarly to 08,510, the speed signal v a which is the output of the ship speed calculator 505 is input, and this P controller 50
9 generates a request signal for the thrust amount of the second bladed propeller P 2 located on the port side in proportion to the speed signal v a , and furthermore, the P controller 511 generates a request signal for the thrust amount of the second bladed propeller P 2 located on the port side. The request signal is converted into the speed signal v a
It is now generated as an output proportional to . Therefore, the proportionality constant of the P controller 509 is K vp
2. If the proportionality constant of the P controller 511 is K vp4 ,
A request signal e 2v for the amount of thrust of the second blade wheel propeller P 2 and a request signal 4v for the thrust direction are expressed by the following equations.

【表】 各P制御器509,511は速度信号vaが右
舷方向に発生するときすなわちva>0のとき
は、e2v<0、4v<0となり、第7図アの点線
に示すような推力ベクトルを第2の翼車プロペラ
P2に要求することになつて速度信号vaを増加さ
せることになる。 したがつて、第2の翼車プロペラP2の推力量が
負すなわち後進推力の場合は、P制御器511の
出力信号4vの符号を変換して第7図アの実線で
示す推力ベクトルに変換する必要がある。この符
号変換の作用は、後述の第2の符号変換器529
で行なわせる。 一方、各P制御器509,511は速度信号v
aが左舷方向に発生するときすなわちva<0のと
きは、第7図イに示すような推力ベクトルを第2
の翼車プロペラP2に発生させる。 これにより、P制御器508,510およびP
制御器509,511は船舶が横流れを起こし
て、速度信号vaが右舷方向に発生すると、第6
図アと第7図アの組合せとにより、第8図アに示
すような推力ベクトルの組合せが第1の翼車プロ
ペラP1と第2の翼車プロペラP2とに実現されて、
速度信号vaに対して、va′のベクトルが発生
し、船舶の横流れ運動が抑えられるようになつて
いる。 また、左舷方向の横流れが発生したときは、第
6図イと第7図イの組合せとにより、第8図イに
示すような推力ベクリルの組合せが実現され、こ
れにより船舶の横流れが防止される。 各PD制御器512,514は第1の減算器5
04の出力である船首方位偏差信号△θとジヤイ
ロコンパス503の出力である船首方位信号θと
を入力として、船首方位偏差信号△θが零になる
ように第1の翼車プロペラP1の推力ベクトルに対
する要求信号を出力するPD動作型の制御器であ
る。 したがつて、PD制御器512の比例定数をK
p1、微分定数をK〓D1とし、PD制御器514
の比例定数をK〓p3、微分定数をK〓D3とする
と、第1の翼車プロペラP1の推力量に対する要求
信号e1〓および推力方向に対する要求信号3
は次式のようになる。
[Table] When the speed signal v a is generated in the starboard direction, that is, when v a >0, each P controller 509, 511 has e 2v <0, 4v <0, as shown by the dotted line in Fig. 7A. The thrust vector of the second wheel propeller
P 2 is requested and the speed signal v a is increased. Therefore, when the amount of thrust of the second bladed propeller P2 is negative, that is, backward thrust, the sign of the output signal 4v of the P controller 511 is converted to the thrust vector shown by the solid line in FIG. 7A. There is a need to. The action of this code conversion is performed by the second code converter 529, which will be described later.
Let it be done. On the other hand, each P controller 509, 511 receives a speed signal v
When a occurs in the port direction, that is, when v a <0, the thrust vector as shown in Figure 7 A is
The blade wheel propeller P 2 is generated. This allows P controllers 508, 510 and P
The controllers 509 and 511 control the sixth
By the combination of Figure A and Figure 7 A, the combination of thrust vectors as shown in Figure 8 A is realized in the first blade wheel propeller P 1 and the second blade wheel propeller P 2 ,
A vector v a ' is generated in response to the speed signal v a , and the lateral movement of the ship is suppressed. Furthermore, when a crossflow occurs in the port direction, the combination of Figure 6A and Figure 7B will result in the combination of thrust becryl as shown in Figure 8A, which will prevent the vessel from flowing sideways. Ru. Each PD controller 512, 514 has a first subtractor 5
Using the heading deviation signal △θ which is the output of 04 and the heading signal θ which is the output of the gyro compass 503 as input, the first blade wheel propeller P 1 is adjusted so that the heading deviation signal △θ becomes zero. This is a PD operation type controller that outputs a request signal for the thrust vector. Therefore, the proportionality constant of the PD controller 512 is K
p1 , differential constant K〓 D1 , PD controller 514
Assuming that the proportional constant is K〓 p3 and the differential constant is K〓 D3 , the request signal e 1 〓 for the amount of thrust of the first impeller propeller P 1 and the request signal 3 〓 for the thrust direction.
is as follows.

【表】 〓(1)
[Table] 〓(1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 発生する推力の大きさと方向とをそれぞれ独
立に変えうる機構をそなえた推進器2台が船首部
に船体中心線をはさんで左右対称に配置された船
舶において、船体重心位置における速度成分uと
これに直角な方向の速度成分vを検出する速度計
502と、船首方位信号θを検出する方位検出器
503と、船速設定信号usを出力とする速度設
定器500と、船首方位設定信号θsを出力とす
る方位設定器501とをそなえ、上記船首方位設
定信号θsと上記船首方位信号θとを入力とする
第1の減算器504と、上記速度成分u、vおよ
び上記第1の減算器504の各出力を入力する船
速算出器505と、上記船速算出器505の出力
aと上記速度設定器500との出力を入力とす
る第2の減算器506と、上記第2の減算器50
6の出力を入力とするPI制御器507と、上記船
速算出器の出力vaを入力とする第1〜4のP制
御器508〜511と、上記第1の減算器504
の出力と方位検出器503の出力とをそれぞれ入
力とする第1〜4のPD制御器512〜515
と、上記のPI制御器507、第1のP制御器50
8および第1のPD制御器512のそれぞれの出
力を入力とする第1の加算器516と、上記のPI
制御器507、第2のP制御器509および第2
のPD制御器513のそれぞれの出力を入力とす
る第2の加算器517と、上記の第3のP制御器
510および第3のPD制御器514の各出力を
入力とする第3の加算器518と、上記の第4の
P制御器511および第4のPD制御器515の
各出力を入力とする第4の加算器519と、上記
第1の加算器516の出力を入力として上記推進
器としての第1の翼車プロペラの推力量を調節す
る第1の速度サーボ機構524と、上記第2の加
算器517の出力を入力として上記推進器として
の第2の翼車プロペラの推力量を調節する第2の
速度サーボ機構525と、上記第1の速度サーボ
機構524の出力を入力とする第1の推力量検出
器526と、上記第2の速度サーボ機構525の
出力を入力とする第2の推力量検出器527と、
上記の第3の加算器518の出力および第1の推
力量検出器526の出力をそれぞれ入力として、
上記第1の推力量検出器526の出力信号が負の
場合には、上記第3の加算器518の出力信号の
符号を変換して出力とし、上記第1の推力量検出
器526の出力信号が正の場合には、上記第3の
加算器518の出力信号を変換せずそのまま出力
とする第1の符号変換器528と、上記の第4の
加算器519の出力および第2の推力量検出器5
27の出力をそれぞれ入力として、上記第2の推
力量検出器527の出力信号が負の場合には、上
記第4の加算器519の出力信号の符号を変換し
て出力とし、上記第2の推力量検出器527の出
力信号が正の場合には、上記第4の加算器519
の出力信号を変換せずそのまま出力とする第2の
符号変換器529と、上記第1の符号変換器52
8の出力を入力とする第1の舵サーボ機構534
と、上記第2の符号変換器529の出力を入力と
する第2の舵サーボ機構535と、上記の第1の
速度サーボ機構524および第1の舵サーボ機構
534の各出力を入力とする第1の翼駆動機構5
36と、上記の第2の速度サーボ機構525およ
び第2の舵サーボ機構535の各出力を入力とす
る第2の翼駆動機構537とをそなえたことを特
徴とする自動操船装置。
1. In a ship in which two propulsion devices each equipped with a mechanism that can independently change the magnitude and direction of the generated thrust are arranged symmetrically across the hull center line at the bow, the velocity component u at the ship's center of gravity is A speedometer 502 that detects a velocity component v in a direction perpendicular to this, a direction detector 503 that detects a heading signal θ, a speed setting device 500 that outputs a ship speed setting signal us, and a heading setting signal. a first subtractor 504 that receives the heading setting signal θs and the heading signal θ as input; and a first subtractor 504 that receives the heading setting signal θs and the heading signal θ; a ship speed calculator 505 which inputs each output of the ship speed calculator 504; a second subtractor 506 which receives the output u a of the ship speed calculator 505 and the output of the speed setter 500; subtractor 50
a PI controller 507 which receives the output of the ship speed calculator 6 as an input; first to fourth P controllers 508 to 511 which receive the output v a of the ship speed calculator as an input; and the first subtractor 504.
1st to 4th PD controllers 512 to 515 each receiving the output of the direction detector 503 and the output of the direction detector 503
and the above PI controller 507, the first P controller 50
8 and the first PD controller 512 as inputs, and the above-mentioned PI
controller 507, second P controller 509 and second
a second adder 517 that receives the respective outputs of the PD controller 513 as input; and a third adder that receives the respective outputs of the third P controller 510 and the third PD controller 514 as inputs. 518, a fourth adder 519 which receives the outputs of the fourth P controller 511 and the fourth PD controller 515 as inputs, and a fourth adder 519 which receives the outputs of the first adder 516 as inputs; A first speed servo mechanism 524 that adjusts the amount of thrust of the first bladed propeller as a propeller and the output of the second adder 517 as inputs to adjust the amount of thrust of the second bladed propeller as the propulsion device. a second speed servo mechanism 525 to adjust, a first thrust amount detector 526 which receives the output of the first speed servo mechanism 524 as input, and a first thrust amount detector 526 which receives the output of the second speed servo mechanism 525 as input. 2 thrust amount detector 527;
Using the output of the third adder 518 and the output of the first thrust amount detector 526 as inputs,
When the output signal of the first thrust amount detector 526 is negative, the sign of the output signal of the third adder 518 is converted and output, and the output signal of the first thrust amount detector 526 is When is positive, the first code converter 528 outputs the output signal of the third adder 518 as it is without converting it, and the output of the fourth adder 519 and the second thrust amount. Detector 5
When the output signal of the second thrust amount detector 527 is negative, the sign of the output signal of the fourth adder 519 is converted and outputted, and When the output signal of the thrust amount detector 527 is positive, the fourth adder 519
a second code converter 529 that outputs the output signal as it is without converting it; and the first code converter 52.
The first rudder servo mechanism 534 receives the output of 8 as input.
, a second rudder servo mechanism 535 which receives the output of the second code converter 529 as input, and a second rudder servo mechanism 535 which receives the outputs of the first speed servo mechanism 524 and the first rudder servo mechanism 534 as inputs. 1 blade drive mechanism 5
36, and a second wing drive mechanism 537 which receives the respective outputs of the second speed servo mechanism 525 and the second rudder servo mechanism 535 as inputs.
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